Kubernetes 创建 Deployment 的完整流程解析

计海龄 · 2025-6-1 21:04:42

Kubernetes 创建 Deployment 的完整流程解析

当在 Kubernetes 中执行 kubectl apply -f deployment.yaml 时，背后发生了什么？本文将深入解析从 YAML 文件到运行 Pod 的完整流程。

执行 kubectl apply -f deployment.yaml 后，涉及的组件和流程如下：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: my-app
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: my-app
template:
metadata:
labels:
app: my-app
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:latest

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详细步骤说明

1. kubectl 发送请求

# kubectl apply -f deployment.yaml

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通过 CLI 向 API Server 提交 Deployment 资源定义。
使用 HTTPS 加密通信（默认 6443 端口）。

2. API Server 处理

身份认证（X.509 证书/Bearer Token）。
RBAC 权限校验。
资源验证（Schema 检查）。
存储到 etcd（集群状态唯一真相源）。

3. Controller Manager 响应

Deployment Controller 监听到新对象。
创建 ReplicaSet 并写入 etcd。
副本数控制逻辑：replicas: 3 → 确保 3 个 Pod。

4. Scheduler 调度决策

过滤不满足条件的 Node（污点/标签）。
打分机制选择最优节点（资源利用率、亲和性等）。
更新 Pod 的 nodeName 字段。

5. Kubelet 创建容器

graph LR
A[获取 Pod 定义] --> B[拉取镜像]
B --> C[创建容器]
C --> D[挂载 Volume]

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调用 CRI（Container Runtime Interface）。
支持 Docker/containerd/CRI-O 等运行时。

6. CNI 网络配置

为 Pod 分配 IP（通常从 10.244.0.0/16 子网）。
设置 veth pair 连接容器与主机。
更新网络路由规则（Calico/Flannel 等实现）。

7. 状态反馈循环

kubelet 持续监控容器状态。
定期向 API Server 报告健康状况。
异常时触发自愈机制（重启 Pod）。

流程图：Deployment 创建流程

以下是 Kubernetes 创建 Deployment 的完整流程图，标注了每个步骤的序号：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Deployment 创建流程（步骤序号版）</title>
</head>
<body>
sequenceDiagram
participant kubectl
participant API Server
participant etcd
participant Controller
participant Scheduler
participant Kubelet
participant CNI
Note over kubectl: 1. 提交请求
kubectl->>API Server: POST /apis/apps/v1/deployments
Note over API Server: 2. 认证/存储
API Server->>etcd: 存储 Deployment
etcd-->>API Server: 确认写入
Note over Controller: 3. 创建 ReplicaSet
Controller->>API Server: Watch Deployment
Controller->>etcd: 创建 ReplicaSet
etcd-->>Controller: 确认写入
Note over Scheduler: 4. 调度决策
Scheduler->>API Server: Watch Pods
Scheduler->>API Server: Bind Pod to Node
Note over Kubelet: 5. 启动容器
Kubelet->>API Server: Watch Pod binding
Kubelet->>Kubelet: 拉取镜像
Kubelet->>Kubelet: 创建容器
Note over CNI: 6. 网络配置
Kubelet->>CNI: 请求 IP 分配
CNI-->>Kubelet: 返回 IP 10.244.1.2
Note over API Server: 7. 状态更新
Kubelet->>API Server: 更新 Pod 状态
</body>
</html>

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关键调试命令

# 查看实时事件（按时间排序）
kubectl get events --sort-by=.metadata.creationTimestamp
# 诊断调度问题
kubectl describe pod <pod-name> | grep -A10 Events
# 检查镜像拉取情况
kubectl describe pod <pod-name> | grep -i image
# 网络连通性测试
kubectl exec -it <pod-name> -- curl http://service-name

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架构设计亮点

设计原则实现机制声明式 API用户描述期望状态，系统自动收敛水平扩展无状态组件（API Server/etcd 可集群化）松耦合通过 Watch 机制实现组件解耦自愈能力Controller 持续比对实际状态与期望状态总结

通过本文，已经了解了 Kubernetes 创建 Deployment 的完整流程，从 kubectl 提交请求到 Pod 成功运行，涉及多个组件的协同工作。希望这份笔记能帮助更好地理解 Kubernetes 的内部机制！

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