Kubernetes Deployment与Service配置实战：生产环境最佳实践

概念介绍

• Pod：

  • 书面概念：Kubernetes 中可以创建和管理的最小、最简单的可部署计算单元。
  • 实际理解：类似于一台虚拟机，其中可以运行多个容器。容器之间可以通过 localhost 通信，并共享文件目录。同一 Pod 内多个容器监听相同端口会导致冲突。
  • 通常每个 Pod 只运行一个容器。如果使用多容器 Pod，这些容器的业务应紧密相关。
  • Pod 通常通过 Deployment、StatefulSet 等资源管理，而非直接创建。本文使用 Deployment。

• Deployment：

  • 用于管理 Pod，支持自动创建、更新和扩缩容。
  • 自动创建：导入 Deployment 配置文件后，Kubernetes 自动拉取镜像并创建容器。
  • 更新 Pod：修改 Deployment 配置中的镜像版本，系统会平滑地启动新 Pod 并终止旧 Pod，过渡方式可配置。
  • 扩缩容：通过修改配置参数动态增加或减少 Pod 数量，支持基于 CPU 和内存使用率的自动扩缩容。
  • 注意：Deployment 管理的是 Pod 级别。例如，一个 Pod 包含容器 A 和 B，扩容时会复制整个 Pod（包含 A 和 B），而非单独增加容器。

• Service：

  • 书面概念：为一组动态变化的 Pod 提供稳定的访问抽象层。
  • 实际理解：提供固定的网络访问入口。Pod IP 是动态分配的，每次重启可能变化。Service 为服务（如 Nginx、Gateway、Nacos）提供固定 IP，并通过负载均衡将流量转发到健康的 Pod（默认轮询）。

• Volumes：

  • 存储卷，生命周期与所属 Pod 相同（Pod 删除则卷消亡），除非使用 PersistentVolume（持久存储卷）。
  • 示例：为 Nginx 提供配置文件时，先创建名为 nginx-config 的 ConfigMap，添加 key 为 nginx.conf、value 为配置内容的键值对。然后在 Deployment 中将 nginx-config 定义为 Pod 的 ConfigMap 类型 Volume，并挂载到容器内的 /etc/nginx/nginx.conf。

• ConfigMap：

  • 键值对结构的配置文件对象，用于存储配置文件、环境变量等，实现配置与镜像分离（不存储敏感信息）。
  • 注意：ConfigMap 更新后需重新部署 Pod 才能生效。
  • 结构：一个 ConfigMap 对象可包含多个键值对。

Deployment 配置

Deployment 配置涵盖基础信息、副本策略、Pod 模板、容器配置、资源配置和存储配置（如 Nginx 配置文件）。

• 基础信息：设置 API 版本、资源类型、名称和标签。
• 副本策略：配置 Pod 选择器和副本数量。
• Pod 模板：定义 Pod 名称和标签（需与 selector 匹配）。
• 容器配置：指定容器镜像、拉取策略、名称和端口。
  • 镜像：可使用现有镜像或自定义镜像（通过 Jenkins 等工具构建）。Kubernetes 自动拉取镜像并更新 Pod。
  • 镜像拉取策略：可选 IfNotPresent（本地有则不拉取）或 Always（总是拉取最新）。本文使用 IfNotPresent，结合 Jenkins 构建不同标签的镜像（如 nginx:202511291717），确保节点无对应标签时拉取新镜像，避免不必要的下载。
• 资源配置：指定容器所需的 CPU 和内存资源。
• 存储配置：挂载 ConfigMap 作为配置文件（如 Nginx 配置）。

# 基础信息
apiVersion: apps/v1 # 使用 Deployment API 版本
kind: Deployment    # 资源类型为 Deployment
metadata:
  labels:
    app: nginx      # Deployment 的标签，用于识别
  name: nginx       # Deployment 名称
spec:
  # 副本策略
  replicas: 1       # 只运行 1 个 Pod 副本
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx    # 选择管理哪些 Pod（匹配 template 中的 labels）
  # Pod 模板
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx  # Pod 的标签，必须与 selector 匹配
    # 容器配置
    spec:
      containers:
      - image: 'registry.xxxxx.com/nginx:xxx'   # 私有镜像仓库地址
        imagePullPolicy: IfNotPresent           # 镜像拉取策略（本地有就不拉取）。如果希望总是拉取新镜像，可设置为 Always。本文通过 Jenkins 部署，镜像标签每次更新（如 nginx:build-123），节点无此镜像时会自动拉取，故使用 IfNotPresent
        name: nginx                             # 容器名称
        # 容器暴露的端口（主要起文档作用，非必需配置）
        ports:
          - containerPort: 80
            protocol: TCP
          - containerPort: 443
            protocol: TCP
        # 资源配置
        resources:
          requests:
            cpu: '1'      # 请求 1 核 CPU
            memory: 2Gi   # 请求 2GB 内存
        # 存储配置
        volumeMounts:
          - name: nginx-config
            mountPath: /etc/nginx/nginx.conf  # 挂载到容器内的文件路径
            subPath: nginx.conf               # 只挂载 configMap 中的 nginx.conf 键
      volumes:
        - name: nginx-config
          configMap:
            name: nginx-config                 # 使用的 ConfigMap 名称

Service 配置

Service 用于网络配置。由于 Nginx 涉及外部访问（通过云服务商配置），本文以网关（Gateway）的 Service 为例说明。

• Nginx 外部访问思路：
  • 设置 Service 类型为 LoadBalancer。
  • 选择私网负载均衡器。
  • 创建弹性网卡绑定负载均衡器。
• Gateway Service 配置：
  • 类型为 ClusterIP。
  • 设置名称、标签。
  • 选择器匹配标签为 app:gateway 的 Pod。
  • 配置端口映射（Service 端口和目标 Pod 端口）。

# 基础信息
apiVersion: v1    # 使用 Core API，Service 是核心资源
kind: Service     # 资源类型为 Service
metadata:
  name: gateway     # Service 名称
  labels:
    app: gateway    # Service 的标签，用于资源筛选和识别
# 核心配置
spec:
  selector:
    app: gateway        # 关键：选择标签为 app:gateway 的 Pod 作为后端
  # 端口映射
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 8080        # Service 对外暴露的端口
    targetPort: 8080  # 后端 Pod 容器的实际端口
  # 服务类型
  type: ClusterIP
  # 通过云服务商创建外部负载均衡器（公网访问）

整个 Kubernetes 网络流量流向简介（示例之一）

• 外部流量流向：Nginx Service → Nginx Pod → Nginx 服务 → Gateway Service → Gateway Pod → Gateway 服务 → 目标服务 Pod。
• 具体路径：外网 → 弹性网卡 → 私网负载均衡器 → Nginx Service → Nginx Pod → Nginx 服务 → Gateway Service → Gateway Pod → Gateway 服务 → 相应服务 Pod → 相应服务。

备注

网关和其他服务需通过 Nacos 获取配置并注册服务，因此 Nacos 也需配置 Service（方式类似 Gateway）。读者可自行实践。