编排
发表于:2025-11-18 | 分类: 学习
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Kubernetes 操作Pod的逻辑,都由控制器(Controller)完成

Deployment控制器对象

Deployment是一个定义多副本应用(即多个副本 Pod)的对象,Deployment 还负责在 Pod 定义发生变化时,对每个副本进行滚动更新(Rolling Update)。

使用一种 API 对象(Deployment)管理另一种 API 对象(Pod)的方法,在 Kubernetes 中,叫作“控制器”模式(controller pattern)。Deployment 扮演的是 Pod 的控制器的角色。

对于统一进行 Kubernetes 对象的创建和更新操作,推荐使用 kubectl apply 命令。这样的操作方法,是 Kubernetes“声明式 API”所推荐的使用方法。也就是说,作为用户,你不必关心当前的操作是创建,还是更新,你执行的命令始终是 kubectl apply,而 Kubernetes 则会根据 YAML 文件的内容变化,自动进行具体的处理。

通过容器镜像,能够保证应用本身在开发与部署环境里的一致性的话,Kubernetes 项目通过这些 YAML 文件,就保证了应用的“部署参数”在开发与部署环境中的一致性。

而当应用本身发生变化时,开发人员和运维人员可以依靠容器镜像来进行同步;当应用部署参数发生变化时,这些 YAML 文件就是他们相互沟通和信任的媒介。

以上,是 Kubernetes 发布应用的最基本操作。

Deployment对控制器模型的实现:

  1. Deployment 控制器从 Etcd 中获取到所有携带了“app: nginx”标签的 Pod,然后统计它们的数量,这就是实际状态;
  2. Deployment 对象的 Replicas 字段的值就是期望状态;
  3. Deployment 控制器将两个状态做比较,然后根据比较结果,确定是创建 Pod,还是删除已有的 Pod。

可以看到,一个 Kubernetes 对象的主要编排逻辑,实际上是在第三步的“对比”阶段完成的。

这个操作,通常被叫作调谐(Reconcile)。这个调谐的过程,则被称作“Reconcile Loop”(调谐循环)或者“Sync Loop”(同步循环)。而调谐的最终结果,往往都是对被控制对象的某种写操作。

作业副本与水平扩展

Deployment 看似简单,但实际上,它实现了 Kubernetes 项目中一个非常重要的功能:Pod 的“水平扩展 / 收缩”(horizontal scaling out/in)。这个功能,是从 PaaS 时代开始,一个平台级项目就必须具备的编排能力。

这个功能依赖的是 Kubernetes 项目中的一个非常重要的概念(API 对象):ReplicaSet。

一个 ReplicaSet 对象,其实就是由副本数目的定义和一个 Pod 模板组成的

下图展示了一个定义了 replicas=3 的 Deployment,与它的 ReplicaSet,以及 Pod 的关系,实际上是一种“层层控制”的关系。

其中,ReplicaSet 负责通过“控制器模式”,保证系统中 Pod 的个数永远等于指定的个数(比如,3 个)。这也正是 Deployment 只允许容器的 restartPolicy=Always 的主要原因:只有在容器能保证自己始终是 Running 状态的前提下,ReplicaSet 调整 Pod 的个数才有意义。

在此基础上,Deployment 同样通过“控制器模式”,来操作 ReplicaSet 的个数和属性,进而实现“水平扩展 / 收缩”和“滚动更新”这两个编排动作。

其中,“水平扩展 / 收缩”非常容易实现,Deployment Controller 只需要修改它所控制的 ReplicaSet 的 Pod 副本个数就可以了。

滚动更新可以描述为:将一个集群中正在运行的多个 Pod 版本,交替地逐一升级的过程。

现在我们可以扩展一下 Deployment、ReplicaSet 和 Pod 的关系图:

Deployment 的控制器,实际上控制的是 ReplicaSet 的数目,以及每个 ReplicaSet 的属性。一个应用的版本,对应的正是一个 ReplicaSet;这个版本应用的 Pod 数量,则由 ReplicaSet 通过它自己的控制器(ReplicaSet Controller)来保证。通过这样的多个 ReplicaSet 对象,Kubernetes 项目就实现了对多个“应用版本”的描述。

Deployment 实际上是一个两层控制器。首先,它通过ReplicaSet 的个数来描述应用的版本;然后,它再通过ReplicaSet 的属性(比如 replicas 的值),来保证 Pod 的副本数量。

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