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Kubernetes 概念

Kubernetes（简称 K8s）是一个用于自动化部署、扩缩容和运维容器化应用的平台。
它通过声明式 API 把“应用应该处于什么状态”交给系统持续收敛，减少人工运维成本。

1. Kubernetes 是什么​

  • 核心思想：声明式配置 + 控制器循环（Control Loop）。
  • 典型收益：
    • 统一应用部署方式（YAML/API）。
    • 支持滚动发布、自动恢复、弹性伸缩。
    • 将应用运行时与底层机器解耦。

2. 核心架构​

控制平面（Control Plane）​

  • kube-apiserver：集群统一入口，所有操作都经由 API Server。
  • etcd：保存集群状态的键值存储。
  • kube-scheduler：为新 Pod 选择合适节点。
  • kube-controller-manager：运行 Deployment/Node/Job 等控制器，持续对齐“期望状态”。

工作节点（Worker Node）​

  • kubelet：负责节点上 Pod 的生命周期管理。
  • container runtime（如 containerd）：实际运行容器。
  • kube-proxy：实现 Service 转发与负载均衡规则。

3. 对象模型（常用资源）​

  • Pod：最小调度单元，通常包含一个或多个紧耦合容器。
  • Deployment：无状态应用管理，支持滚动更新与回滚。
  • StatefulSet：有状态应用管理，强调稳定网络标识与持久存储。
  • DaemonSet：在每个（或指定）节点上运行一个 Pod 副本。
  • Job/CronJob：一次性任务与定时任务。
  • Service：稳定访问入口，解耦 Pod IP 变化。
  • Ingress：七层流量入口（域名/路径路由）。
  • ConfigMap/Secret：配置与敏感信息管理。

4. 网络与服务发现​

  • 每个 Pod 都有独立 IP（由 CNI 负责实现）。
  • Service 提供稳定虚拟 IP 和服务发现能力。
  • CoreDNS 提供集群内 DNS 解析（例如 svc.namespace.svc.cluster.local）。
  • 常见 Service 类型：
    • ClusterIP：集群内部访问。
    • NodePort：通过节点端口对外暴露。
    • LoadBalancer：依赖云厂商负载均衡。

5. 调度与资源管理​

  • requests/limits：定义容器资源请求与上限。
  • QoS 类别：Guaranteed / Burstable / BestEffort。
  • taints/tolerations：控制“哪些 Pod 能调度到哪些节点”。
  • nodeSelector/affinity：按标签和亲和性做调度约束。
  • 自动伸缩：HPA（按指标扩缩容副本数）。

6. 应用生命周期​

  • 健康检查：
    • livenessProbe：判断是否需要重启容器。
    • readinessProbe：决定是否接收流量。
    • startupProbe：给慢启动应用预热时间。
  • 发布策略：
    • RollingUpdate（默认滚动发布）。
    • Recreate（先删后建）。
  • 观测入口：
    • kubectl get/describe 看资源状态与事件。
    • kubectl logs 看容器日志。
    • kubectl top 看资源使用（需 metrics-server）。

7. 学习路径建议​

  1. 先掌握对象模型：Pod、Deployment、Service。
  2. 再理解 Pod 生命周期与资源治理：探针、重启策略、requests/limits、优雅终止。
  3. 学习工作负载控制器：ReplicaSet/Deployment、StatefulSet/DaemonSet、Job/CronJob。
  4. 最后进入集群搭建与运维：kubeadm 安装、升级、备份与排障。

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