Kubernetes系列：工作负载（Deployment、StatefulSet、DaemonSet等）

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1、概述

前面我们提到 Pod 就是用来运行和管理容器的，在实际使用时，我们不会创建单独的 Pod 来运行容器，而是使用更高级的资源进行调度。例如：

Deployment：管理无状态应用（如 Web 服务），Pod 无唯一标识且可替换。

StatefulSet：管理有状态应用（如数据库、分布式系统），Pod 有唯一且固定的标识（如 pod-name-0、pod-name-1），且支持持久化存储和有序部署/扩缩容。

DaemonSet：Node 上的守护进程，确保每个匹配的 Node 上都运行一个 Pod。

Job：运行一次性任务，任务完成后 Pod 自动终止。

CronJob：管理定时任务（类似 Linux 的 cron），按计划周期运行 Pod。

2、Deployment

在介绍 Deployment 之前，先介绍 Replication Controller（RC）和 Replica Set（RS）。

2.1 Replication Controller（RC）和 Replica Set（RS）

Replication Controller 是 Kubernetes 早期用来确保 Pod 副本数始终维持在预期数量的控制器。换句话说：

如果 Pod 的数量大于设定的值，RC 将终止额外的 Pod。

如果 Pod 的数量少于设定的值，RC 将启动更多的 Pod 保证达到期望值。

RC 有点类似于进程管理器，监视多个节点上的多个 Pod。哪怕预期只需要一个 Pod，也不应该单独创建 Pod，而是使用 RC 或者其它方式管理。

创建 RC 示例：

Replica Set 是 Replication Controller 的升级版，与 Replication Controller 的唯一区别是 Replica Set 支持标签选择器。除此之外在创建、删除和管理 Pod 等功能上并无差别。

在新版本中，Replica Set 已经取代了 Replication Controller（Replication Controller 为了向后兼容而保留）。但实际生产一般也不会直接使用 Replica Set，而是使用更高级的资源例如 Deployment 来管理 ReplicaSet，因为 Deployment 提供了滚动更新、版本回滚等更高级的功能。

创建 RS 示例：

2.2 标签和选择器

标签是附加到 Kubernetes 对象(如 Pod、Service、Deployment 等)上的键值对(key-value pairs)，用于标识对象的特定属性。标签的特点：

每个对象可以有多个标签

标签的键通常由前缀和名称组成，格式为 <前缀>/<名称>

前缀是可选的，但如果是公共标签应使用标准前缀

标签示例：

选择器根据标签来筛选和识别一组对象。Kubernetes Controller 使用选择器来识别它们管理的对象。选择器类型：

= 或 ==：等于，例如 environment = production

!=：不等于，例如 tier != frontend

in：在集合中，例如 environment in (production, qa)

notin：不在集合中 tier notin (frontend, backend)

exists：键存在(不检查值)，例如 partition (存在partition键)， !partition (不存在partition键)

选择器示例：

2.3 Deployment

Deployment 用来部署无状态的应用，通过 ReplicaSet 确保 Pod 副本数按预期运行，除此之外还提供了更高级的功能：

滚动更新：支持零停机部署新版本应用。

版本回滚：当新版本出现问题时可以快速回退到之前的稳定版本。

自动扩缩容：轻松调整运行的 Pod 数量。

健康检查：结合就绪探针(Readiness Probe)确保流量只路由到健康的 Pod。

一个典型的 Deployment 配置示例：

replicas：指定要运行的 Pod 副本数量

selector：定义 Deployment 如何找到要管理的 Pod

template：包含 Pod 的配置信息

metadata：Pod 的标签等信息
spec：容器配置、卷、环境变量等

Deployment 支持两种更新策略：

RollingUpdate（默认）：逐步用新 Pod 替换旧 Pod，可配置 maxUnavailable 和 maxSurge 控制更新速度

Recreate：先删除所有旧 Pod，然后创建新 Pod，会导致短暂的服务中断

当 Deployment 发生更新的时候，会有新的 Replica Set 被创建，旧的 Replica Set 被保留。可以通过 -o yaml 获取当前对应的 Replica Set，其余的 Replica Set 均为保留的历史版本（默认最多保留 10 个，可通过 spec.revisionHistoryLimit 调整），这些历史版本用于回滚等操作。

3、StatefuSet

Statefulset 用于部署有状态且需要有序启动的应用。Statefulset 的特点：

稳定的 Pod 标识：每个 Pod 有固定的主机名：<statefulsetName>-<ordinal> ，例如 mysql-0、mysql-1。

持久化存储：通过 VolumeClaimTemplate 为每个 Pod 单独创建持久卷（PVC），遵循命名：<volumeClaimTemplateName>-<podName>-<ordinal> 。在删除或者缩放 Statefulset 的时候不会删除和 Statefulset 有关的存储，Pod 重新调度后仍能挂载相同的存储。

稳定的网络标识：StatefuSet 创建的 Pod 一般使用 Headless Service，遵循命名：statefulsetName-{0..N-1}.service-name.namespace.svc.cluster.local 。和普通 Service 的区别是 Headless Service 没有 ClusterIP ，而是直接返回后端 Pod 的 IP 地址。