基於Kubernetes v1.7.4

關於Kubernetes Deployment滾動更新

場景1：正常滾動更新流程

• 新建deployment：webserver，replicas=10，image=tomcat。

• 滾動更新應用映象為：nginx

• 觀察Replicasets的變化，可發現升級後會建立新的Replicasets，刪除老的Replicasets例項，滾動建立新例項。

• 觀察deployment的變化

• DESIRED: 10(一直為10)
• CURRENT: 在[replicas-maxUnavailable, replicas+maxSurge]：[8，13]之間變動，最終等於DESIRED值
• UP-TO-DATE: 已更新為nginx映象的例項，最終等於DESIRED值。
• AVALIABLE: 新老replicaset總的例項數，最終等於DESIRED值。

場景2：應用滾動更新時，使用者刪除應用

• 新建deployment：webserver，replicas=10，image=tomcat。

• 更改容器映象，觸發deployment的滾動更新。

• 新老Replicaset開始進行滾動更新。

• 使用kubectl刪除正在滾動更新的deployment。

• 新老replicaset的例項數被縮減為0，例項開始被刪除。

• 觀察deployment例項變化如下

從紅框處，DESIRED=0，例項逐漸被刪除。

場景3：應用滾動更新時，使用者對該應用進行擴容

• 新建deployment：webserver，replicas=15，image=tomcat。

• 更改容器映象，觸發deployment的滾動更新。

開始進行滾動更新：

• 更改deployment的例項數到20

• 新老RS根據比例進行例項數擴容

  • RS例項數根據比例進行相應的增加：
    RS擴容後的例項數=擴容前例項數佔比*擴容後最大例項數

  在此次升級中，在擴容前

  NAME	DESIRED	CURRENT	READY
  Webserver-1078791221	10	10	12
  Webserver-3236788441	7	7	3

  升級前的總例項數：10+7=17
  升級前最多例項數：15+MaxSurge(25%)=19
  升級後最多例項數：20+ MaxSurge(25%)=25
  當前需擴容的總數：25-17=8
  所以:
  webserver-1078791221擴容後例項數=(10/19)*25=13.15(+0.5取整)=13
  webserver-3236788441擴容後例項數=(7/19)*25=9.21(+0.5取整)=9

  • 剩餘的例項分配給例項數最多的rs
    webserver-1078791221 較擴容前增加：13-10=3
    webserver-3236788441較擴容前增加：9-7=2
    仍剩餘的例項(8-3-2=3個)分配給webserver-1078791221
    所以webserver-1078791221總例項數=10+3+3=16

    如下所示：

5）例項數更新以後，滾動升級繼續進行，最終老的replicaset例項被刪，替換為新的

場景4：應用滾動更新時，使用者對該應用進行縮容

• 新建deployment：webserver，replicas=15，image=tomcat。

• 更改容器映象，觸發deployment的滾動更新。

開始進行滾動更新：

• 更改deployment的例項數到4

- 新老RS根據比例進行例項數縮容
RS例項數根據比例進行相應的縮減(計算方法如擴容)： RS縮容後的例項數=縮容前例項數佔比*縮容後最大例項數

升級前的總例項數：9+9=18
升級前最多例項數：15+MaxSurge(25%)=19
升級後最多例項數：4+ MaxSurge(25%)=5
當前需縮容的總數：18-5=13
所以
webserver-1078791221縮容後例項數=-(9/19)*5=-2.36(-0.5取整)=2
webserver-3236788441縮容後例項數=-(9/19)*5=-2.36(-0.5取整)=2

• 多縮容的例項分配給例項數最多的rs

  webserver-1078791221 較縮容前減少：9-2=7
  webserver-3236788441較縮容前減少：9-2=7
  多縮容的例項(7+7-13=1個)分配給例項數最多的rs(由於新老RS例項數都為9，則按照建立時間進行排序，分給最新的例項webserver-3236788441)
  所以webserver-3236788441總例項數=9-7+1=3

  如下所示：

• 最終老的replicaset例項被刪，替換為新的，且縮容到指定個數。

從deployment角度觀察結果如下：

場景5：應用擴容時，進行滾動更新

• 新建deployment：webserver，replicas=10，image=tomcat。

• 更改deployment的例項數到20

RS的例項數變為20，開始擴容

• 更改容器映象，觸發deployment的滾動更新。

• 新老的replicaset的例項變化。
  建立新的RS，按照滾動升級策略開始更新，如下：

• 最終老的replicaset例項被刪，替換為新的

• 觀察deployment的例項變化如下：

場景6：應用縮容時，進行滾動更新

• 新建deployment：webserver，replicas=25，image=tomcat。

• 更改deployment的例項數到4

RS的例項數變為4，開始縮容

• 更改容器映象，觸發deployment的滾動更新。

• 新老的replicaset的例項變化
  老的RS的例項會被逐漸刪除，同時新的RS開始滾動更新，符合滾動升級策略。

• 最終老的replicaset例項被刪，替換為新的

• 觀察deployment的例項變化如下：

deployment的例項數先被縮容到4;
UP-TO-DATE從25-0-4，表明例項被滾動到最新版本。
CURRENT 例項數在開始滾動更新後，最大數不超過5，符合滾動更新的例項數區間。

場景7：應用回滾

• 新建deployment：webserver，replicas=10，image=tomcat。

• 更改容器映象為nginx，觸發deployment的滾動更新。

等待滾動更新完成：

3）更改容器映象為httpd，觸發deployment的滾動更新。

等待滾動更新完成：

4）回滾到nginx版本。

等待滾動更新完成：

回滾到 –to-revision=2 nginx版本後，nginx版本又成為了最新的版本vision：4。

場景8：滾動更新未完成時，又開始新的滾動更新

• 新建deployment：webserver，replicas=15，image=tomcat。

• 更改容器映象為nginx，觸發deployment的滾動更新。

更新後，觸發滾動升級：

• 在上個滾動更新未完成的情況下，接著更改容器映象為httpd，再次觸發deployment的滾動更新。

更新後，再次觸發滾動升級：

1. 第二次滾動升級webserver-2480438009初始DESIRED=0，因為兩個老的RS當前例項總數為12+7=19，已經達到最大值，所以初始為0。
2. 縮減老的RS時，遵循兩個原則
   
   • 遍歷所有老的RS，優先縮減那些unavailable的例項。
     webserver-3236788441縮減前7/7/ 3(還有4個unacailable)，所以先被縮減到3/7/3。
   • 在保證最小available個例項的前提下，縮減老的RS。
     計算方法如下：
     最小可用數minAvailable = deployment.Replicas – maxUnavailable；
     當前總可用數：availablePodCount = 所有RS的AvailableReplicas總和；
     可縮減的總數：totalScaleDownCount = availablePodCount - minAvailable；
     將老的RS按建立時間從新到老排序，逐個進行縮減。
     例如，在第一次縮減webserver-1078791221時：
     webserver-2480438009 7/7/1
     webserver-1078791221 9/9/9
     webserver-3236788441 3/3/3
     minAvailable=15-15*25%=12
     availablePodCount=1+9+3=13
     totalScaleDownCount=13-12=1

所以將webserver-1078791221縮減1個例項到 8/9/9(如上圖最下面的紅框)

再次縮減時：
webserver-2480438009 8/8/2
webserver-1078791221 8/8/8
webserver-3236788441 3/3/3
minAvailable=15-15*25%=12
availablePodCount=2+8+3=13
totalScaleDownCount=13-12=1

webserver-1078791221縮減為0/0/0，開始用同樣的方法縮減
webserver-3236788441，這裡不再敖述。
相關處理Replicasets程式碼在：
pkg/controller/deployment/rolling.go：reconcileOldReplicaSets

• 從deployment角度觀察滾動過程如下：

附錄：

感謝同事陳俊超辛苦的測試分析。