第五篇：《Pod 控制器：Deployment、StatefulSet、DaemonSet》

qq_45239623

438人浏览 · 2026-06-10 09:08:59

qq_45239623 · 2026-06-10 09:08:59 发布

直接创建 Pod 无法实现自愈、扩缩容、滚动更新等生产级需求。Kubernetes 通过控制器（Controller）来管理 Pod 的生命周期。本文深入讲解三种最常用的控制器：Deployment（无状态应用）、StatefulSet（有状态应用）和 DaemonSet（节点守护进程），并通过 YAML 示例和实操命令展示它们的典型用法。

一、为什么需要控制器？
裸 Pod 的局限性：

节点故障时不会自动重新调度。

不会维持副本数量（意外删除即丢失）。

无法实现滚动更新和回滚。

难以水平伸缩。

控制器通过控制循环持续监听实际状态与期望状态，并进行调谐（Reconcile）。你只需声明期望的 Pod 数量、更新策略等，控制器就会帮你达成。

二、Deployment：无状态应用的首选
Deployment 用于管理无状态应用，提供副本管理、滚动更新、回滚、扩容缩容等能力。它通过 ReplicaSet 来管理 Pod。

2.1 典型 YAML 示例

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deploy
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.25
        ports:
        - containerPort: 80
        resources:
          requests:
            memory: "64Mi"
            cpu: "250m"
          limits:
            memory: "128Mi"
            cpu: "500m"
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1
      maxUnavailable: 0

关键字段：

replicas：期望的 Pod 副本数。

selector：Deployment 管理的 Pod 标签选择器（必须与 template.metadata.labels 匹配）。

template：Pod 模板，定义 Pod 的具体规格。

strategy：更新策略（RollingUpdate 或 Recreate）。

2.2 常用操作

# 创建 Deployment
kubectl apply -f nginx-deploy.yaml

# 查看 Deployment 和 ReplicaSet 状态
kubectl get deploy,rs,po -l app=nginx

# 滚动更新镜像
kubectl set image deployment/nginx-deploy nginx=nginx:1.26

# 查看滚动更新状态
kubectl rollout status deployment/nginx-deploy

# 查看历史版本
kubectl rollout history deployment/nginx-deploy

# 回滚到上一个版本
kubectl rollout undo deployment/nginx-deploy

# 回滚到指定版本
kubectl rollout undo deployment/nginx-deploy --to-revision=2

# 扩容到 5 个副本
kubectl scale deployment/nginx-deploy --replicas=5

# 暂停更新（便于多次修改后一次性触发）
kubectl rollout pause deployment/nginx-deploy

# 恢复更新
kubectl rollout resume deployment/nginx-deploy

2.3 滚动更新策略解析
maxSurge：滚动更新期间，最多可以超出期望副本数的 Pod 数量（可以是绝对值或百分比）。

maxUnavailable：最多可以有多少个 Pod 处于不可用状态（绝对值或百分比）。

例：replicas=3, maxSurge=1, maxUnavailable=0 表示更新时最多有 4 个 Pod（3+1），且至少有 3 个可用。会先启动一个新 Pod，等新 Pod Ready 后再删除一个旧 Pod，循环直至全部更新。

三、StatefulSet：有状态应用的守护者
StatefulSet 用于管理有状态应用（如数据库、消息队列、分布式存储）。它提供：

稳定的网络标识：Pod 名称固定（如 mysql-0, mysql-1），顺序启动、倒序终止。

稳定的持久化存储：每个 Pod 关联独立的 PVC（卷声明），删除 Pod 后卷保留。

有序部署与扩展：从 0 到 N-1 依次创建，缩容时从大到小删除。

3.1 典型 YAML 示例（MySQL 主从简化版）

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mysql
spec:
  serviceName: mysql-svc        # 必须引用一个 Headless Service
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:8.0
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          value: "123456"
        ports:
        - containerPort: 3306
        volumeMounts:
        - name: data
          mountPath: /var/lib/mysql
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: data
    spec:
      accessModes: ["ReadWriteOnce"]
      resources:
        requests:
          storage: 10Gi

关键点：

serviceName：必须引用一个 Headless Service（clusterIP: None），用于提供稳定的 DNS 名称：...svc.cluster.local。

volumeClaimTemplates：每个 Pod 自动创建独立的 PVC（如 data-mysql-0, data-mysql-1），删除 StatefulSet 时 PVC 默认保留，需要手动清理。

3.2 常用操作

# 创建 StatefulSet 及关联 Service
kubectl apply -f mysql-sts.yaml

# 查看 Pod 创建顺序（依次启动）
kubectl get pods -w -l app=mysql

# 删除 StatefulSet（保留 PVC）
kubectl delete statefulset mysql --cascade=orphan

# 重新创建 StatefulSet 会复用原 PVC

3.3 适用场景
数据库：MySQL、PostgreSQL、MongoDB（需配合 Operator 更佳）。

消息队列：Kafka、RabbitMQ。

分布式存储：Elasticsearch、ZooKeeper、etcd。

注意：StatefulSet 并不解决数据备份、自动故障转移等数据库自身问题，这些需要借助 Operator 或应用自身能力。

四、DaemonSet：每个节点一个 Pod
DaemonSet 确保在集群的每个（或部分）节点上运行一个 Pod 副本。节点加入时自动添加 Pod，节点删除时 Pod 被回收。常用于：

日志收集（Fluentd、Filebeat）

监控代理（Prometheus Node Exporter、Datadog agent）

网络插件（Calico、Flannel 的 agent 部分）

存储插件（CSI 节点服务）

4.1 典型 YAML 示例（Node Exporter）

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: node-exporter
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: node-exporter
  template:
    metadata:
      labels:
        app: node-exporter
    spec:
      hostNetwork: true          # 使用宿主机网络
      hostPID: true              # 使用宿主机 PID 命名空间
      containers:
      - name: node-exporter
        image: prom/node-exporter:latest
        args:
        - --path.procfs=/host/proc
        - --path.sysfs=/host/sys
        volumeMounts:
        - name: proc
          mountPath: /host/proc
          readOnly: true
        - name: sys
          mountPath: /host/sys
          readOnly: true
      volumes:
      - name: proc
        hostPath:
          path: /proc
      - name: sys
        hostPath:
          path: /sys

4.2 控制 DaemonSet 仅在部分节点运行
通过 nodeSelector 或亲和性限制：

spec:
  template:
    spec:
      nodeSelector:
        disktype: ssd            # 只调度到标记为 ssd 的节点

4.3 常用操作

# 查看 DaemonSet 和其管理的 Pod
kubectl get ds,po -l app=node-exporter

# 更新 DaemonSet（镜像升级）
kubectl set image ds/node-exporter node-exporter=prom/node-exporter:v1.5.0

# 回滚
kubectl rollout undo ds/node-exporter

五、三种控制器的对比总结
特性 Deployment StatefulSet DaemonSet
Pod 名称随机哈希有序号（-0, -1, ...）随机哈希
存储可共享卷每个 Pod 独立 PVC 通常使用 hostPath 或临时卷
网络标识无状态，通过 Service 访问每个 Pod 有稳定 DNS 名称通过节点 IP + hostPort 访问
更新策略滚动更新、Recreate 滚动更新（按序号逆序） RollingUpdate、OnDelete
扩缩容任意数量有序扩缩容跟随节点数自动变化
典型应用 Web、API、微服务数据库、消息队列日志、监控、网络插件