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: 3selector:matchLabels:app: my-apptemplate:metadata:labels:app: my-appspec:containers:- name: nginximage: nginx:latest
详细步骤说明
1. kubectl 发送请求
# kubectl apply -f deployment.yaml
- 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 LRA[获取 Pod 定义] --> B[拉取镜像]B --> C[创建容器]C --> D[挂载 Volume]
- 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><script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/mermaid@10.6.1/dist/mermaid.min.js"></script><style>.step-number {background: #4CAF50;color: white;border-radius: 50%;width: 25px;height: 25px;display: inline-block;text-align: center;margin-right: 10px;}</style>
</head>
<body><div class="mermaid">sequenceDiagramparticipant kubectlparticipant API Serverparticipant etcdparticipant Controllerparticipant Schedulerparticipant Kubeletparticipant CNINote over kubectl: 1. 提交请求kubectl->>API Server: POST /apis/apps/v1/deploymentsNote over API Server: 2. 认证/存储API Server->>etcd: 存储 Deploymentetcd-->>API Server: 确认写入Note over Controller: 3. 创建 ReplicaSetController->>API Server: Watch DeploymentController->>etcd: 创建 ReplicaSetetcd-->>Controller: 确认写入Note over Scheduler: 4. 调度决策Scheduler->>API Server: Watch PodsScheduler->>API Server: Bind Pod to NodeNote over Kubelet: 5. 启动容器Kubelet->>API Server: Watch Pod bindingKubelet->>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 10.244.1.2Note over API Server: 7. 状态更新Kubelet->>API Server: 更新 Pod 状态</div>
</body>
</html>
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
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！
