Kubernetes（k8s）经典理论与实战

Kubernetes 概述

Kubernetes（简称 k8s）是一个开源的容器编排平台，旨在自动化容器应用程序的部署、扩展和管理。它解决了在多个容器和主机上管理应用程序的复杂性，使得应用程序可以在不同的环境中高效运行。

Kubernetes 架构

Kubernetes 的核心架构由以下几个主要组件构成：

1. Master 节点
   Master 节点负责整个集群的管理和控制，主要包含 API Server、Controller Manager、Scheduler 和 etcd。它们共同协调集群的工作，并管理集群状态。

2. Node 节点
   Node 节点，也称为工作节点，负责运行容器化的应用程序。每个 Node 节点上运行一个 kubelet 进程、一个容器运行时（如 Docker）和一个 kube-proxy 进程。

3. Pod
   Pod 是 Kubernetes 中最小的可部署单元，可以包含一个或多个容器。容器在同一个 Pod 中共享网络和存储资源。

4. Service
   Service 提供了稳定的网络访问方式，允许外部流量访问运行在 Pod 中的应用程序，并实现负载均衡。

5. Deployment
   Deployment 是 Kubernetes 中的一种控制器，用于声明式地管理 Pod 的副本和滚动更新。

Kubernetes 实战：创建和管理 Pod

以下是一个基本的 Kubernetes Pod 配置示例，演示如何定义一个简单的 Pod：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: my-container
    image: nginx:latest
    ports:
    - containerPort: 80

这个 YAML 文件定义了一个名为 my-pod 的 Pod，包含一个运行 Nginx 的容器。要创建这个 Pod，可以使用以下命令：

kubectl apply -f my-pod.yaml

要查看 Pod 的状态，可以使用：

kubectl get pods

创建 Deployment

Deployment 是管理多个 Pod 副本的标准方式。以下是一个简单的 Deployment 配置示例：

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

这个 YAML 文件创建了一个名为 my-deployment 的 Deployment，管理三个副本的 Pod。使用以下命令创建 Deployment：

kubectl apply -f my-deployment.yaml

要查看 Deployment 状态和 Pod 副本，可以使用：

kubectl get deployments
kubectl get pods

暴露应用

使用 Service 来暴露应用程序，以便可以从外部访问。以下是一个 Service 配置示例，暴露一个运行在 Pod 中的应用：

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

这个 YAML 文件创建了一个名为 my-service 的 Service，将流量路由到 app: my-app 的 Pod 上，并暴露在端口 80 上。要创建 Service，可以使用：

kubectl apply -f my-service.yaml

使用 ConfigMap 和 Secret

ConfigMap 和 Secret 用于管理应用程序配置和敏感数据。以下是一个 ConfigMap 示例：

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: my-config
data:
  config.key: config.value

要使用 ConfigMap，可以将其挂载到 Pod 中：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: my-container
    image: nginx:latest
    volumeMounts:
    - name: config-volume
      mountPath: /etc/config
  volumes:
  - name: config-volume
    configMap:
      name: my-config

以下是一个 Secret 示例：

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: my-secret
type: Opaque
data:
  secret.key: c2VjcmV0dmFsdWU=

要在 Pod 中使用 Secret，可以将其挂载：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: my-container
    image: nginx:latest
    volumeMounts:
    - name: secret-volume
      mountPath: /etc/secret
  volumes:
  - name: secret-volume
    secret:
      secretName: my-secret

总结

Kubernetes 提供了强大的容器编排能力，通过定义和管理 Pod、Deployment、Service、ConfigMap 和 Secret 等资源，使得应用程序的部署和管理变得更加高效和可靠。熟练掌握 Kubernetes 的各项功能，可以显著提升应用程序的可维护性和扩展性。