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Kubernetes 实战入门：核心资源操作指南

news 2025/10/31 17:36:44

Kubernetes 实战入门：核心资源操作指南

一、Namespace（命名空间）

1.1 核心概念与作用

Namespace 是 Kubernetes 中用于实现资源隔离的核心资源，主要解决以下场景需求：

  • 环境隔离：将开发（ycy）、测试（test）、生产（prod）等不同环境的资源划分到独立 Namespace，避免 Pod、Service 等资源命名冲突或误操作。
  • 多租户隔离：结合 Kubernetes 授权机制（如 RBAC），将不同 Namespace 分配给不同租户管理，实现租户间资源独立；同时可通过资源配额（Resource Quota）限制租户的 CPU、内存等资源使用量，防止资源滥用。

关键特性：默认情况下，同一集群内不同 Namespace 的 Pod 可通过集群内部网络通信，但可通过网络策略（Network Policy）进一步限制跨 Namespace 访问；Namespace 仅作用于集群内部资源，不影响外部访问。

1.2 集群默认 Namespace

Kubernetes 集群启动后会自动创建 4 个默认 Namespace，各自功能如下表所示：

Namespace 名称状态（STATUS）核心作用
defaultActive未指定 Namespace 的资源（如 Pod、Deployment）默认归属此命名空间
kube-node-leaseActive用于集群节点间心跳检测（Kubernetes v1.13+ 引入），保障节点状态实时同步
kube-publicActive公共资源命名空间，所有用户（包括未认证用户）均可访问，常用于存储集群公共配置
kube-systemActiveKubernetes 系统组件（如 kube-apiserver、coredns、kube-proxy）默认部署于此

查看默认 Namespace 命令：

[root@master ~]# kubectl get namespace
NAME              STATUS   AGE
default           Active   45h     # 未指定Namespace的资源默认归属
kube-node-lease   Active   45h     # 节点心跳维护
kube-public       Active   45h     # 公共资源访问
kube-system       Active   45h     # 系统组件部署

1.3 Namespace 操作详解

1.3.1 查看操作

支持多种查看方式，满足不同信息需求：

  1. 查看所有 Namespace
    快速获取集群内所有 Namespace 的名称、状态和创建时间：

    [root@master ~]# kubectl get ns  # "ns"是"namespace"的缩写，命令等效
NAME              STATUS   AGE
default           Active   45h
kube-node-lease   Active   45h
kube-public       Active   45h
kube-system       Active   45h

  2. 查看指定 Namespace
    聚焦单个 Namespace 的基础信息：

    [root@master ~]# kubectl get ns default  # 查看default命名空间
NAME      STATUS   AGE
default   Active   45h

  3. 指定输出格式
    Kubernetes 支持 wide、json、yaml 等多种格式，用于获取更详细的资源定义信息：

    • yaml 格式（推荐，查看完整资源配置）：
      [root@master ~]# kubectl get ns default -o yaml
apiVersion: v1  # API版本
kind: Namespace  # 资源类型
metadata:creationTimestamp: "2025-10-27T04:27:00Z"  labels:kubernetes.io/metadata.name: default  # 系统标签name: default  # Namespace名称resourceVersion: "191"  # 资源版本（用于集群内部版本控制）uid: 3debe6c9-f2ed-483a-b938-c363d5755036  # 唯一标识符
spec:finalizers:  # 终结器，确保删除前完成清理操作- kubernetes
status:phase: Active  # 状态（Active：正常使用；Terminating：正在删除）
    • json 格式（适合程序解析）：
      kubectl get ns default -o json

  4. 查看 Namespace 详情
    包含资源配额（Resource Quota）、限制范围（LimitRange）等扩展信息：

    [root@master ~]# kubectl describe ns default
Name:         default  # 名称
Labels:       kubernetes.io/metadata.name=default  # 标签
Annotations:  <none>  # 注解（无额外配置时为空）
Status:       Active  # 状态：Active（正常）/Terminating（删除中）
# ResourceQuota：针对该Namespace的整体资源限制（如总CPU、总内存）
No resource quota.
# LimitRange：针对Namespace内单个资源（如Pod、Container）的默认资源限制
No LimitRange resource.
1.3.2 创建操作

支持命令行直接创建和YAML 配置创建两种方式：

  1. 命令行创建
    快速创建 Namespace（如创建 ycy 命名空间用于开发环境）：

    [root@master ~]# kubectl create ns ycy
namespace/ycy created 

   
2. **YAML 配置创建**  适合需要持久化配置或批量创建的场景，步骤如下：- 1. 创建 YAML 文件（如 `ns-ycy.yaml`），定义 Namespace 配置：```yamlapiVersion: v1  # 固定API版本（Namespace属于v1组）kind: Namespace  # 资源类型为Namespacemetadata:name: ycy  # Namespace名称（必须唯一）```- 2. 执行创建命令：```bash[root@master ~]# kubectl create -f ns-ycy.yamlnamespace/ycy created```#### 1.3.3 删除操作
删除 Namespace 会同时删除其下所有资源（如 Pod、Deployment、Service），需谨慎操作：
1. **命令行删除**  直接删除指定 Namespace（如删除 `ycy`）：```bash[root@master ~]# kubectl delete ns ycynamespace "ycy" deleted
  • 注意：删除过程中 Namespace 状态会变为 Terminating，待其下所有资源清理完成后才会彻底删除，耗时取决于资源数量。
  1. YAML 配置删除
    通过已有的 YAML 文件删除对应 Namespace：
    [root@master ~]# kubectl delete -f ns-ycy.yaml
namespace "ycy" deleted

二、Pod

2.1 核心概念与作用

Pod 是 Kubernetes 集群中最小的部署和管理单元，所有容器（Container）必须运行在 Pod 内。其核心特性如下：

  • 容器封装：一个 Pod 可包含 1 个或多个容器（如业务容器 + 日志收集容器），这些容器共享 Pod 的网络命名空间（同一 IP、端口）和存储卷（Volume），实现紧密协作。
  • 系统组件载体：Kubernetes 集群自身的组件（如 kube-apiserver、coredns、kube-proxy）均以 Pod 形式运行在 kube-system Namespace 中。
  • 生命周期短暂：Pod 是临时性资源，若容器故障或节点下线，Pod 会被销毁，需通过 Deployment 等控制器实现自动重建。

2.2 Pod 的内部结构

Pod 内部包含两类容器：

  • 业务容器：运行用户应用（如 Nginx、Java 服务），可多个。
  • Pause 容器：每个 Pod 默认包含一个 pause 容器（镜像为 gcr.io/google_containers/pause-amd64），用于：
    1. 维护 Pod 的网络命名空间，使多个业务容器共享同一网络。
    2. 作为 Pod 的 “PID 1” 进程，处理僵尸进程回收。

结构示意图：

Pod
├─ Pause 容器（gcr.io/google_containers/pause-amd64）
├─ 业务容器1（如 Nginx，镜像：nginx:latest）
└─ 业务容器2（如 日志收集，镜像：log-agent:v1）

2.3 查看集群系统 Pod

Kubernetes 系统组件以 Pod 形式部署在 kube-system Namespace，可通过以下命令查看（AGE 对应当前 2025.10.29 往前推算，符合集群稳定运行逻辑）：

[root@master ~]# kubectl get pod -n kube-system  # "-n"指定Namespace
NAME                                      READY   STATUS    RESTARTS       AGE
calico-kube-controllers-9d57d8f49-gwcvl   1/1     Running   2 (5h23mago)   23h
calico-node-8v85q                         1/1     Running   2 (5h23mago)   23h
calico-node-fxmqv                         1/1     Running   2 (5h23mago)   23h
calico-node-lbnh2                         1/1     Running   2 (5h23mago)   23h
  • 字段说明：
    • READY：就绪容器数/总容器数（如 1/1 表示所有容器正常就绪）。
    • STATUS：Pod 状态（Running：正常运行；Pending：等待调度；CrashLoopBackOff：容器反复崩溃）。
    • RESTARTS：容器重启次数（正常运行时为 0）。
    • AGE：Pod 创建时间（基于当前 2025.10.29，2d1h 表示 10 月 27 日启动）。

2.4 Pod 操作详解

Kubernetes 不推荐直接创建独立 Pod（称为“自主式 Pod”），因 Pod 故障后无法自动重建；通常通过 Deployment 等控制器管理 Pod（称为“受控 Pod”）。以下操作包含两种 Pod 类型的创建与管理。

2.4.1 创建并运行 Pod
方式 1：通过 Deployment 控制器创建（推荐）

控制器会监控 Pod 状态，若 Pod 故障则自动重建，保障服务可用性：

# 命令格式：kubectl run <Pod名称> --image=<镜像> --port=<暴露端口> --namespace=<命名空间>
[root@master ~]# kubectl run nginx --image=nginx:latest --port=80 --namespace ycy
deployment.apps/nginx created
  • 参数说明：
    • --image=nginx:latest：指定 Pod 内容器的镜像（此处为最新版 Nginx）。
    • --port=80：指定容器暴露的端口（Nginx 默认端口为 80）。
    • --namespace ycy：指定 Pod 归属的 Namespace（需提前创建 ycy）。
方式 2：直接创建自主式 Pod（不推荐）

仅用于测试场景，Pod 故障后无自动恢复能力：

# 通过YAML创建自主式Pod（后续2.4.5节详细说明）
kubectl create -f pod-nginx.yaml
2.4.2 查看 Pod 信息
1. 查看 Pod 基本信息

快速获取 Pod 名称、状态、重启次数等基础信息（AGE 基于当前 2025.10.29 计算）：

[root@master ~]# kubectl get pods -n ycy  # "-n ycy"指定Namespace
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx   1/1     Running   0          43s  # Nginx Pod正常运行，无重启（43秒前创建，对应2025.10.29操作）
  • 若需查看 Pod 所在节点（Node）和 IP 地址，添加 -o wide 参数：
    [root@master ~]# kubectl get pods -n ycy -o wide
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP             NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx   1/1     Running   0          190s   10.244.1.23    node1   <none>           <none>  # 190秒前创建，约3分钟前
    • IP：Pod 的集群内部 IP（仅集群内可访问）。
    • NODE：Pod 调度到的节点（此处为 node1）。
2. 查看 Pod 详细信息

包含容器日志、事件（Events）、挂载卷（Volumes）等关键信息，用于问题排查，时间均匹配当前 2025.10.29：

[root@master ~]# kubectl describe pod nginx -n ycy
Name:         nginx  # Pod名称
Namespace:    ycy    # 所属Namespace
Priority:     0      # 优先级（默认0，高优先级Pod优先调度）
Node:         node1/192.168.5.4  # 所在节点名称及IP
Start Time:   Wed, 29 Oct 2025 09:29:24 +0800  
Labels:       pod-template-hash=5ff7956ff6  # Deployment自动添加的标签（用于关联Pod与控制器）run=nginx  # 用户指定的标签
Annotations:  <none>  # 注解（无额外配置时为空）
Status:       Running  # Pod状态
IP:           10.244.1.23  # 集群内部IP
IPs:IP:           10.244.1.23
Controlled By:  ReplicaSet/nginx  # 控制该Pod的控制器（Deployment通过ReplicaSet管理Pod）# 容器详情（Pod内的容器列表）
Containers:nginx:  # 容器名称Container ID:   docker://4c62b8c0648d2512380f4ffa5da2c99d16e05634979973449c98e9b829f6253c  # Docker容器IDImage:          nginx:latest  # 容器镜像Image ID:       docker-pullable://nginx@sha256:485b610fefec7ff6c463ced9623314a04ed67e3945b9c08d7e53a47f6d108dc7  # 镜像ID（唯一）Port:           80/TCP  # 暴露端口（TCP协议）Host Port:      0/TCP  # 主机端口（0表示随机分配，此处未映射主机端口）State:          Running  # 容器状态（Running：运行中）Started:      Wed, 29 Oct 2025 09:30:01 +0800  # 容器启动时间（创建后37秒启动，符合实际流程）Ready:          True  # 容器是否就绪（True表示可提供服务）Restart Count:  0  # 容器重启次数Environment:    <none>  # 环境变量（无额外配置时为空）Mounts:  # 挂载的卷（默认包含ServiceAccount令牌卷）/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from default-token-hwvvw (ro)  # 只读挂载的ServiceAccount令牌# Pod状态条件（用于判断Pod是否正常）
Conditions:Type              Status  # 状态（True：满足条件）Initialized       True    # Pod初始化完成Ready             True    # Pod就绪（可接收请求）ContainersReady   True    # 所有容器就绪PodScheduled      True    # Pod已调度到节点# 挂载的卷（存储配置）
Volumes:default-token-hwvvw:  # 卷名称（默认ServiceAccount令牌卷）Type:        Secret (a volume populated by a Secret)  # 卷类型为Secret（存储敏感信息）SecretName:  default-token-hwvvw  # 关联的Secret名称Optional:    false  # 是否可选（false表示必须存在）# QoS级别（服务质量等级，BestEffort表示无资源限制，优先级最低）
QoS Class:       BestEffort
Node-Selectors:  <none>  # 节点选择器（无限制时为空）
# 容忍度（允许Pod调度到有特定污点的节点）
Tolerations:     node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute for 300s  # 节点未就绪时，300秒后驱逐Podnode.kubernetes.io/unreachable:NoExecute for 300s  # 节点不可达时，300秒后驱逐Pod# 事件（记录Pod生命周期中的关键操作，时间线匹配2025.10.29 09:29-09:33）
Events:Type    Reason     Age        From               Message----    ------     ----       ----               -------Normal  Scheduled  <unknown>  default-scheduler  Successfully assigned ycy/nginx-5ff7956ff6-fg2db to node1  # 成功调度到node1节点Normal  Pulling    4m11s      kubelet, node1     Pulling image "nginx:latest"  Normal  Pulled     3m36s      kubelet, node1     Successfully pulled image "nginx:latest"  # 约3分半前拉取成功Normal  Created    3m36s      kubelet, node1     Created container nginx  # 约3分半前创建容器Normal  Started    3m36s      kubelet, node1     Started container nginx  # 约3分半前启动容器
2.4.3 访问 Pod

Pod 的集群内部 IP 可用于集群内节点或其他 Pod 访问，步骤如下：

  1. 获取 Pod 的集群内部 IP
    通过 -o wide 参数查看 IP：

    [root@master ~]# kubectl get pods -n ycy -o wide
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP             NODE    ... 
nginx   1/1     Running   0          190s   10.244.1.23    node1   ...

此处 Pod 的 IP 为 10.244.1.23。

  1. 在集群内访问 Pod
    通过 curl 或其他工具访问 Pod 暴露的端口（如 Nginx 的 80 端口）：
    [root@master ~]# curl http://10.244.1.23:80
<!DOCTYPE html>
<html>
<head><title>Welcome to nginx!</title>  # Nginx默认页面，说明访问成功
</head>
<body><p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>
    • 注意：若在集群外访问，需通过 Service（如 NodePort、LoadBalancer）暴露 Pod，后续章节会详细说明。
2.4.4 删除 Pod

删除 Pod 需区分自主式 Pod 和 受控 Pod（由 Deployment 等控制器管理），操作时间为

1. 删除自主式 Pod（无控制器管理）

直接删除 Pod 即可，删除后不会自动重建：

[root@master ~]# kubectl delete pod nginx -n ycy
pod "nginx" deleted
2. 删除受控 Pod（由 Deployment 管理）

若直接删除 Pod，控制器会立即重建新 Pod 以维持预期副本数，需先删除控制器：

  1. 步骤 1：查看控制器（Deployment）
    确认 Pod 所属的 Deployment：

    [root@master ~]# kubectl get deploy -n ycy  # "deploy"是"deployment"的缩写
NAME    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx   1/1     1            1           9m7s 

   
2. **步骤 2：删除 Deployment 控制器**  删除控制器后，其管理的所有 Pod 会被自动删除：```bash[root@master ~]# kubectl delete deploy nginx -n ycydeployment.apps "nginx" deleted  # 控制器删除成功
  1. 步骤 3：验证 Pod 已删除
    [root@master ~]# kubectl get pods -n ycy
No resources found in ycy namespace.  # 无Pod资源，说明删除成功
2.4.5 YAML 配置操作

通过 YAML 文件可精细定义 Pod 的配置（如容器参数、环境变量、挂载卷），适用于生产环境

1. 创建 YAML 文件（如 pod-nginx.yaml）
apiVersion: v1  # Pod的API版本（固定为v1）
kind: Pod       # 资源类型为Pod
metadata:name: nginx   # Pod名称（在所属Namespace内唯一）namespace: ycy # 所属Namespace（需提前创建）
spec:containers:   # 容器列表（一个Pod可包含多个容器）- image: nginx:latest  # 容器镜像（必填）name: pod            # 容器名称（在Pod内唯一）ports:               # 容器暴露的端口配置- name: nginx-port   # 端口名称（自定义，用于标识）containerPort: 80  # 容器内部端口（Nginx默认端口）protocol: TCP      # 协议类型（TCP/UDP，默认TCP）
2. 执行创建命令
[root@master ~]# kubectl create -f pod-nginx.yaml
pod/nginx created
3. 执行删除命令
[root@master ~]# kubectl delete -f pod-nginx.yaml
pod "nginx" deleted  # 删除成功

三、Label（标签）

3.1 核心概念与作用

Label 是 Kubernetes 中用于资源标识与筛选的键值对（key=value），主要作用如下：

  • 资源分组：通过 Label 对 Pod、Node、Deployment 等资源进行多维度分组（如按环境、版本、功能分层）。
  • 灵活筛选：通过 Label Selector（标签选择器）查询或操作符合条件的资源（如仅删除“环境=测试”的 Pod）。
  • 控制器关联：Deployment、Service 等资源通过 Label Selector 与 Pod 关联（如 Deployment 仅管理带特定 Label 的 Pod）。

3.2 Label 特性

  1. 灵活性：
    • 一个资源可添加任意数量的 Label（如 env=ycy、version=v1、tier=frontend）。
    • 同一个 Label 可添加到任意类型的资源（如给 Node 和 Pod 都添加 region=cn-north）。
  2. 动态性：Label 可在资源创建后通过命令或 YAML 动态添加、修改或删除，无需重启资源。
  3. 无强制规范：Label 的 key 和 value 由用户自定义，但建议遵循语义化命名（如 environment 表示环境，version 表示版本）。

3.3 常用 Label 示例

标签类型示例作用说明
环境标签env=ycy、env=test、env=prod区分开发、测试、生产环境的资源
版本标签version=v1、version=v2、version=stable标识资源的版本（如应用的迭代版本）
功能分层标签tier=frontend、tier=backend、tier=database按功能分层（前端、后端、数据库）
节点属性标签node-role.kubernetes.io/master、node-type=compute标识节点角色（主节点、计算节点）

3.4 Label Selector（标签选择器）

Label Selector 是用于筛选符合条件 Label 资源的规则，分为两类：

3.4.1 基于等式的选择器（Equality-based）

通过等式（=、!=）匹配 Label，适用于精确筛选：

  • key=value：选择 key 等于 value 的资源（如 env=ycy：选择环境为开发的资源）。
  • key!=value：选择 key 不等于 value 的资源（如 env!=prod：排除生产环境的资源）。
3.4.2 基于集合的选择器（Set-based）

通过集合（in、not in、exists）匹配 Label，适用于多值筛选：

  • key in (value1, value2)：选择 key 等于 value1 或 value2 的资源（如 version in (v1, v2)：选择版本为 v1 或 v2 的资源）。
  • key not in (value1, value2)：选择 key 不等于 value1 且不等于 value2 的资源（如 tier not in (frontend)：排除前端资源）。
  • key：选择包含 key 标签的所有资源（不限制 value）。
  • !key：选择不包含 key 标签的所有资源。
3.4.3 多条件组合

多个 Label Selector 可通过逗号（,）组合，需同时满足所有条件：

  • 示例 1：env=ycy, version=v1：选择“环境=开发”且“版本=v1”的资源。
  • 示例 2：tier=backend, env not in (prod)：选择“功能=后端”且“环境非生产”的资源。

3.5 Label 操作详解

3.5.1 为资源添加 Label（命令行）

以 Pod 为例，为 ycy Namespace 下的 nginx-pod 添加 Label version=1.0：

[root@master ~]# kubectl label pod nginx-pod version=1.0 -n ycy
pod/nginx-pod labeled  # 添加成功
  • 命令格式：kubectl label <资源类型> <资源名称> <label键值对> -n <命名空间>
  • 支持的资源类型：pod、node、deployment、service 等。
3.5.2 为资源更新 Label（命令行）

若需修改已存在的 Label，需添加 --overwrite 参数（强制覆盖）：

# 将nginx-pod的version从1.0更新为2.0
[root@master ~]# kubectl label pod nginx-pod version=2.0 -n ycy --overwrite
pod/nginx-pod labeled  # 更新成功
3.5.3 查看资源的 Label
1. 查看单个资源的 Label

通过 --show-labels 参数显示资源的所有 Label：

[root@master ~]# kubectl get pod nginx-pod -n ycy --show-labels
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
nginx-pod   1/1     Running   0          10m   version=2.0  # 已添加的Label，10分钟前创建Pod
2. 查看所有资源的 Label
[root@master ~]# kubectl get pods -n ycy --show-labels
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
nginx-pod   1/1     Running   0          17m   version=2.0  # 17分钟前创建
test-pod    1/1     Running   0          5m    env=test,version=v1  # 5分钟前创建
3.5.4 通过 Label 筛选资源
1. 基于等式筛选
  • 筛选 ycy Namespace 下 version=2.0 的 Pod：
    [root@master ~]# kubectl get pod -n ycy -l version=2.0 --show-labels
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
nginx-pod   1/1     Running   0          17m   version=2.0
  • 筛选 ycy Namespace 下 version!=2.0 的 Pod：
    [root@master ~]# kubectl get pod -n ycy -l version!=2.0 --show-labels
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
test-pod   1/1     Running   0          7m    env=test,version=2.0
2. 基于集合筛选
  • 筛选 ycy Namespace 下 version in (v1, v2) 的 Pod：
    [root@master ~]# kubectl get pod -n ycy -l 'version in (v1, v2)' --show-labels
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
test-pod   1/1     Running   0          9m    env=test,version=v1
  • 筛选 ycy Namespace 下 version not in (v1) 的 Pod：
    [root@master ~]# kubectl get pod -n ycy -l 'version not in (v1)' --show-labels
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
nginx-pod   1/1     Running   0          20m   version=2.0
3.5.5 删除资源的 Label

删除 Label 需在 key 后添加 -（短横线），格式为 key-：

# 删除nginx-pod的version标签
[root@master ~]# kubectl label pod nginx-pod version- -n ycy
pod/nginx-pod labeled  # 删除成功

验证删除结果

[root@master ~]# kubectl get pod nginx-pod -n ycy --show-labels
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
nginx-pod   1/1     Running   0          22m   <none>  # Label已删除，Pod创建于22分钟前
3.5.6 通过 YAML 配置 Label

创建或更新资源时，可在 YAML 的 metadata.labels 字段定义 Label，示例如下（以 Pod 为例）：

1. 创建 YAML 文件（如 pod-nginx-with-labels.yaml）
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: nginx          # Pod名称namespace: ycy       # 所属Namespacelabels:              # Label配置（多个Label用逗号分隔）version: "3.0"     # 版本标签（value带特殊字符时需加引号）env: "test"        # 环境标签
spec:containers:- image: nginx:latestname: podports:- name: nginx-portcontainerPort: 80protocol: TCP
2. 执行创建或更新命令
  • 若资源未创建，执行创建命令（2025.10.29 执行）：
    kubectl create -f pod-nginx-with-labels.yaml
  • 若资源已存在，执行更新命令（覆盖现有配置）：
    kubectl apply -f pod-nginx-with-labels.yaml
3. 验证 Label 已添加
[root@master ~]# kubectl get pod nginx -n ycy --show-labels
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
nginx   1/1     Running   0          30s   env=test,version=3.0

四、Deployment（部署控制器）

4.1 核心概念与作用

Deployment 是 Kubernetes 中最常用的 Pod 控制器，用于管理 Pod 的创建、更新和扩缩容，核心作用如下：

  • 确保 Pod 副本数：根据 replicas 字段定义的预期副本数，自动创建或删除 Pod，保障服务可用性（如配置 replicas=3，则始终维持 3 个运行中的 Pod）。
  • 滚动更新：支持无停机更新 Pod 镜像（如从 nginx:1.21 更新到 nginx:1.23），通过逐步替换旧 Pod 实现零 downtime。
  • 版本回滚：若更新后服务异常，可快速回滚到上一个稳定版本。
  • 资源关联：通过 Label Selector 关联 Pod，仅管理带有特定 Label 的 Pod。

4.2 Deployment 工作原理

Deployment 通过 ReplicaSet（副本集） 间接管理 Pod，层级关系如下：

  1. Deployment：定义预期状态（如副本数、Pod 模板、更新策略）。
  2. ReplicaSet：由 Deployment 自动创建，负责监控 Pod 副本数，确保实际副本数与预期一致。
  3. Pod：由 ReplicaSet 自动创建，运行用户应用。

结构示意图：

Deployment（nginx，replicas=3）
└─ ReplicaSet（nginx-5ff7956ff6）├─ Pod（nginx-5ff7956ff6-6k8cb，label: run=nginx）├─ Pod（nginx-5ff7956ff6-jxfjt，label: run=nginx）└─ Pod（nginx-5ff7956ff6-v6jqw，label: run=nginx）
  • 关键关联：Deployment 的 selector 匹配 ReplicaSet 的 labels，ReplicaSet 的 selector 匹配 Pod 的 labels。

4.3 Deployment 操作详解

4.3.1 创建 Deployment（命令行）

通过命令行快速创建 Deployment，同时指定 Pod 镜像、端口和副本数：

# 命令格式：kubectl create deployment <名称> --image=<镜像> --port=<端口> --replicas=<副本数> --namespace=<命名空间>
[root@master ~]# kubectl create deploy nginx --image=nginx:latest --port=80 --replicas=3 -n ycy
deployment.apps/nginx created  # 创建成功（2025.10.29 执行）
  • 参数说明：
    • --replicas=3：指定创建 3 个 Pod 副本（默认 replicas=1）。
    • --image=nginx:latest：Pod 内容器的镜像。
    • --port=80：容器暴露的端口。
    • -n ycy：Deployment 所属的 Namespace。
4.3.2 查看 Deployment 相关资源
1. 查看 Deployment 基本信息
[root@master ~]# kubectl get deploy -n ycy  # "deploy"是"deployment"的缩写
NAME    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx   3/3     3            3           2m42s  # 2分42秒前创建，符合2025.10.29操作时间
  • 字段说明：
    • READY：就绪副本数/预期副本数（3/3 表示所有副本正常）。
    • UP-TO-DATE：符合最新配置的副本数（更新时表示已更新的副本数）。
    • AVAILABLE：当前可用的副本数（可提供服务的副本）。
    • AGE：Deployment 创建时间。
2. 查看 Deployment 详细信息
[root@master ~]# kubectl describe deploy nginx -n ycy
Name:                   nginx  # Deployment名称
Namespace:              ycy    # 所属Namespace
CreationTimestamp:      Wed, 29 Oct 2025 11:14:14 +0800  
Labels:                 run=nginx  # Deployment的Label
Annotations:            deployment.kubernetes.io/revision: 1  # 版本号（更新一次递增1）
Selector:               run=nginx  # Label选择器（匹配Pod的Label）
Replicas:               3 desired | 3 updated | 3 total | 3 available | 0 unavailable
# 预期副本数：3 | 已更新副本数：3 | 总副本数：3 | 可用副本数：3 | 不可用副本数：0
StrategyType:           RollingUpdate  # 更新策略（滚动更新，默认）
MinReadySeconds:        0  # 容器就绪后，等待多久计入可用（默认0秒）
RollingUpdateStrategy:  25% max unavailable, 25% max surge  # 滚动更新参数
# max unavailable：更新过程中允许不可用的最大副本数（25%表示3个副本时允许0个不可用）
# max surge：更新过程中允许超出预期副本数的最大副本数（25%表示3个副本时允许1个额外副本）# Pod模板（Deployment根据此模板创建Pod）
Pod Template:Labels:  run=nginx  # Pod的Label（需与Deployment的Selector匹配）Containers:nginx:Image:        nginx:latest  # 容器镜像Port:         80/TCP        # 容器端口Host Port:    0/TCP         # 主机端口（未映射）Environment:  <none>        # 环境变量Mounts:       <none>        # 挂载卷Volumes:        <none>        # 卷配置# Deployment状态条件
Conditions:Type           Status  Reason----           ------  ------Available      True    MinimumReplicasAvailable  # 可用：满足最小副本数Progressing    True    NewReplicaSetAvailable     # 进度：新ReplicaSet已就绪OldReplicaSets:  <none>  # 旧ReplicaSet（无更新时为空）
NewReplicaSet:   nginx-5ff7956ff6 (3/3 replicas created)  # 新ReplicaSet（管理3个Pod）# 事件（记录Deployment生命周期操作，时间线匹配2025.10.29 11:14-11:20）
Events:Type    Reason             Age    From                   Message----    ------             ----   ----                   -------Normal  ScalingReplicaSet  5m43s  deployment-controller  Scaled up replicaset nginx-5ff7956ff6 to 3
3. 查看 Deployment 管理的 Pod
[root@master ~]# kubectl get pods -n ycy
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-5ff7956ff6-6k8cb   1/1     Running   0          19s  
nginx-5ff7956ff6-jxfjt   1/1     Running   0          19s  
nginx-5ff7956ff6-v6jqw   1/1     Running   0          19s
  • Pod 名称格式：Deployment名称-ReplicaSet哈希-Pod随机字符串，确保唯一性。
4. 查看 Deployment 管理的 ReplicaSet
[root@master ~]# kubectl get rs -n ycy  # "rs"是"replicaset"的缩写
NAME               DESIRED   CURRENT   READY   AGE
nginx-5ff7956ff6   3         3         3       5m
  • DESIRED：预期副本数；CURRENT：当前副本数；READY：就绪副本数。
4.3.3 扩缩容 Deployment

通过调整 replicas 字段实现 Pod 副本数的增加（扩容）或减少（缩容）：

1. 命令行扩缩容
  • 扩容：将 nginx Deployment 的副本数从 3 调整为 5：
    [root@master ~]# kubectl scale deploy nginx --replicas=5 -n ycy
deployment.apps/nginx scaled  # 扩缩容成功
  • 缩容：将副本数从 5 调整为 2：
    [root@master ~]# kubectl scale deploy nginx --replicas=2 -n ycy
deployment.apps/nginx scaled
2. 验证扩缩容结果
[root@master ~]# kubectl get deploy nginx -n ycy
NAME    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx   2/2     2            2           10m  # 副本数已调整为2，Deployment创建于10分钟前
4.3.4 更新 Deployment（滚动更新）

Deployment 支持滚动更新 Pod 镜像，步骤如下：

1. 执行更新命令

将 nginx Deployment 的镜像从 nginx:latest 更新为 nginx:1.23：

[root@master ~]# kubectl set image deploy nginx nginx=nginx:1.23 -n ycy
deployment.apps/nginx image updated  # 更新成功
  • 命令格式：kubectl set image deploy <Deployment名称> <容器名称>=<新镜像> -n <命名空间>
  • 注：<容器名称> 需与 Deployment 的 Pod 模板中定义的容器名称一致（此处为 nginx）。
2. 查看更新进度

更新过程中，Deployment 会逐步创建新 Pod（使用新镜像），并删除旧 Pod（使用旧镜像）：

[root@master ~]# kubectl get pods -n ycy -w  # "-w"实时监控Pod状态
NAME                     READY   STATUS              RESTARTS   AGE
nginx-5ff7956ff6-jxfjt   1/1     Running             0          12m  # 12分钟前创建的旧Pod
nginx-5ff7956ff6-v6jqw   1/1     Running             0          12m
nginx-7f98d7c6b4-2xqzk   0/1     ContainerCreating   0          3s  # 新Pod创建中（3秒前）
nginx-7f98d7c6b4-2xqzk   1/1     Running             0          5s  # 新Pod就绪（5秒前）
nginx-5ff7956ff6-jxfjt   1/1     Terminating         0          12m # 旧Pod开始删除
nginx-5ff7956ff6-jxfjt   0/1     Terminating         0          12m
nginx-7f98d7c6b4-8zqkp   0/1     ContainerCreating   0          7s  # 第二个新Pod创建中（7秒前）
nginx-7f98d7c6b4-8zqkp   1/1     Running             0          9s  # 第二个新Pod就绪（9秒前）
nginx-5ff7956ff6-v6jqw   1/1     Terminating         0          12m # 第二个旧Pod删除
nginx-5ff7956ff6-v6jqw   0/1     Terminating         0          12m
3. 验证更新结果

查看 Deployment 的镜像是否已更新：

[root@master ~]# kubectl describe deploy nginx -n ycy | grep "Image:"Image:        nginx:1.23  # 已更新为目标镜像
4.3.5 回滚 Deployment

若更新后服务异常（如 Pod 启动失败、服务不可用），可回滚到上一个稳定版本：

1. 查看 Deployment 历史版本
[root@master ~]# kubectl rollout history deploy nginx -n ycy
deployment.apps/nginx
REVISION  CHANGE-CAUSE
1         kubectl create deploy nginx --image=nginx:latest --port=80 --replicas=3 -n ycy  # 版本1（旧版本，11:14创建）
2         kubectl set image deploy nginx nginx=nginx:1.23 -n ycy
2. 回滚到上一个版本
[root@master ~]# kubectl rollout undo deploy nginx -n ycy
deployment.apps/nginx rolled back  # 回滚成功
3. 回滚到指定版本

若需回滚到特定版本（如版本 1），使用 --to-revision 参数：

[root@master ~]# kubectl rollout undo deploy nginx --to-revision=1 -n ycy
deployment.apps/nginx rolled back
4. 验证回滚结果
[root@master ~]# kubectl describe deploy nginx -n ycy | grep "Image:"Image:        nginx:latest  # 已回滚到旧版本
4.3.6 删除 Deployment

删除 Deployment 会同时删除其管理的 ReplicaSet 和 Pod，操作需谨慎：

[root@master ~]# kubectl delete deploy nginx -n ycy
deployment.apps "nginx" deleted  # 删除成功

验证删除结果：

# 1. 查看 Deployment 是否存在
[root@master ~]# kubectl get deploy -n ycy
No resources found in ycy namespace.  # 无 Deployment 资源，删除成功# 2. 查看 ReplicaSet 是否存在
[root@master ~]# kubectl get rs -n ycy
No resources found in ycy namespace.  # 关联的 ReplicaSet 已自动删除# 3. 查看 Pod 是否存在
[root@master ~]# kubectl get pods -n ycy
No resources found in ycy namespace.  # 关联的 Pod 已自动删除
4.3.7 YAML 配置操作

通过 YAML 文件可精细定义 Deployment 的完整配置（如更新策略、资源限制、环境变量），适用于生产环境。

1. 创建 YAML 文件（如 deploy-nginx.yaml）
apiVersion: apps/v1  # Deployment 的 API 版本（固定为 apps/v1，区别于 Pod 的 v1）
kind: Deployment     # 资源类型为 Deployment
metadata:name: nginx        # Deployment 名称（在所属 Namespace 内唯一）namespace: ycy     # 所属 Namespace（需提前创建）
spec:replicas: 3        # 预期 Pod 副本数（默认 1，此处配置 3 个以实现高可用）selector:          # Label 选择器，用于关联需管理的 PodmatchLabels:     # 精确匹配 Pod 的 Labelrun: nginxstrategy:          # 更新策略配置（可选，默认 RollingUpdate）type: RollingUpdate  # 滚动更新（无停机），另一种为 Recreate（重建更新）rollingUpdate:maxUnavailable: 25%  # 更新过程中允许不可用的最大副本数（25% 或绝对值，如 1）maxSurge: 25%        # 更新过程中允许超出预期副本数的最大副本数（25% 或绝对值）template:          # Pod 模板（Deployment 根据此模板创建 Pod）metadata:labels:        # Pod 的 Label，需与 spec.selector.matchLabels 完全匹配run: nginxspec:containers:    # 容器列表（同 Pod 的容器配置）- image: nginx:latest  # 容器镜像（可指定版本，如 nginx:1.25）name: nginx          # 容器名称（在 Pod 内唯一）ports:- containerPort: 80  # 容器内部端口（Nginx 默认端口）protocol: TCP      # 协议类型（默认 TCP）resources:  # 资源限制配置（可选，避免容器资源滥用）requests:  # 容器所需最小资源（调度时参考）cpu: "100m"     # 100 毫核（1 核 = 1000 毫核）memory: "128Mi" # 128 兆内存limits:    # 容器允许使用的最大资源cpu: "500m"     # 最大 500 毫核memory: "256Mi" # 最大 256 兆内存
2. 执行创建命令
[root@master ~]# kubectl create -f deploy-nginx.yaml
deployment.apps/nginx created
3. 执行更新命令

若需修改配置（如调整副本数、更新镜像、修改资源限制），修改 YAML 文件后执行 apply 命令覆盖现有配置：

# 示例：将 replicas 从 3 改为 4，镜像从 nginx:latest 改为 nginx:1.25
[root@master ~]# kubectl apply -f deploy-nginx.yaml
deployment.apps/nginx configured  # 更新成功
4. 执行删除命令
[root@master ~]# kubectl delete -f deploy-nginx.yaml
deployment.apps "nginx" deleted  # 删除成功

4.4 扩展：Deployment 关键特性与最佳实践

4.4.1 滚动更新（RollingUpdate） vs 重建更新（Recreate）

Deployment 支持两种更新策略，需根据业务场景选择：

更新策略核心逻辑适用场景优缺点对比
RollingUpdate逐步删除旧 Pod、创建新 Pod（默认每次更新 25% 副本），确保服务持续可用生产环境、无状态服务（如 Web 服务、API）优点：无停机更新，用户无感知；缺点：需兼容多版本并存，资源消耗略高（临时多副本）
Recreate先删除所有旧 Pod，再批量创建新 Pod，更新过程中服务暂时不可用测试环境、有状态服务（如数据库）优点：逻辑简单，无需兼容多版本；缺点：服务中断，影响用户体验

配置示例（启用 Recreate 策略）：

spec:strategy:type: Recreate  # 启用重建更新
4.4.2 版本管理与回滚

Deployment 会记录每次配置变更的版本（revision），支持灵活回滚，关键命令如下：

需求场景命令示例
查看历史版本列表kubectl rollout history deploy nginx -n ycy
查看指定版本的详细配置kubectl rollout history deploy nginx --revision=2 -n ycy
回滚到上一个版本kubectl rollout undo deploy nginx -n ycy
回滚到指定版本kubectl rollout undo deploy nginx --to-revision=1 -n ycy
暂停更新（更新中）kubectl rollout pause deploy nginx -n ycy
恢复更新（暂停后）kubectl rollout resume deploy nginx -n ycy
4.4.3 资源限制与 QoS 配置

为 Deployment 配置资源限制（resources.requests/resources.limits），可避免容器过度占用节点资源，保障集群稳定性：

  • requests：容器启动时所需的最小资源，Kubernetes 调度器会优先将 Pod 调度到资源充足的节点。
  • limits：容器允许使用的最大资源，若超出限制，容器会被终止（CPU 超限时会被限流，内存超限时会被 OOM 杀死）。

最佳实践：

  • 为所有容器配置 requests 和 limits，避免“资源争抢”。
  • 对于核心服务，可适当提高 requests 确保调度优先级；非核心服务可降低 requests 提高资源利用率。
4.4.4 高可用配置

通过合理配置 replicas 和 Pod 分布，提升服务可用性：

  1. 副本数配置：replicas 建议设置为 3 或以上（避免单节点故障导致服务不可用），且副本数最好为奇数（便于分布式服务选主，如 Etcd）。
  2. 节点亲和性：通过 nodeAffinity 配置，确保 Deployment 的 Pod 分散在不同节点（或不同可用区），避免单节点故障导致所有副本下线：
    spec:template:spec:affinity:podAntiAffinity:  # 反亲和性：避免同一 Deployment 的 Pod 调度到同一节点requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:- labelSelector:matchExpressions:- key: runoperator: Invalues:- nginxtopologyKey: "kubernetes.io/hostname"  # 按节点主机名区分

4.5 常见问题排查

4.5.1 Deployment 副本数不满足预期（READY < DESIRED）

可能原因及排查步骤：

  1. 节点资源不足：

    • 排查命令：kubectl describe node <节点名>，查看 Allocatable（可分配资源）和 Allocated resources（已分配资源），确认是否有足够 CPU/内存。
    • 解决方式：扩容节点、调整容器 resources 配置、删除低优先级 Pod。

  2. 镜像拉取失败：

    • 排查命令：kubectl describe pod <Pod名> -n ycy，查看 Events 中的 Failed to pull image 错误信息。
    • 常见原因：镜像地址错误、私有镜像仓库未配置密钥（imagePullSecrets）、网络无法访问镜像仓库。
    • 解决方式：修正镜像地址、创建 Secret 并配置 imagePullSecrets、检查网络连通性。

  3. Pod 调度失败：

    • 排查命令：kubectl describe pod <Pod名> -n ycy，查看 Events 中的 FailedScheduling 错误。
    • 常见原因：节点污点（Taint）与 Pod 容忍度（Toleration）不匹配、节点亲和性配置冲突、节点资源不足。
    • 解决方式：添加对应的 toleration、修正亲和性配置、扩容节点。
4.5.2 更新后服务异常（如 502 错误）

可能原因及排查步骤：

  1. 新镜像存在 bug：

    • 排查命令：kubectl logs <新Pod名> -n ycy，查看容器日志是否有报错。
    • 解决方式：回滚到上一个稳定版本（kubectl rollout undo deploy <Deployment名> -n ycy），修复镜像后重新更新。

  2. 滚动更新参数不合理：

    • 若 maxUnavailable 配置过大（如 50%），可能导致更新过程中可用副本不足，服务无法承载请求。
    • 解决方式：调整 maxUnavailable 为更小值（如 25% 或 1），确保更新过程中有足够可用副本。

  3. 健康检查未配置：

    • 若未配置就绪探针（Readiness Probe），新 Pod 启动后未完成初始化就接收请求，可能导致服务异常。
    • 解决方式：添加就绪探针，确保 Pod 就绪后才加入服务：
      spec:containers:- name: nginximage: nginx:latestreadinessProbe:  # 就绪探针httpGet:path: /  # 检查路径（根据业务调整，如 /health）port: 80initialDelaySeconds: 5  # 容器启动后延迟 5 秒开始检查periodSeconds: 10       # 每 10 秒检查一次
http://www.dtcms.com/a/545266.html

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