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K8s 中创建一个 Deployment 的完整流程

news 2025/11/11 8:18:06

K8s 中创建一个 Deployment 的完整流程

流程分为 两大阶段：提交阶段 和 控制循环实现阶段。下图直观地展示了整个流程及其核心组件的交互：

第一阶段：提交与接收 (You → API Server)

用户提交 Manifest：
你使用 kubectl apply -f deployment.yaml 命令。kubectl 会读取你的 YAML 文件，将其转换为 JSON 格式，并通过一个 HTTPS POST 请求发送给 Kubernetes API Server。
API Server 处理：
- 认证（Authentication）： API Server 首先检查你的身份（例如，检查证书、Token 或用户名/密码），确认你有权限执行此操作。
- 授权（Authorization）：认证通过后，API Server 会检查你的权限是否允许在指定的命名空间（Namespace）里创建 Deployment 资源（例如，通过 RBAC 机制）。
- 准入控制（Admission Control）：请求随后会经过一系列准入控制器（Admission Controllers）的拦截和修改。例如，ResourceQuota 控制器会检查你的命名空间资源配额是否已满，DefaultStorageClass 控制器可能会为 PVC 设置默认存储类。
- 验证（Validation）： API Server 会校验你提交的 Deployment Manifest 的语法和结构是否合法。
持久化存储：
在所有检查都通过后，API Server 会将你提交的这个 Deployment 对象的新期望状态（Desired State） 作为一个新的条目（Entry）写入到分布式键值存储数据库 etcd 中。

至此，你的指令已经被集群接收并记录。接下来的所有事情，都是由 K8s 的各个控制器自动完成的。

第二阶段：控制循环实现状态 (Controller Loop)

Deployment Controller 监控：
- 在 Controller Manager 中运行着的 Deployment Controller 一直在通过 API Server 监听（Watch）着 etcd 中与 Deployment 相关的变更。
- 它发现了一个新的 Deployment 对象被创建了（或者旧的被更新了）。
Deployment Controller 创建 ReplicaSet：
- Deployment Controller 读取到 Deployment 的期望状态（例如，需要 3 个副本 replicas: 3）。
- 它会根据 Pod 模板（template）生成一个对应的 ReplicaSet 对象（Manifest），并通过 API Server 将其写入 etcd。
- 注意：Deployment 本身并不直接管理 Pod，它是通过管理 ReplicaSet 来间接管理 Pod 的。这是为了实现滚动更新和版本回滚。
ReplicaSet Controller 监控：
- 同样在 Controller Manager 中的 ReplicaSet Controller 监听到了这个新创建的 ReplicaSet 对象。
ReplicaSet Controller 创建 Pod：
- ReplicaSet Controller 比较当前状态（当前存在的 Pod 数量）和期望状态（Deployment 中定义的副本数）。
- 它发现当前 Pod 数量（0个）少于期望数量（3个）。
- 于是，它会根据 Pod 模板，通过 API Server 创建 3 个 Pod 对象（Manifest）并写入 etcd。注意，此时只是创建了 Pod 的元数据信息，Pod 还没有被调度到任何节点上运行。
Scheduler 调度 Pod：
- Scheduler 一直在监听 API Server，它发现了有新的、且 nodeName 为空的 Pod 对象（即未被调度的 Pod）。
- Scheduler 作为一个非常智能的调度器，会执行一系列复杂的筛选和评分步骤来为每个 Pod 选择一个最合适的 Node：
  - 筛选（Filtering）：排除所有不满足条件的节点（例如，资源不足、不满足节点选择器 nodeSelector、端口冲突、不满足亲和性规则等）。
  - 评分（Scoring）：对通过筛选的节点进行打分（例如，考虑资源平衡、跨可用区部署等），选择得分最高的节点。
- 做出决定后，Scheduler 会更新 etcd 中 Pod 对象的定义，将其 nodeName 字段赋值为选定的节点名称。这个操作称为 “绑定”（Binding）。
Kubelet 创建容器：
- 每个 Node 上的 Kubelet 进程也在通过 API Server 监听有哪些 Pod 被分配到了自己所在的节点（即 nodeName 是自己的节点名）。
- 它发现了有 Pod 被调度到了自己这里。
- Kubelet 会读取 Pod 的详细定义，然后调用本地的容器运行时（例如 Docker, containerd, CRI-O），指示它从镜像仓库拉取指定镜像并启动容器。
- Kubelet 还会根据 Pod 定义中的要求，设置卷（Volume）、网络（由 CNI 插件负责）等。
状态上报与收敛：
- Kubelet 会持续监控它启动的 Pod 和容器的状态（是否是 Running、Healthy）。
- 它通过 API Server 定期上报 Pod 的当前状态（Current State） 到 etcd。
- ReplicaSet Controller 和 Deployment Controller 也会持续监控这些状态变化，确保当前状态始终与期望状态一致。如果某个 Pod 意外终止，ReplicaSet Controller 会检测到数量不一致，并立即创建一个新的 Pod 来替换它，从而实现“自愈”。