Kubernetes 学习笔记

一、什么是 Kubernetes？

Kubernetes（简称 K8s）是一个开源的容器编排平台，用于自动化容器的部署、扩展和管理。它由 Google 开源，现由 CNCF 维护。K8s 可以让你像管理一个“集群操作系统”一样管理你的容器化应用。

核心能力

服务发现与负载均衡：自动为容器分配 IP 和 DNS 名，并提供负载均衡。
存储编排：自动挂载本地或云存储。
自动部署与回滚：声明式更新，支持滚动更新和回滚。
自动打包：根据资源需求自动调度容器到合适节点。
自我修复：重启失败容器、替换节点、杀死不健康容器。
密钥与配置管理：管理敏感信息和配置，无需重新构建镜像。

二、核心概念

1. Pod

Pod 是 K8s 中最小的调度单元，一个 Pod 可以包含一个或多个容器（通常是一个）。Pod 内的容器共享网络栈和存储卷。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-pod
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:latest

2. Service

Service 为一组 Pod 提供稳定的网络访问入口，即使 Pod 发生变动，Service 的 IP 不变。常见类型有 ClusterIP、NodePort、LoadBalancer。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80
  type: NodePort

3. Deployment

Deployment 是管理 Pod 的控制器，支持声明式更新、滚动更新、回滚。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80

4. Namespace

命名空间用于在同一个物理集群中隔离资源，常用于多环境（dev、test、prod）或多租户场景。

三、安装与搭建

本地开发环境：Minikube

# 安装 Minikube（以 macOS 为例）
brew install minikube
# 启动集群
minikube start --driver=docker
# 验证
kubectl get nodes

生产级安装：kubeadm

# 初始化控制平面（Master）
kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

# 配置 kubectl
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

# 安装网络插件（以 Flannel 为例）
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

# 查看节点状态
kubectl get nodes

注意：生产集群需要至少 2 台机器（1 Master + N Worker）。

四、常用命令速查

# 查看所有资源
kubectl get pods -n <namespace>
kubectl get svc
kubectl get deploy

# 创建资源
kubectl apply -f deployment.yaml

# 删除资源
kubectl delete -f deployment.yaml

# 查看 Pod 日志
kubectl logs <pod-name>

# 进入 Pod 内
kubectl exec -it <pod-name> -- /bin/bash

# 查看集群信息
kubectl cluster-info

# 检查节点健康
kubectl describe node <node-name>

五、实战：部署一个 Nginx 应用

步骤1：编写 Deployment

创建文件 nginx-deploy.yaml：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80

步骤2：创建 Service

创建文件 nginx-service.yaml：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
    nodePort: 30080

步骤3：部署到集群

kubectl apply -f nginx-deploy.yaml
kubectl apply -f nginx-service.yaml

步骤4：验证

kubectl get pods -o wide
kubectl get svc
# 若使用 Minikube，运行 minikube service nginx-service 即可访问

六、总结

Kubernetes 学习曲线较陡，但一旦掌握核心概念和命令，就能高效管理容器化应用。建议按以下顺序学习：

理解 Pod、Service、Deployment 的关系
本地搭建 Minikube 练习
动手编写 YAML 并部署应用
学习 ConfigMap、Secret、Ingress、PV/PVC 等高级特性
研究 Helm、Operator 等生态工具

推荐资源：

官方文档
《Kubernetes in Action》
kubectl Cheat Sheet

本文采用 CC BY-NC-SA 4.0协议进行许可，转载请注明出处。