在Kubernetes（K8s）的世界裏，Pod、Service、Deployment是構建應用的三大核心組件。新手它們分工明確又協同工作，共同支撐着容器化應用的穩定運行。本文將深入解析這三個組件的工作機制，通過示例代碼展示它們如何配合實現應用的部署、訪問與擴縮容。

一、Pod：容器的"最小部署單元"

定義：Pod是K8s中最小的可部署單元，包含一個或多個緊密關聯的容器，共享網絡和存儲資源。

工作機制：

  • Pod內的容器共享同一網絡命名空間（即同一IP地址和端口空間），可通過localhost直接通信；
  • 生命週期短暫，一旦銷燬無法恢復（如節點故障時，Pod會被重新調度到其他節點，但已是新實例）；
  • 不具備自愈能力，需依賴控制器（如Deployment）管理。

示例：運行Nginx的Pod

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-pod
  labels:
    app: nginx  # 標籤用於關聯Service和Deployment
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.21
    ports:
    - containerPort: 80  # 容器內暴露的端口
    resources:
      requests:
        cpu: "100m"      # 最小CPU需求
        memory: "128Mi"  # 最小內存需求

關鍵特性：

  • 當Pod包含多個容器時（如應用容器+日誌收集容器），所有容器共享存儲卷（Volume），實現數據共享；
  • 每個Pod會被分配唯一的IP地址（僅在集羣內部可達），稱為"Pod IP"。

二、Service：Pod的"穩定訪問入口"

定義：Service是Pod的固定訪問點，通過標籤選擇器關聯一組Pod，解決Pod IP動態變化的問題。

工作機制：

  • 為關聯的Pod提供固定的集羣內部IP（Cluster IP）和DNS名稱；
  • 實現負載均衡：自動將請求分發到健康的Pod實例；
  • 與Pod的生命週期解耦：當Pod銷燬或重建時，Service無需修改即可繼續提供服務。

示例：關聯Nginx Pod的Service

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc
spec:
  selector:
    app: nginx  # 匹配標籤為app=nginx的Pod
  ports:
  - port: 8080        # Service暴露的端口
    targetPort: 80    # 轉發到Pod的端口
  type: ClusterIP     # 僅集羣內部可訪問（默認類型）

訪問驗證： 在集羣內的任意Pod中，可通過以下方式訪問服務：

# 通過Service名稱（依賴K8s DNS）
curl http://nginx-svc:8080

# 通過Cluster IP（需替換為實際IP）
curl http://10.96.xx.xx:8080

Service類型擴展：

  • NodePort：在每個節點開放靜態端口，外部可通過節點IP:NodePort訪問；
  • LoadBalancer：結合雲廠商負載均衡器，提供外部訪問入口。

三、Deployment：Pod的"自動化管理器"

定義：Deployment是聲明式管理Pod的控制器，負責Pod的創建、更新、擴縮容和自愈。

工作機制：

  • 通過ReplicaSet管理Pod副本數量，確保實際運行的Pod數與期望數量一致；
  • 支持滾動更新：更新鏡像時，逐步替換舊Pod，避免服務中斷；
  • 支持版本回滾：當新版本出現問題時，可快速回滾到歷史穩定版本。

示例：管理Nginx Pod的Deployment

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deploy
spec:
  replicas: 3  # 期望3個Pod副本
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx  # 關聯標籤為app=nginx的Pod
  template:
    # 以下是Pod模板，與單獨定義Pod的spec一致
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.21
        ports:
        - containerPort: 80

核心操作示例：

  1. 擴縮容：調整副本數量
# 實時調整為5個副本
kubectl scale deployment nginx-deploy --replicas=5
  1. 滾動更新：升級鏡像版本
# 更新鏡像為1.23版本
kubectl set image deployment nginx-deploy nginx=nginx:1.23

# 查看更新狀態
kubectl rollout status deployment nginx-deploy
  1. 版本回滾：回退到上一版本
# 查看歷史版本
kubectl rollout history deployment nginx-deploy

# 回滾到上一版本
kubectl rollout undo deployment nginx-deploy

四、三者協同關係：從部署到訪問的完整鏈路

  1. 創建流程：
  • 用户創建Deployment，K8s自動生成ReplicaSet；
  • ReplicaSet根據Pod模板創建指定數量的Pod；
  • 用户創建Service，通過標籤關聯到這些Pod。
  1. 訪問流程：
  • 外部請求通過Service的Cluster IP或DNS名稱進入；
  • Service將請求負載均衡到關聯的多個Pod；
  • 若某個Pod故障，Deployment會自動創建新Pod，Service檢測到新Pod後將其加入負載均衡池。
  1. 動態調整：
  • 當流量增加時，通過Deployment擴縮容調整Pod數量；
  • 當需要更新應用時，Deployment執行滾動更新，Service無縫切換到新Pod。

五、總結：核心價值與最佳實踐

  • Pod：作為容器的載體，封裝應用運行環境，強調"緊密關聯的容器組合"；
  • Service：提供穩定訪問點，解決Pod動態變化的問題，實現"服務發現與負載均衡"；
  • Deployment：實現Pod的自動化管理，提供"自愈、擴縮容、版本控制"能力。

最佳實踐：

  1. 避免直接創建Pod，始終通過Deployment管理，確保高可用性；
  2. 為所有Pod添加明確的標籤，便於Service和Deployment關聯；
  3. 利用Deployment的滾動更新策略，實現應用無停機升級；
  4. 根據業務需求選擇合適的Service類型，控制服務訪問範圍。

理解這三個組件的工作機制，是掌握K8s應用部署的基礎。它們的協同設計體現了K8s"聲明式API"和"自愈能力"的核心思想，讓開發者可以專注於業務邏輯，而非基礎設施管理。