Deployment 与 ReplicaSet

Deployment、ReplicaSet 与 Pod 的关系

三层嵌套关系

┌────────────────────────────────────────────────────────┐
│  Deployment  nginx-deployment (replicas: 3)            │
│                                                        │
│  管理 ──►  ┌──────────────────────────────────────┐  │
│            │  ReplicaSet  nginx-rs-abc123 (v1)    │  │
│            │              nginx-rs-def456 (v2)    │  │
│            └──────────────────────────────────────┘  │
│  管理 ──►  ┌────────┐  ┌────────┐  ┌────────┐        │
│            │ Pod-1  │  │ Pod-2  │  │ Pod-3  │        │
│            └────────┘  └────────┘  └────────┘        │
└────────────────────────────────────────────────────────┘

更新时：Deployment 创建新 ReplicaSet，逐步缩减旧 RS，扩充新 RS

完整 Deployment YAML

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  namespace: production
  annotations:
    kubernetes.io/change-cause: "升级到 nginx 1.25，修复 CVE-2023-xxxx"  # 用于回滚历史记录
spec:
  replicas: 3
  revisionHistoryLimit: 5       # 保留最近 5 个 ReplicaSet（用于回滚），默认 10
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  strategy:                      # 更新策略
    type: RollingUpdate          # RollingUpdate（默认）或 Recreate
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1               # 更新期间最多多出几个 Pod（可用百分比）
      maxUnavailable: 0         # 更新期间最多有几个 Pod 不可用（0 = 零停机）
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
        version: v1.25
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.25
        ports:
        - containerPort: 80
        resources:
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 128Mi
          limits:
            cpu: 200m
            memory: 256Mi
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /
            port: 80
          initialDelaySeconds: 5
          periodSeconds: 5

滚动更新策略详解

RollingUpdate 过程（maxSurge:1, maxUnavailable:0, replicas:3）

初始状态     [v1] [v1] [v1]        （3个运行）

第1步        [v1] [v1] [v1] [v2]  （创建1个新Pod，maxSurge=1）
             等待 v2 就绪...
第2步        [v1] [v1] [v2]       （删除1个旧Pod，始终>=3个就绪）

第3步        [v1] [v1] [v2] [v2]  （再创建1个 v2）
             等待就绪...
第4步        [v1] [v2] [v2]

第5步        [v1] [v2] [v2] [v2]
             等待就绪...
完成         [v2] [v2] [v2]        （全部更新完毕）

# 触发滚动更新（修改镜像）
kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.26

# 实时查看更新进度
kubectl rollout status deployment/nginx-deployment

# 暂停更新（金丝雀部署场景）
kubectl rollout pause deployment/nginx-deployment

# 恢复更新
kubectl rollout resume deployment/nginx-deployment

# 查看版本历史
kubectl rollout history deployment/nginx-deployment

# 回滚到上一版本
kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment

# 回滚到指定版本（revision 编号来自 history）
kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment --to-revision=2

HPA 水平自动伸缩

HPA（Horizontal Pod Autoscaler）根据观测到的指标自动调整 Deployment 的 replicas 数量。

apiVersion: autoscaling/v2    # v2 版本支持自定义指标
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: nginx-hpa
spec:
  scaleTargetRef:              # 要控制的目标工作负载
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: nginx-deployment
  minReplicas: 2               # 最小副本数
  maxReplicas: 10              # 最大副本数
  metrics:
  - type: Resource             # 基于资源指标（CPU/内存）
    resource:
      name: cpu
      target:
        type: Utilization       # 目标 CPU 利用率（相对于 requests）
        averageUtilization: 70 # 所有 Pod 平均 CPU 使用率目标 70%
  - type: Resource
    resource:
      name: memory
      target:
        type: AverageValue       # 目标内存绝对值
        averageValue: 200Mi
  behavior:                     # 伸缩行为控制（防止频繁波动）
    scaleDown:
      stabilizationWindowSeconds: 300   # 缩容冷却 5 分钟
      policies:
      - type: Pods
        value: 1                  # 每次最多缩减 1 个 Pod
        periodSeconds: 60
    scaleUp:
      stabilizationWindowSeconds: 0     # 扩容无冷却，立即响应
      policies:
      - type: Percent
        value: 100                # 每次最多扩容当前数量的 100%（翻倍）
        periodSeconds: 15

PodDisruptionBudget

PDB（Pod 干扰预算）保证在节点维护、集群升级等自愿中断场景中，始终有足够数量的 Pod 保持可用，防止服务不可用。

apiVersion: policy/v1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  name: nginx-pdb
spec:
  minAvailable: 2              # 最少保留 2 个 Pod 可用
  # 或者用 maxUnavailable: 1    # 最多允许 1 个 Pod 不可用
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx

工作负载类型对比

StatefulSet 示例

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mysql
spec:
  serviceName: mysql             # 必须指向一个 Headless Service
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:8.0
        volumeMounts:
        - name: data
          mountPath: /var/lib/mysql
  volumeClaimTemplates:          # 每个 Pod 自动创建独立的 PVC
  - metadata:
      name: data
    spec:
      accessModes: ["ReadWriteOnce"]
      resources:
        requests:
          storage: 10Gi
# StatefulSet 创建的 Pod 名称固定为：mysql-0, mysql-1, mysql-2
# DNS 地址：mysql-0.mysql.default.svc.cluster.local