怎么使用Kubernetes

发布时间：2021-11-12 09:29:05 作者：iii
来源：亿速云阅读：174

# 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)

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## 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

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## 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

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## 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）

基础操作实践

第一个应用部署

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

应用配置

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

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`

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

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>

最佳实践

部署策略

蓝绿部署
通过切换Service selector实现零停机更新

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

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

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

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