引言

Kubernetes（简称K8s）作为当今最流行的容器编排平台，已经在全球范围内被广泛应用于生产环境中。它不仅能够简化容器的部署和管理工作，还能确保应用的稳定性和可靠性。本文将带你从K8s的入门知识开始，逐步深入到实战技能，解锁生产就绪的秘密。

第一章：Kubernetes基础概念

1.1 Kubernetes简介

Kubernetes是一个开源的容器编排平台，用于自动化应用容器的部署、扩展和管理。它由Google开发，并在2014年作为云平台服务推出，后来成为Cloud Native Computing Foundation（CNCF）下的一个项目。

1.2 Kubernetes组件

Kubernetes由多个组件构成，主要包括：

  • Master组件：负责集群的总体管理和控制。
    • etcd：键值存储系统，用于存储所有集群配置信息。
    • API Server：集群控制的入口点，处理集群的HTTP API请求。
    • Scheduler：负责将Pod调度到合适的Worker Node上。
    • Controller Manager：维护集群的状态。
  • Worker组件：运行在各个节点上的组件，负责Pod的生命周期管理。
    • Kubelet：节点代理，负责Pod的生命周期管理。
    • Kube-Proxy：负责为Pod提供网络代理和负载均衡。

1.3 Kubernetes术语

  • Pod：Kubernetes中的最小部署单元，一组关联的容器。
  • Service：提供访问Pod的方式，定义了Pod的外部访问策略。
  • ReplicaSet：一组Pod的副本，用于保持Pod的数量。
  • Deployment：管理Pod副本集，用于自动化部署和扩展应用。

第二章：Kubernetes集群搭建

2.1 集群搭建环境准备

在搭建Kubernetes集群之前，需要准备以下环境：

  • 操作系统：推荐使用Ubuntu 18.04或CentOS 7。
  • Docker：用于运行容器。
  • kubeadm：用于初始化集群和加入节点。

2.2 使用kubeadm初始化集群

以下是一个使用kubeadm初始化集群的示例：

# 初始化集群
kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

# 将当前节点标记为控制平面节点
sudo mkdir -p /etc/rancher/k3s/k3s.yaml
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf /etc/rancher/k3s/k3s.yaml
sudo chown $(id -u):$(id -g) /etc/rancher/k3s/k3s.yaml
sudo chmod 4 /etc/rancher/k3s/k3s.yaml

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

# 加入Worker节点
# 在Worker节点上执行以下命令
kubeadm join <集群IP>:43 --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>

第三章：Kubernetes应用部署

3.1 使用Deployment部署应用

Deployment是Kubernetes中用于管理Pod副本集的对象，以下是一个使用Deployment部署应用的示例：

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

# 创建Deployment
kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

# 查看Deployment状态
kubectl get deployments

# 查看Pod状态
kubectl get pods

3.2 使用Service访问应用

Service是Kubernetes中用于暴露Pod的一种抽象，以下是一个使用Service访问应用的示例：

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

# 创建Service
kubectl apply -f nginx-service.yaml

# 查看Service状态
kubectl get services

第四章：Kubernetes集群运维

4.1 监控集群

Kubernetes集群的监控是确保集群稳定运行的关键。以下是一些常用的监控工具：

  • Prometheus：开源的监控解决方案。
  • **Grafana