引言

Kubernetes（简称K8s）是当今最流行的容器编排平台，它可以帮助开发者和管理员高效地部署、管理和扩展容器化应用。对于想要进入容器化世界的初学者来说，K8s的学习曲线可能有些陡峭。本文将为您提供一个K8s基础知识入门笔记，帮助您轻松搭建自己的容器化世界。

1. 什么是Kubernetes？

Kubernetes是一个开源的容器编排平台，用于自动化容器的部署、扩展和管理。它允许您以声明性方式定义应用程序，并确保应用程序按照预期运行。

1.1 特性

  • 自动化部署和回滚：Kubernetes可以自动部署新版本的应用，并在出现问题时自动回滚到之前的版本。
  • 服务发现和负载均衡：Kubernetes可以使用DNS名称或自己的IP地址来暴露容器，并实现负载均衡。
  • 存储编排：Kubernetes允许自动挂载存储系统，如本地存储、公共云提供商等。
  • 自我修复：Kubernetes能够自动重启失败的容器、替换容器，并在准备好服务之前不将其通告给客户端。
  • 密钥与配置管理：Kubernetes允许存储和管理敏感信息，如密码、OAuth令牌和SSH密钥。

2. Kubernetes关键概念

2.1 集群 (Cluster)

集群是由一组节点组成的集合，这些节点共同运行Kubernetes资源。集群中的每个节点都运行着Kubernetes的某些组件。

2.2 节点 (Nodes)

节点是集群中的单个物理或虚拟机。每个节点都运行着Kubernetes的某些组件，如kubelet、kube-proxy和容器运行时。

2.3 Pods

Pod是Kubernetes中最小的部署单元，它通常包含一个或多个容器。Pod提供了容器的运行环境，如网络和存储。

2.4 ReplicaSets

ReplicaSet确保在集群中运行指定数量的Pod副本。当Pod失败时，ReplicaSet会创建新的Pod来替换它。

2.5 Deployments

Deployment是一种更高层次的抽象，用于管理Pods、ReplicaSets和ReplicationControllers。Deployment提供声明式更新，允许您指定Pods的期望状态，并确保实际状态与期望状态一致。

2.6 Services

Service定义了一个访问Pods的策略，允许您通过一个稳定的IP地址或DNS名称访问Pods。

2.7 Namespaces

Namespace是Kubernetes中的资源隔离机制，它允许您将集群资源分组到不同的命名空间中。

2.8 ConfigMaps 和 Secrets

ConfigMap和Secrets是用于存储非敏感数据和敏感数据（如密码）的Kubernetes资源。

2.9 Volumes

Volume是用于存储数据的持久化存储资源，它可以挂载到Pod中。

3. Kubernetes架构

Kubernetes架构分为控制平面组件和节点组件。

3.1 控制平面组件

  • API Server：API Server是Kubernetes的入口点，它处理所有集群操作的请求。
  • etcd：etcd是一个键值存储系统，用于存储Kubernetes的所有配置和状态信息。
  • Scheduler：Scheduler负责将Pods调度到集群中的节点上。
  • Controller Manager：Controller Manager管理各种控制器，如ReplicaSet、Deployment和Service等。

3.2 节点组件

  • kubelet：kubelet是每个节点的代理，它负责与API Server通信，并管理节点上的Pods。
  • kube-proxy：kube-proxy负责为Pods提供负载均衡和服务发现。
  • 容器运行时：容器运行时负责在节点上运行容器，如Docker或containerd。

4. 设置Kubernetes

4.1 使用Minikube进行本地开发

Minikube是一个易于使用的工具，它允许您在本地机器上运行Kubernetes集群。

4.2 在云服务提供商上部署Kubernetes

您可以在云服务提供商上部署Kubernetes，如Google Kubernetes Engine (GKE)、Amazon Elastic Kubernetes Service (EKS)和Azure Kubernetes Service (AKS)。

4.3 使用kubeadm在裸金属上部署

kubeadm是一个用于部署Kubernetes集群的工具，它可以用于在裸金属服务器上部署Kubernetes。

5. Kubernetes操作

5.1 kubectl基础

kubectl是Kubernetes的命令行工具，用于与Kubernetes集群交互。

5.2 部署应用程序

  • 创建Deployment：使用kubectl创建Deployment来管理Pods、ReplicaSets和ReplicationControllers。
  • 扩展应用程序：使用kubectl scale命令来扩展应用程序的副本数量