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Kubernetes（简称K8S）是一个开源的容器编排平台，用于自动化应用程序的部署、扩展和管理。它最初由Google开发，现在由Cloud Native Computing Foundation（CNCF）维护。Kubernetes提供了一个强大的平台，用于管理容器化应用程序的生命周期，确保它们在高可用性、可扩展性和弹性的环境中运行。
Pod是Kubernetes中最小的部署单元，它可以包含一个或多个容器。Pod中的容器共享网络和存储资源，并且它们总是被调度到同一个节点上。Pod是短暂的，它们的生命周期由Kubernetes管理。
Service是Kubernetes中的一种抽象，用于定义一组Pod的访问策略。Service提供了一个稳定的IP地址和DNS名称，使得应用程序可以通过这些稳定的端点访问Pod，而不需要关心Pod的具体IP地址。
Deployment是Kubernetes中用于管理Pod副本的控制器。它允许你定义Pod的副本数量、更新策略和回滚策略。Deployment确保指定数量的Pod始终处于运行状态，并且在更新时可以实现滚动更新。
Namespace是Kubernetes中的一种资源隔离机制。它允许你将集群中的资源划分为多个逻辑组，每个Namespace可以包含独立的资源，如Pod、Service、Deployment等。Namespace通常用于多租户环境或不同项目的资源隔离。
ConfigMap和Secret是Kubernetes中用于管理配置数据和敏感信息的资源。ConfigMap用于存储非敏感的配置数据，如环境变量、配置文件等。Secret用于存储敏感信息，如密码、API密钥等。
Minikube是一个用于在本地运行Kubernetes集群的工具。它适用于开发和测试环境，可以在单节点上运行一个完整的Kubernetes集群。
# 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Minikube集群
minikube start
kubeadm是Kubernetes官方提供的用于快速部署Kubernetes集群的工具。它适用于生产环境，可以在多个节点上部署一个高可用的Kubernetes集群。
# 安装kubeadm
sudo apt-get update && sudo apt-get install -y apt-transport-https curl
curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -
cat <<EOF | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
deb https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main
EOF
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl
# 初始化Kubernetes集群
sudo kubeadm init
kubectl是Kubernetes的命令行工具，用于与Kubernetes集群进行交互。你可以使用kubectl来创建、管理和监控Kubernetes资源。
# 安装kubectl
curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl"
sudo install -o root -g root -m 0755 kubectl /usr/local/bin/kubectl
# 验证kubectl安装
kubectl version --client
# pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: my-pod
spec:
containers:
- name: my-container
image: nginx
# 创建Pod
kubectl apply -f pod.yaml
# 查看Pod状态
kubectl get pods
# 删除Pod
kubectl delete pod my-pod
# service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: my-service
spec:
selector:
app: my-app
ports:
- protocol: TCP
port: 80
targetPort: 9376
# 创建Service
kubectl apply -f service.yaml
# 查看Service状态
kubectl get services
# 删除Service
kubectl delete service my-service
# deployment.yaml
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
# 创建Deployment
kubectl apply -f deployment.yaml
# 查看Deployment状态
kubectl get deployments
# 删除Deployment
kubectl delete deployment my-deployment
# 创建Namespace
kubectl create namespace my-namespace
# 查看Namespace
kubectl get namespaces
# 在Namespace中创建资源
kubectl apply -f pod.yaml -n my-namespace
# 删除Namespace
kubectl delete namespace my-namespace
# configmap.yaml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
name: my-config
data:
key1: value1
key2: value2
# secret.yaml
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
name: my-secret
type: Opaque
data:
username: dXNlcm5hbWU=
password: cGFzc3dvcmQ=
# 创建ConfigMap
kubectl apply -f configmap.yaml
# 创建Secret
kubectl apply -f secret.yaml
# 查看ConfigMap和Secret
kubectl get configmaps
kubectl get secrets
# 删除ConfigMap和Secret
kubectl delete configmap my-config
kubectl delete secret my-secret
Kubernetes支持水平自动扩展（Horizontal Pod Autoscaler, HPA），它可以根据CPU利用率或其他自定义指标自动调整Pod的副本数量。
# hpa.yaml
apiVersion: autoscaling/v1
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
name: my-hpa
spec:
scaleTargetRef:
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
name: my-deployment
minReplicas: 1
maxReplicas: 10
targetCPUUtilizationPercentage: 50
# 创建HPA
kubectl apply -f hpa.yaml
# 查看HPA状态
kubectl get hpa
# 删除HPA
kubectl delete hpa my-hpa
Kubernetes支持滚动更新，它可以在不中断服务的情况下逐步更新Pod的镜像版本。
# 更新Deployment的镜像版本
kubectl set image deployment/my-deployment my-container=nginx:1.19
# 查看更新状态
kubectl rollout status deployment/my-deployment
# 回滚到上一个版本
kubectl rollout undo deployment/my-deployment
Kubernetes允许你为Pod和Namespace设置资源限制和配额，以确保资源的合理分配和使用。
# resource-quota.yaml
apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
name: my-quota
spec:
hard:
requests.cpu: "1"
requests.memory: 1Gi
limits.cpu: "2"
limits.memory: 2Gi
# 创建资源配额
kubectl apply -f resource-quota.yaml
# 查看资源配额
kubectl get resourcequotas
# 删除资源配额
kubectl delete resourcequota my-quota
Kubernetes支持网络策略（NetworkPolicy），它允许你定义Pod之间的网络通信规则。
# network-policy.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
name: my-network-policy
spec:
podSelector:
matchLabels:
app: my-app
policyTypes:
- Ingress
- Egress
ingress:
- from:
- podSelector:
matchLabels:
role: frontend
ports:
- protocol: TCP
port: 80
egress:
- to:
- podSelector:
matchLabels:
role: backend
ports:
- protocol: TCP
port: 3306
# 创建网络策略
kubectl apply -f network-policy.yaml
# 查看网络策略
kubectl get networkpolicies
# 删除网络策略
kubectl delete networkpolicy my-network-policy
Kubernetes提供了多种监控工具，如Prometheus、Grafana等，用于监控集群的健康状态和资源使用情况。
# 安装Prometheus
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/prometheus-operator/prometheus-operator/master/bundle.yaml
# 安装Grafana
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/grafana/grafana/master/deployment/kubernetes/grafana.yaml
Kubernetes支持多种日志收集工具，如Fluentd、Elasticsearch、Kibana等，用于收集和分析Pod的日志。
# 安装Fluentd
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/fluent/fluentd-kubernetes-daemonset/master/fluentd-daemonset-elasticsearch.yaml
# 安装Elasticsearch和Kibana
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/elastic/elasticsearch/master/distribution/kubernetes/elasticsearch.yaml
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/elastic/kibana/master/distribution/kubernetes/kibana.yaml
Kubernetes支持多种认证和授权机制，如X.509证书、Bearer Token、RBAC等，用于控制用户和服务的访问权限。
# rbac.yaml
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
name: my-role
rules:
- apiGroups: [""]
resources: ["pods"]
verbs: ["get", "list", "watch"]
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: RoleBinding
metadata:
name: my-role-binding
subjects:
- kind: User
name: my-user
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
kind: Role
name: my-role
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
# 创建RBAC角色和绑定
kubectl apply -f rbac.yaml
# 查看RBAC角色和绑定
kubectl get roles
kubectl get rolebindings
# 删除RBAC角色和绑定
kubectl delete role my-role
kubectl delete rolebinding my-role-binding
Kubernetes的网络策略可以用于限制Pod之间的网络通信，从而提高集群的安全性。
# network-policy.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
name: my-network-policy
spec:
podSelector:
matchLabels:
app: my-app
policyTypes:
- Ingress
- Egress
ingress:
- from:
- podSelector:
matchLabels:
role: frontend
ports:
- protocol: TCP
port: 80
egress:
- to:
- podSelector:
matchLabels:
role: backend
ports:
- protocol: TCP
port: 3306
# 创建网络策略
kubectl apply -f network-policy.yaml
# 查看网络策略
kubectl get networkpolicies
# 删除网络策略
kubectl delete networkpolicy my-network-policy
Kubernetes的Pod安全策略（Pod Security Policy, PSP）可以用于限制Pod的权限，从而提高集群的安全性。
# psp.yaml
apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodSecurityPolicy
metadata:
name: my-psp
spec:
privileged: false
seLinux:
rule: RunAsAny
supplementalGroups:
rule: RunAsAny
runAsUser:
rule: RunAsAny
fsGroup:
rule: RunAsAny
volumes:
- '*'
# 创建Pod安全策略
kubectl apply -f psp.yaml
# 查看Pod安全策略
kubectl get psp
# 删除Pod安全策略
kubectl delete psp my-psp
Pod无法启动
kubectl logs <pod-name>kubectl describe pod <pod-name>Service无法访问
kubectl describe service <service-name>Deployment无法更新
kubectl describe deployment <deployment-name>集群资源不足
kubectl top nodes网络问题
Kubernetes是一个功能强大的容器编排平台，它提供了丰富的功能和工具，用于管理容器化应用程序的生命周期。通过掌握Kubernetes的基本使用方法和高级功能，你可以有效地部署、扩展和管理应用程序，确保它们在高可用性、可扩展性和弹性的环境中运行。希望本文能够帮助你更好地理解和使用Kubernetes。
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