Kubernetes 滚动升级原理：ReplicaSet、Deployment 与更新策略

滚动升级（Rolling Update）是 Kubernetes 中实现无宕机应用更新的核心机制。其底层依赖 ReplicaSet 与 Deployment 控制器的协同工作，并通过 maxSurge 和 maxUnavailable 两个参数精确控制更新速率与资源消耗。理解这三者的关系，是后续进行 Prometheus 监控与故障排查的基础。

2.1 核心组件：ReplicaSet 与 Deployment

Deployment 并不直接管理 Pod，而是通过管理 ReplicaSet 来间接控制 Pod 的副本数量与版本。每次更新都会创建一个新的 ReplicaSet，并逐步调整新旧 ReplicaSet 的副本数。

组件	职责	滚动升级中的角色
Pod	运行容器化应用的最小单元	被替换的对象，每次更新会创建新版本 Pod，销毁旧版本 Pod
ReplicaSet	确保指定数量的 Pod 副本始终运行	每个版本对应一个 ReplicaSet；滚动升级时，新旧两个 ReplicaSet 同时存在，副本数动态调整
Deployment	声明式更新控制器，管理 ReplicaSet 的创建、缩放与回滚	编排整个滚动升级流程，根据策略计算新旧 ReplicaSet 的目标副本数

2.2 滚动更新策略：maxSurge 与 maxUnavailable

Deployment 的 strategy.rollingUpdate 字段包含两个核心参数，它们共同定义了滚动升级的“节奏”和“资源占用”。

参数	类型	默认值	含义	典型场景
maxSurge	整数或百分比	25%	滚动升级过程中，允许超出期望副本数的最大 Pod 数量	快速扩容场景：增大该值可加速更新，但会消耗更多集群资源
maxUnavailable	整数或百分比	25%	滚动升级过程中，允许不可用 Pod 的最大数量（相对于期望副本数）	高可用场景：减小该值可保证更多 Pod 在线，但更新速度变慢

2.3 滚动升级流程：新旧 ReplicaSet 的交替

以下 SVG 图展示了 Deployment 从 v1 升级到 v2 时，新旧 ReplicaSet 副本数的变化过程（假设 replicas=5，maxSurge=1，maxUnavailable=1）。

2.4 滚动升级的完整步骤

1. 触发更新：修改 Deployment 的 Pod template（如镜像版本），Kubernetes API Server 记录新的 spec。
2. 创建新 ReplicaSet：Deployment controller 检测到版本变化，创建一个新的 ReplicaSet（RS-v2），初始副本数为 0。
3. 计算目标副本数：根据 maxSurge 和 maxUnavailable 计算当前允许的最大 Pod 总数和最小可用 Pod 数。
4. 逐步扩容新 RS：增加 RS-v2 的副本数（创建新版本 Pod），同时确保不超过最大 Pod 总数。
5. 逐步缩容旧 RS：减少 RS-v1 的副本数（删除旧版本 Pod），同时确保不低于最小可用 Pod 数。
6. 健康检查等待：新 Pod 通过 readiness probe 后，才继续下一轮扩容/缩容操作。
7. 完成：当 RS-v2 副本数达到期望值，RS-v1 副本数降为 0 时，滚动升级完成。旧 ReplicaSet 保留在集群中，用于回滚。

2.5 滚动升级策略配置示例

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-app
spec:
  replicas: 10
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxSurge: 3          # 允许最多超出 3 个 Pod
      maxUnavailable: 2    # 允许最多 2 个 Pod 不可用
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
      - name: my-app
        image: my-app:2.0.0
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /healthz
            port: 8080
          initialDelaySeconds: 5
          periodSeconds: 5