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实训 16：Kubernetes 滚动发布、故障与回滚

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约 1848 字大约 6 分钟

云计算实训第16次课

2026-07-30

1. 任务情境

课程站点当前运行 v1。你需要使用 Deployment 滚动发布 v2，记录修订历史并验证 Service 页面。随后把错误镜像作为新修订提交，保留 rollout 超时、ImagePullBackOff 和事件证据；确认 v2 仍在服务后，明确回滚到最后一个已验证修订并完成同路回归。

2. 环境与边界

项目课堂要求
控制端WSL 或教师机本地终端
集群教师指定的第 16 次课隔离 K3s/k3d
命名空间cloud-course-16
Deployment/Servicelesson16-web
正确镜像nginx:1.27-alpine
故障镜像nginx:lesson16-missing，仅用于本课隔离环境
允许变更本课清单、修订、错误镜像和本课回滚
禁止操作其他命名空间、系统组件、共享工作负载、全局删除

报告不得包含 kubeconfig、令牌、证书、完整地址和其他命名空间数据。

3. 准备实验目录

[WSL] mkdir -p "$HOME/cloud-course/lab-16"

创建个人目录。

[WSL] cp -R starter/. "$HOME/cloud-course/lab-16/"

复制清单、验收和清理脚本。

[WSL] cd "$HOME/cloud-course/lab-16"

进入本课目录。

起始文件：

lab-16/
├── manifests/
│   ├── namespace.yaml
│   ├── service.yaml
│   ├── configmap-v1.yaml
│   ├── configmap-v2.yaml
│   ├── deployment-v1.yaml
│   └── deployment-v2.yaml
├── verify.sh
└── cleanup.sh

4. 步骤一：上下文与清单预检

[WSL] kubectl config current-context

与教师公布的第 16 次课上下文逐字核对。

[WSL] kubectl get nodes

确认至少一个节点 Ready。

[WSL] kubectl get namespace cloud-course-16

首次执行应为 NotFound。若已经存在，先联系教师，不接管未知资源。

[WSL] kubectl apply --dry-run=client \
  -f manifests/namespace.yaml \
  -f manifests/configmap-v1.yaml \
  -f manifests/service.yaml \
  -f manifests/deployment-v1.yaml

预检 v1 对象。

[WSL] kubectl diff -f manifests/deployment-v1.yaml

在 Namespace 创建后，可用 diff 预览 Deployment 与当前对象的差异。diff 返回 1 通常表示存在差异，不等于命令故障。

检查点：

  • replicas 为 3；
  • maxUnavailable: 0、maxSurge: 1；
  • Pod 标签为 v1；
  • ConfigMap 引用为 v1；
  • Service 选择 app 标签，不固定版本；
  • 探针和资源限制存在。

5. 步骤二：发布并验收 v1

[WSL] kubectl apply \
  -f manifests/namespace.yaml \
  -f manifests/configmap-v1.yaml \
  -f manifests/service.yaml \
  -f manifests/deployment-v1.yaml

创建 v1 基线。

[WSL] kubectl rollout status deployment/lesson16-web \
  -n cloud-course-16 --timeout=120s

等待三个副本就绪。

[WSL] kubectl rollout history deployment/lesson16-web -n cloud-course-16

预期 revision 1 为 lesson16 release v1。

[WSL] kubectl exec -n cloud-course-16 deploy/lesson16-web -- \
  wget -q -O - http://lesson16-web | grep 'release='

预期 release=v1。

6. 步骤三：滚动发布 v2

[WSL] kubectl apply --dry-run=client \
  -f manifests/configmap-v2.yaml \
  -f manifests/deployment-v2.yaml

先检查 v2 对象能够生成。

[WSL] kubectl apply \
  -f manifests/configmap-v2.yaml \
  -f manifests/deployment-v2.yaml

提交 v2 内容与 Pod 模板。

[WSL] kubectl rollout status deployment/lesson16-web \
  -n cloud-course-16 --timeout=120s

记录新旧副本交接过程和成功行。

[WSL] kubectl rollout history deployment/lesson16-web -n cloud-course-16

预期同时出现 v1 与 v2。

[WSL] kubectl get deployment,replicaset,pods \
  -n cloud-course-16 -l app.kubernetes.io/name=lesson16-web -o wide

记录 Deployment 3/3、新 ReplicaSet 三个副本和旧 ReplicaSet 0 个副本。

[WSL] kubectl exec -n cloud-course-16 deploy/lesson16-web -- \
  wget -q -O - http://lesson16-web | grep 'release='

预期 release=v2。

截图 1 包含 rollout success、v1/v2 历史、3/3 和 v2 页面。

7. 步骤四：注入错误镜像修订

故障前记录：

[WSL] kubectl get deployment lesson16-web -n cloud-course-16 \
  -o jsonpath='image={.spec.template.spec.containers[0].image}{" version="}{.spec.template.metadata.labels.app\.kubernetes\.io/version}{"\n"}'

预期正确镜像和 v2 标签。

在同一次 patch 中写入故障说明和错误镜像：

[WSL] kubectl patch deployment lesson16-web -n cloud-course-16 \
  --type=strategic \
  -p '{"metadata":{"annotations":{"kubernetes.io/change-cause":"lesson16 fault invalid image"}},"spec":{"template":{"spec":{"containers":[{"name":"web","image":"nginx:lesson16-missing"}]}}}}'

不要把“先 annotate、再 set image”拆成两步，否则可能让当前修订的 change-cause 变得难以解释。

[WSL] kubectl rollout status deployment/lesson16-web \
  -n cloud-course-16 --timeout=15s

预期超时，退出码非 0。

[WSL] kubectl get deployment,pods \
  -n cloud-course-16 -l app.kubernetes.io/name=lesson16-web -o wide

预期三个旧 Pod 仍 1/1 Running，一个新 Pod 先出现 ErrImagePull，重试后进入 ImagePullBackOff；Deployment READY 3/3、UP-TO-DATE 1、AVAILABLE 3。

[WSL] fault_pod="$(kubectl get pods -n cloud-course-16 \
  -l app.kubernetes.io/name=lesson16-web \
  -o jsonpath='{range .items[?(@.status.containerStatuses[0].ready==false)]}{.metadata.name}{"\n"}{end}' \
  | head -n 1)"

只从本课标签中取得尚未就绪的故障 Pod，不依赖它当前处于哪一个镜像拉取重试阶段。

[WSL] kubectl describe pod -n cloud-course-16 "$fault_pod"

在 Events 中寻找 Failed、not found、ErrImagePull 和 ImagePullBackOff。

[WSL] kubectl exec -n cloud-course-16 deploy/lesson16-web -- \
  wget -q -O - http://lesson16-web | grep 'release='

预期仍返回 v2，说明旧副本暂时保住用户路径；不能据此宣告故障发布成功。

截图 2 包含超时、坏 Pod、事件和仍返回 v2 的用户路径。

8. 步骤五：选择并执行回滚

[WSL] kubectl rollout history deployment/lesson16-web -n cloud-course-16

确认修订 2 是最后一个已验证的 v2，修订 3 是错误镜像。

[WSL] kubectl rollout undo deployment/lesson16-web \
  -n cloud-course-16 --to-revision=2

明确回到修订 2。

[WSL] kubectl rollout status deployment/lesson16-web \
  -n cloud-course-16 --timeout=120s

等待回滚完成。Deployment 达到 3/3 后，故障 Pod 还可能短暂处于退出过程；继续观察，直到本课 Pod 全部为 1/1 Running 再运行最终验收。

[WSL] kubectl rollout history deployment/lesson16-web -n cloud-course-16

观察 v2 模板成为新的修订 4。修订号前进是正常现象。

[WSL] kubectl get deployment lesson16-web -n cloud-course-16 \
  -o jsonpath='image={.spec.template.spec.containers[0].image}{" version="}{.spec.template.metadata.labels.app\.kubernetes\.io/version}{"\n"}'

预期 image=nginx:1.27-alpine version=v2。

[WSL] kubectl exec -n cloud-course-16 deploy/lesson16-web -- \
  wget -q -O - http://lesson16-web | grep 'release='

预期 release=v2。

[WSL] bash verify.sh

运行完整自动验收。

截图 3 包含回滚成功、历史、正确模板、3/3 和 v2 页面。

9. 故障排查对照

现象优先证据可能范围不要先做
rollout 超时Deployment、ReplicaSet、Pods新修订未完成重装集群
ImagePullBackOffPod Events、镜像字段镜像名、仓库、凭据或网络删除旧可用 Pod
Running 但 0/1readiness 事件、应用日志路径、端口、启动时长删除探针
新旧版本混合过久strategy、readyReplicas、events就绪或资源门禁全局 scale
回滚完成但页面不对当前模板、ConfigMap、Service 请求独立对象未恢复宣告全系统恢复

10. 清理

[WSL] bash cleanup.sh

只删除 cloud-course-16。

[WSL] kubectl get namespace cloud-course-16

预期 NotFound。

[WSL] kubectl get namespaces

确认其他命名空间仍在。教师统一删除本课 k3d 集群。

11. 人工检查

教师还会核对：

  • v1、v2、故障和回滚的时间顺序是否清楚；
  • CHANGE-CAUSE 是否与对应 Pod 模板变更一致；
  • 错误镜像期间旧 v2 是否仍提供 Service 路径；
  • 是否把 ImagePullBackOff 证据与镜像故障假设对应；
  • 回滚是否明确选择修订 2；
  • 当前镜像、v2 标签、3/3、端点和页面是否全部恢复；
  • 是否说明 Deployment 回滚不覆盖数据库和独立对象；
  • 清理是否只触及本课命名空间。

12. 报告与提交

填写：

班级_学号_姓名_第16次课_Kubernetes发布回滚报告.docx

至少包含：

  1. 上下文、命名空间和清单边界；
  2. v1 基线；
  3. v2 滚动过程、历史和页面；
  4. 错误镜像的超时、对象状态和事件；
  5. 为什么旧 v2 暂时仍可用；
  6. 回滚目标、动作和完整回归；
  7. 自动验收、人工检查和清理；
  8. Deployment 回滚的能力边界。

只上传 Word 到智慧职教“第16次课”。