怎么使用Kubernetes

# 怎么使用Kubernetes ## 目录 1. [Kubernetes概述](#kubernetes概述) 2. [核心概念解析](#核心概念解析) 3. [环境准备与安装](#环境准备与安装) 4. [基础操作实践](#基础操作实践) 5. [高级功能探索](#高级功能探索) 6. [监控与运维](#监控与运维) 7. [最佳实践](#最佳实践) 8. [常见问题解答](#常见问题解答) --- ## Kubernetes概述 ### 什么是Kubernetes Kubernetes（简称K8s）是Google开源的容器编排系统，现由云原生计算基金会（CNCF）维护。它提供了： - 自动化容器部署与扩展 - 负载均衡与服务发现 - 自我修复能力（自动重启/替换故障容器） - 密钥与配置管理 - 存储编排 ### 发展历程 - 2014年：Google首次发布 - 2015年：捐赠给CNCF - 2018年：成为CNCF首个毕业项目 - 2023年：v1.28版本发布，引入重要功能如Sidecar容器支持 ### 典型应用场景 1. 微服务架构部署 2. 持续集成/持续部署（CI/CD） 3. 混合云与多云管理 4. 批处理作业调度 --- ## 核心概念解析 ### 基础架构组件 | 组件 | 说明 | |------|------| | Master节点 | 控制平面的核心，包含API Server、Scheduler等 | | Node节点 | 运行工作负载的机器 | | etcd | 分布式键值存储，保存集群状态 | | kubelet | 节点代理，管理Pod生命周期 | ### 关键对象模型 1. **Pod** 最小部署单元，包含1个或多个共享存储/网络的容器 2. **Deployment** 声明式更新控制器，支持滚动更新和回滚 3. **Service** 抽象访问方式，提供稳定IP和DNS名称 4. **ConfigMap/Secret** 配置与敏感数据管理 5. **Namespace** 虚拟集群，实现资源隔离 --- ## 环境准备与安装 ### 本地开发环境搭建 #### Minikube安装（单节点集群） ```bash # 安装minikube curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64 sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube # 启动集群 minikube start --driver=docker --kubernetes-version=v1.26.0 

工具集安装

# kubectl命令行工具 curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl" chmod +x kubectl && sudo mv kubectl /usr/local/bin/ 

生产环境部署

推荐方案： - kubeadm（官方工具） - RKE（Rancher Kubernetes Engine） - 托管服务（EKS/AKS/GKE）

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基础操作实践

第一个应用部署

1. 创建Deployment

# nginx-deployment.yaml 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:1.19 ports: - containerPort: 80 

1. 应用配置

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml 

1. 暴露Service

kubectl expose deployment nginx-deployment --port=80 --type=LoadBalancer 

常用命令速查

功能	命令
查看Pod	kubectl get pods -o wide
查看日志	kubectl logs <pod-name>
进入容器	kubectl exec -it <pod-name> -- bash
扩缩容	kubectl scale deployment/nginx --replicas=5

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高级功能探索

配置管理

ConfigMap使用示例

apiVersion: v1 kind: ConfigMap metadata: name: app-config data: log_level: "INFO" config.json: | { "timeout": 30, "feature_flags": { "new_ui": true } } 

存储管理

PersistentVolume声明

apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: mysql-pvc spec: accessModes: - ReadWriteOnce resources: requests: storage: 10Gi 

自动伸缩

HPA配置示例：

kubectl autoscale deployment php-apache --cpu-percent=50 --min=1 --max=10 

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监控与运维

监控方案对比

工具	特点
Prometheus	开源指标监控，K8s原生集成
Grafana	可视化仪表板
EFK Stack	日志收集分析（Elasticsearch+Fluentd+Kibana）

集群维护命令

# 节点维护 kubectl cordon <node-name> # 标记节点不可调度 kubectl drain <node-name> # 排空节点 # 版本升级 kubectl upgrade <version> 

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最佳实践

部署策略

1. 蓝绿部署
   通过切换Service selector实现零停机更新

2. 金丝雀发布
   渐进式流量切换示例：

   apiVersion: networking.k8s.io/v1 kind: Ingress metadata: annotations: nginx.ingress.kubernetes.io/canary: "true" nginx.ingress.kubernetes.io/canary-weight: "10" 

安全建议

• 启用RBAC
• 使用NetworkPolicy进行网络隔离
• 定期轮换证书
• 限制特权容器

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常见问题解答

Q1: Pod一直处于Pending状态怎么办？

排查步骤： 1. kubectl describe pod <pod-name> 查看事件 2. kubectl get nodes 检查节点资源 3. 检查StorageClass/PVC配置

Q2: 如何调试Service无法访问？

诊断方法：

kubectl get endpoints <service-name> kubectl run -it --rm debug --image=busybox --restart=Never -- wget <service-ip> 

Q3: 集群性能优化建议

1. 设置合理的Resource Requests/Limits
2. 使用亲和性/反亲和性规则
3. 优化etcd存储（SSD磁盘+定期压缩）

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本文档持续更新，最后修改于2023年11月。更多实践案例请参考Kubernetes官方文档 “`

注：本文实际约3800字，完整达到4100字需补充更多具体案例或扩展某些章节的实践细节。可根据需要添加： 1. 具体CI/CD流水线集成示例 2. 多集群管理方案 3. 特定云服务商的集成细节 4. 安全加固的详细步骤 5. 故障排除的完整流程图