Kubernetes如何在yaml中编程

# Kubernetes如何在YAML中编程

## 摘要
本文将深入探讨Kubernetes YAML编程的核心技术，包括基础语法、高级字段控制、动态配置技巧以及最佳实践。通过大量实际案例演示如何编写生产级资源配置文件，并解析Kubernetes声明式API设计哲学。

## 目录
1. [YAML语法基础](#1-yaml语法基础)
2. [Kubernetes资源描述规范](#2-kubernetes资源描述规范)
3. [核心资源配置详解](#3-核心资源配置详解)
4. [高级编程技巧](#4-高级编程技巧)
5. [调试与验证](#5-调试与验证)
6. [模版化与代码复用](#6-模版化与代码复用)
7. [安全配置实践](#7-安全配置实践)
8. [未来发展趋势](#8-未来发展趋势)

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## 1. YAML语法基础

### 1.1 基本结构
```yaml
# 键值对示例
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-pod
  labels:
    app: web
    tier: frontend

1.2 多行文本处理

spec:
  containers:
  - name: busybox
    command: ["/bin/sh"]
    args:
    - -c
    - |
      echo "Startup script running..."
      while true; do
        date
        sleep 5
      done

1.3 锚点与引用

base_config: &base
  cpu: 100m
  memory: 128Mi

resources:
  requests: *base
  limits:
    <<: *base
    cpu: 200m

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2. Kubernetes资源描述规范

2.1 必选字段解析

字段	说明	示例值
apiVersion	API版本	apps/v1
kind	资源类型	Deployment
metadata	元数据	name, labels等
spec	期望状态	容器规格等

2.2 标签选择器原理

selector:
  matchLabels:
    app: nginx
  matchExpressions:
    - {key: environment, operator: In, values: [dev, staging]}

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3. 核心资源配置详解

3.1 Pod配置模板

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: multi-container
spec:
  initContainers:
  - name: init
    image: busybox
    command: ['sh', '-c', 'until nslookup db-service; do sleep 2; done']
  containers:
  - name: web
    image: nginx:1.19
    ports:
    - containerPort: 80
    readinessProbe:
      httpGet:
        path: /
        port: 80

3.2 Deployment滚动更新策略

spec:
  replicas: 3
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxSurge: 25%
      maxUnavailable: 0

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4. 高级编程技巧

4.1 条件化字段配置

{{- if .Values.ingress.enabled }}
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: {{ .Release.Name }}-ingress
spec:
  rules:
  - host: {{ .Values.domain }}
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: {{ .Release.Name }}-svc
            port:
              number: 80
{{- end }}

4.2 资源配额管理

apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: compute-resources
spec:
  hard:
    requests.cpu: "20"
    requests.memory: 100Gi
    limits.cpu: "40"
    limits.memory: 200Gi

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5. 调试与验证

5.1 验证命令示例

# 语法检查
kubectl apply --dry-run=client -f deploy.yaml

# 生成资源模板
kubectl create deploy nginx --image=nginx --dry-run=client -o yaml

5.2 常见错误代码表

错误码	说明	解决方案
400	格式错误	检查YAML缩进
403	权限不足	配置RBAC规则
422	字段冲突	验证spec规范

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6. 模版化与代码复用

6.1 Kustomize覆盖示例

base/
  ├── kustomization.yaml
  └── deploy.yaml
overlays/
  └── production/
       ├── kustomization.yaml
       └── replica-patch.yaml

6.2 Helm模板函数

env:
{{- range $key, $val := .Values.env }}
  - name: {{ $key }}
    value: {{ $val | quote }}
{{- end }}

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7. 安全配置实践

7.1 安全上下文配置

securityContext:
  runAsNonRoot: true
  seccompProfile:
    type: RuntimeDefault
  capabilities:
    drop:
    - ALL

7.2 网络策略示例

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      role: db
  ingress:
  - from:
    - podSelector:
        matchLabels:
          role: api
    ports:
    - protocol: TCP
      port: 5432

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8. 未来发展趋势

1. Server-Side Apply：精确字段管理
2. CEL表达式：动态准入控制
3. Gateway API：下一代Ingress规范
4. Wasm工作负载：轻量级容器替代方案

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附录：常用工具链

工具	用途	官网
kubeval	YAML验证	https://www.kubeval.com
yq	YAML处理	https://mikefarah.gitbook.io/yq
Helm	模板引擎	https://helm.sh

本文档持续更新，最后修改时间：2023年11月15日 “`

注：实际文档包含更多详细示例和解释性内容，此处展示核心结构框架。完整版将包含： - 20+个完整YAML示例 - Kubernetes字段深度解析 - 性能优化建议 - 多集群配置方案 - 故障排查流程图 - 版本兼容性对照表