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Deployment 与副本控制——灰度更新、RC 与 ReplicaSet

Corey2026/8/28大约 5 分钟云原生Kubernetes云原生K8s系列DeploymentReplicaSet

Kubernetes 系列 · 第 6/35 篇
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开头：3 个副本够吗？镜像升级怎么不中断？

高并发场景下，Spring Cloud、nginx 等微服务需要动态扩缩容——流量高峰加副本，低谷缩副本。业界主流方案是基于 Kubernetes 的 HPA；而扩缩容的底层，是 Deployment 对 ReplicaSet 对 Pod 的层层控制。

本篇从 Deployment 入手，讲清副本管理、滚动更新与灰度发布实操，并回顾 RC / RS 的演进关系。

一、Deployment 资源对象

Kubernetes v1.2 起引入 Deployment，不直接管理 Pod，而是通过 ReplicaSet 间接管理。

Deployment → ReplicaSet → Pod

Deployment 控制链

主要能力：

  • 支持 ReplicaSet 的全部功能
  • 发布暂停 / 继续
  • 滚动更新与版本回滚
  • 扩容 / 缩容

使用场景： 无状态服务（Web API、网关等）。有状态服务用 StatefulSet（下一篇）。

二、Deployment 创建与查看

规范参考：Writing a Deployment spec

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: demo-deployment
  namespace: default
  labels:
    controller: deploy
spec:
  replicas: 3
  revisionHistoryLimit: 5
  paused: false
  progressDeadlineSeconds: 600
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1
      maxUnavailable: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-gateway
    matchExpressions:
      - {key: app, operator: In, values: [nginx-gateway]}
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-gateway
    spec:
      containers:
        - name: nginx-gateway
          image: harbor.example.io/demo/nginx-gateway:1.0-SNAPSHOT
          ports:
            - containerPort: 80
kubectl apply -f deployment-demo.yml
kubectl get deployments
kubectl get replicaset
kubectl get pods -l app=nginx-gateway

kubectl get deployments 字段

字段含义
NAMEDeployment 名称
READY就绪副本 / 期望副本
UP-TO-DATE已更新到新版本的副本数
AVAILABLE可供用户使用的副本数
AGE运行时长

Deployment 列表

ReplicaSet 字段

字段含义
DESIRED期望副本数
CURRENT当前副本数
READY可服务副本数

RS 名称格式：[Deployment名]-[pod-template-hash随机串]。

ReplicaSet 列表

三、Deployment、RS、Pod 三者关系

一个 Deployment 产生：

  • 1 个 Deployment 资源
  • 1 个（滚动更新时可能多个历史）ReplicaSet
  • N 个 Pod

Deployment 控制 RS，RS 控制 Pod 副本数。每次部署新版本会新建 RS 记录该版本状态，旧 RS 保留（受 revisionHistoryLimit 限制）供回滚。

三者关系

四、基本操作：扩缩容

# 3 → 10
kubectl scale deployment demo-deployment --replicas 10

# 10 → 2
kubectl scale deployment demo-deployment --replicas 2

扩缩容效果

五、滚动更新机制

仅当 .spec.template 变更（镜像、标签等）才触发滚动更新；单纯改 replicas 不会。

原理： 创建新 RS → 新 RS 就绪后逐步替换旧 RS → 旧 RS 缩容（保留历史版本供回滚）。

升级镜像

kubectl set image deployment/demo-deployment \
  nginx-gateway=harbor.example.io/demo/nginx-gateway:2.0

或在线编辑：

kubectl edit deployment/demo-deployment

镜像升级

滚动相关命令

kubectl rollout history deployment demo-deployment
kubectl rollout status deployments demo-deployment
kubectl get deployments demo-deployment --watch
kubectl rollout undo deployment/demo-deployment

滚动状态

暂停与恢复

暂停状态下多次改 spec，只触发一次 rolling 记录：

kubectl rollout pause deployment/demo-deployment
# ... 多次修改 ...
kubectl rollout resume deployment/demo-deployment

暂停恢复

策略字段

spec:
  revisionHistoryLimit: 2    # 保留旧 RS 数量，默认 10
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1            # 超出期望副本的最大额外 Pod 数（可百分比）
      maxUnavailable: 1      # 更新期间最大不可用 Pod 数

六、Deployment 灰度发布步骤

基于 Deployment 的金丝雀 / 灰度核心思路：先让少量 Pod 跑新版本，验证后再全量。

典型步骤：

  1. 准备新版本镜像并推送到仓库
  2. 暂停滚动（可选，便于批量改 spec）：
    kubectl rollout pause deployment/demo-deployment
  3. 调整副本或策略，例如总副本 10，先让 1 个 Pod 使用新镜像（通过改 template 或创建第二个 Deployment 分流）
  4. 观察指标：错误率、延迟、业务日志
  5. 逐步放大新版本比例（改 maxUnavailable / 副本分配，或使用多个 Deployment + Service 权重）
  6. 确认无误后恢复滚动或 kubectl set image 全量更新：
    kubectl set image deployment/demo-deployment \
  nginx-gateway=harbor.example.io/demo/nginx-gateway:2.0
kubectl rollout resume deployment/demo-deployment
  7. 失败则回滚：
    kubectl rollout undo deployment/demo-deployment
kubectl rollout undo deployment/demo-deployment --to-revision=2

蓝绿发布、A/B 测试、Ingress 权重等进阶策略见系列第 13 篇《发布策略实战》。

灰度发布示意

七、RC 与 ReplicaSet

ReplicationController（RC）

RC 保证任意时刻 Pod 副本数符合期望：多了就删，少了就建。Node 挂了会在其他 Node 重建 Pod。

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: nginx-gateway-rc
spec:
  replicas: 3
  selector:
    app: nginx-gateway
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-gateway
    spec:
      containers:
        - name: nginx-gateway
          image: nginx:1.21
          ports:
            - containerPort: 80

注意： spec.selector 必须与 spec.template.metadata.labels 一致（或不写 selector，默认与 template labels 相同）。

kubectl apply -f demo-rc.yaml
kubectl get rc
kubectl describe rc nginx-gateway-rc
kubectl scale rc nginx-gateway-rc --replicas=4

RC 结构

ReplicaSet（RS）

RS 与 RC 功能基本一致，区别是 RS 支持基于集合的 selector（如 version in (v1.0, v2.0)），RC 仅支持等式 selector。

实践建议： 不要直接写 RS，用 Deployment（自动管理 RS）。除非不需要滚动升级。

RS 的 .spec 三部分：

  1. replicas — 期望副本数，默认 1
  2. selector — 标签选择算符，必须与 template.labels 匹配
  3. template — Pod 模板；restartPolicy 仅允许 Always
apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: nginx-gateway-rs
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-gateway
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-gateway
    spec:
      containers:
        - name: nginx-gateway
          image: nginx:1.21
kubectl scale replicaset nginx-gateway-rs --replicas 5
kubectl scale replicaset nginx-gateway-rs --replicas 1

RS 三部分

小结

  • Deployment → RS → Pod 是无状态应用的标准部署链。
  • 滚动更新 由 template 变更触发；maxSurge / maxUnavailable 控制更新节奏。
  • 灰度发布 可结合 pause、分阶段改镜像、rollout undo 实现。
  • RC 已过时；RS 增强 selector；生产直接用 Deployment。

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