Kubernetes 应用滚动更新

Kubernetes 应用版本号

在 Kubernetes 里，版本更新使用的不是 API 对象，而是两个命令：kubectl apply 和 kubectl rollout，当然它们也要搭配部署应用所需要的 Deployment、DaemonSet 等 YAML 文件。

在 Kubernetes 里应用都是以 Pod 的形式运行的，而 Pod 通常又会被 Deployment 等对象来管理，所以应用的“版本更新”实际上更新的是整个 Pod。

Pod 是由 YAML 描述文件来确定的，更准确地说，是 Deployment 等对象里的字段 template。

所以 Kubernetes 就使用了“摘要”功能，用摘要算法计算 template 的 Hash 值作为“版本号”。

#获取ngx的pod
kubectl get pod
#删除其中一个
kubectl delete pod ngx-dep-6796688696-9zwxh
#再获取ngx的pod，查看变化
kubectl get pod

在这里插入图片描述
可以看到，Pod 名字里的那串随机数“6796……”是没有变化的，变化的是数字后面的pod编号的随机字符。中间的随机数字就是 Pod 模板的 Hash 值，也就是 Pod 的“版本号”。

如果变动了 Pod YAML 描述，比如把镜像改成 nginx:stable-alpine会生成一个新的应用版本，kubectl apply 后就会重新创建 Pod。

命令操作

#删除pod
kubectl delete -f nginx-deploy.yml
#查看删除结果
kubectl get pod
# 不改yaml,再次生成pod
kubectl apply -f nginx-deploy.yml
#查看生成pod的版本号是否改变
kubectl get pod
#删除pod
kubectl delete -f nginx-deploy.yml
#查看删除结果
kubectl get pod
#编辑pod yaml，修改版本号
vim nginx-deploy.yml
# 重新生成pod
kubectl apply -f nginx-deploy.yml
#查看生成pod的版本号是否改变
kubectl get pod

更改后的yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: ngx-dep

spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: ngx-dep

  template:
    metadata:
      labels:
        app: ngx-dep
    spec:
      volumes:
      - name: ngx-conf-vol
        configMap:
          name: ngx-conf

      containers:
      - image: nginx:stable-alpine
        name: nginx
        ports:
        - containerPort: 80

        volumeMounts:
        - mountPath: /etc/nginx/conf.d
          name: ngx-conf-vol
~

在这里插入图片描述

不改变yaml，重新生成的pod的版本号还是6796688696
更改了yaml后，生成的pod的版本号就变成了574d5f9d4d

Kubernetes 实现应用更新

修改 ConfigMap，让它输出 Nginx 的版本号，方便 curl 查看版本：
nginx-config-cm.yml

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: ngx-conf

data:
  default.conf: |
    server {
      listen 80;
      location / {
        default_type text/plain;
        return 200
          'ver : $nginx_version\nsrv : $server_addr:$server_port\nhost: $hostname\n';
      }
    }

执行命令

# 编辑configMap内容
vim nginx-config-cm.yml 
# 更新 ConfigMap
kubectl apply -f nginx-config-cm.yml

在这里插入图片描述
创建 Pod 镜像，明确地指定版本号是 1.21-alpine，实例数设置为 4 个

nginx-deploy-v1.yml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: ngx-dep

spec:
  replicas: 4 
  selector:
    matchLabels:
      app: ngx-dep

  template:
    metadata:
      labels:
        app: ngx-dep
    spec:
      volumes:
      - name: ngx-conf-vol
        configMap:
          name: ngx-conf

      containers:
      - image: nginx:1.21-alpine
        name: nginx
        ports:
        - containerPort: 80

        volumeMounts:
        - mountPath: /etc/nginx/conf.d
          name: ngx-conf-vol

执行命令

# 删除现有的nginx pod
kubectl delete -f nginx-deploy.yml 
# 创建新版本的nginx yml
vim nginx-deploy-v1.yml
# 生成4个pod
kubectl apply -f nginx-deploy-v1.yml 
# 查看生成pod
kubectl get pod

在这里插入图片描述

本地端口转发到 Kubernetes 集群中的服务

# 查看service服务
kubectl get svc
# 绑定到svc service 转发请求来查看状态
kubectl port-forward svc/ngx-svc 8080:80 &
# 测试转发
curl 127.1:8080

kubectl port-forward: 这个命令将本地端口转发到 Kubernetes 集群中的某个资源（如 Pod 或 Service）。（只会将流量发送到一个特定的端点，而不是通过服务的负载均衡机制）
svc/ngx-svc: 指定要转发的目标资源，这里是名为 ngx-svc 的 Service。
8080:80: 将本地的 8080 端口转发到 ngx-svc 服务的 80 端口。
&: 将该命令放入后台运行，这样可以继续在终端中执行其他命令。

镜像升级到 nginx:1.22-alpine

为了能够观察到应用更新的过程，我们还需要添加一个字段 minReadySeconds，让 Kubernetes 在更新过程中等待一点时间，确认 Pod 没问题才继续其余 Pod 的创建工作。

minReadySeconds 这个字段不属于 Pod 模板，所以它不会影响 Pod 版本

nginx-deploy-v2.yml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: ngx-dep

spec:
  minReadySeconds: 15      # 确认Pod就绪的等待时间
  replicas: 4
  selector:
    matchLabels:
      app: ngx-dep

  template:
    metadata:
      labels:
        app: ngx-dep
    spec:
      volumes:
      - name: ngx-conf-vol
        configMap:
          name: ngx-conf

      containers:
      - image: nginx:1.22-alpine
        name: nginx
        ports:
        - containerPort: 80

        volumeMounts:
        - mountPath: /etc/nginx/conf.d
          name: ngx-conf-vol
~

执行命令

# 创建文件内容，把上面内容copy进来
vim nginx-deploy-v2.yml
# 更新成的新的pod
kubectl apply -f nginx-deploy-v2.yml
# 查看滚动更新过程
kubectl rollout status deployment ngx-dep
# 绑定到svc service 转发请求来查看状态
kubectl port-forward svc/ngx-svc 8080:80 &
# 测试转发
curl 127.1:8080
# 查看滚动详情信息
kubectl describe deploy ngx-dep

在这里插入图片描述

滚动更新图

一开始的时候 V1 Pod（即 ngx-dep-54b865d75）的数量是 4；
当“滚动更新”开始的时候，Kubernetes 创建 1 个 V2 Pod（即 ngx-dep-d575d5776），并且把 V1 Pod 数量减少到 3；
接着再增加 V2 Pod 的数量到 2，同时 V1 Pod 的数量变成了 1；
最后 V2 Pod 的数量达到预期值 4，V1 Pod 的数量变成了 0，整个更新过程就结束了。

滚动更新”就是由 Deployment 控制的两个同步进行的“应用伸缩”操作，老版本缩容到 0，同时新版本扩容到指定值，是一个“此消彼长”的过程。

在这里插入图片描述

Kubernetes管理应用更新

如果更新过程中发生了错误或者更新后发现有 Bug，可以随时使用 kubectl rollout pause 来暂停更新，检查、修改 Pod，或者测试验证，如果确认没问题，再用 kubectl rollout resume 来继续更新。

注意：它们只支持 Deployment，不能用在 DaemonSet、StatefulSet 上（ 1.24 之后支持了 StatefulSet 的滚动更新）

Kubernetes应用版本回退

查看更新历史使用的命令是 kubectl rollout history

#查看有哪些版本
kubectl rollout history deployment ngx-dep
#查看每个版本的详细信息
kubectl rollout history deployment ngx-dep --revision=2
# 回退到上一个版本
kubectl rollout undo  deploy ngx-dep
# 回退到指定版本（--to-revision=1不能有空格）
kubectl rollout undo  deploy ngx-dep --to-revision=1

在这里插入图片描述

kubectl rollout undo 的操作过程其实和 kubectl apply 是一样的，执行的仍然是“滚动更新”，只不过使用的是旧版本 Pod 模板，把新版本 Pod 数量收缩到 0，同时把老版本 Pod 扩展到指定值。

在这里插入图片描述

Kubernetes 添加更新描述

在Deployment 的 metadata 里加上一个新的字段 annotations。annotations 字段的含义是“注解”“注释”，形式上和 labels 一样，都是 Key-Value，也都是给 API 对象附加一些额外的信息，但是用途上区别很大。

annotations 添加的信息一般是给 Kubernetes 内部的各种对象使用的，有点像是“扩展属性”；
labels 主要面对的是 Kubernetes 外部的用户，用来筛选、过滤对象的。

annotations 里的值可以任意写，Kubernetes 会自动忽略不理解的 Key-Value，但要编写更新说明就需要使用特定的字段 kubernetes.io/change-cause。

创建 2 个版本的 Nginx 应用，同时添加更新说明：

nginx-deploy-v1.yml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: ngx-dep
  annotations:   
    kubernetes.io/change-cause: v1, ngx=1.21

spec:
  replicas: 4 
  selector:
    matchLabels:
      app: ngx-dep

  template:
    metadata:
      labels:
        app: ngx-dep
    spec:
      volumes:
      - name: ngx-conf-vol
        configMap:
          name: ngx-conf

      containers:
      - image: nginx:1.21-alpine
        name: nginx
        ports:
        - containerPort: 80

        volumeMounts:
        - mountPath: /etc/nginx/conf.d
          name: ngx-conf-vol

nginx-deploy-v2.yml

deployment.apps/ngx-dep 
REVISION  CHANGE-CAUSE
3         v1, ngx=1.21
4         update to v2, ngx=1.22

[root@iZbp12ghzy6koox6fqt0svZ ~]# cat nginx-deploy-v2.yml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: ngx-dep
  annotations:    
    kubernetes.io/change-cause: update to v2, ngx=1.22

spec:
  minReadySeconds: 15      # 确认Pod就绪的等待时间
  replicas: 4 
  selector:
    matchLabels:
      app: ngx-dep

  template:
    metadata:
      labels:
        app: ngx-dep
    spec:
      volumes:
      - name: ngx-conf-vol
        configMap:
          name: ngx-conf

      containers:
      - image: nginx:1.22-alpine
        name: nginx
        ports:
        - containerPort: 80

        volumeMounts:
        - mountPath: /etc/nginx/conf.d
          name: ngx-conf-vol

执行命令

vim nginx-deploy-v1.yml 
kubectl apply -f nginx-deploy-v1.yml
vim nginx-deploy-v2.yml 
kubectl apply -f nginx-deploy-v2.yml
#查看滚动更新
kubectl rollout status deployment ngx-dep
#查看一下更新历史：
kubectl rollout history deployment ngx-dep

在这里插入图片描述