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核心概念

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核心概念​

节点（Node）​

节点是 Kubernetes 集群中的一台物理或虚拟机。每个节点都包含运行 Pod 的必要服务，并由控制平面管理。节点分为主节点（Master）和工作节点（Worker）。

  • 主节点（Master Node）：负责管理和控制整个集群，包括 API Server、Scheduler、Controller Manager 和 etcd 等组件。
  • 工作节点（Worker Node）：运行应用容器，由 kubelet、kube-proxy 和容器运行时（如 Docker）组成。

Pod​

Pod 是 Kubernetes 中最小的可部署单元，通常包含一个或多个容器。这些容器共享存储、网络以及如何运行的规范。Pod 内的容器通过 localhost 互相通信，并且共享同一个 IP 地址。

服务（Service）​

服务是一种抽象，用于定义一组逻辑上的 Pod 以及如何访问它们。服务可以将请求负载均衡到后端的 Pod 上。服务有以下几种类型：

  • ClusterIP：默认类型，服务只能在集群内部访问。
  • NodePort：服务可以通过每个节点的 IP 地址和静态端口访问。
  • LoadBalancer：为服务创建一个外部负载均衡器（通常在云环境中使用）。
  • ExternalName：通过返回 CNAME 记录，将服务映射到外部的 DNS 名称。

部署（Deployment）​

部署提供了声明式更新 Pod 和 Replica Set 的方法。可以通过 Deployment 来管理应用的滚动更新和回滚。

命名空间（Namespace）​

命名空间用于在同一物理集群上支持多个虚拟集群。它们用于逻辑上将资源划分到不同的组中，适用于大型团队或项目的资源隔离。

ConfigMap 和 Secret​

  • ConfigMap：用于保存非机密的配置信息，如配置文件、命令行参数等。
  • Secret：用于保存敏感信息，如密码、OAuth 令牌、SSH 密钥等。

持久存储（Persistent Storage）​

Kubernetes 支持将存储卷挂载到 Pod 上，这些卷可以是本地存储、云存储（如 AWS EBS、GCE Persistent Disk）或网络存储（如 NFS、GlusterFS）。

主要功能​

自动化调度​

Kubernetes 自动将容器部署到合适的节点上，以最大化资源利用率和性能。

自愈​

Kubernetes 能够自动重启失败的容器、替换被终止的容器以及在节点不可用时重新调度容器。

横向扩展​

Kubernetes 提供了水平扩展功能，可以根据负载需求自动增加或减少应用副本。

服务发现与负载均衡​

Kubernetes 提供了内置的服务发现和负载均衡机制，无需用户手动配置。

存储编排​

Kubernetes 允许用户自动挂载他们选择的存储系统，如本地存储、公共云提供商的存储和网络存储系统。

声明式配置​

Kubernetes 使用声明式配置文件，用户可以描述集群的期望状态，Kubernetes 会自动实现并维护这些状态。

滚动更新与回滚​

Kubernetes 支持应用的滚动更新，即逐步更新应用的实例而不中断服务。如果更新过程中出现问题，可以轻松地回滚到之前的版本。

安全与身份认证​

Kubernetes 提供了多种安全特性，包括基于角色的访问控制（RBAC）、Pod 安全策略、网络策略和 TLS 加密。

快速开始​

安装 Minikube​

Minikube 是一个可以在本地运行单节点 Kubernetes 集群的工具。适用于学习和开发。

curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64
sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube
minikube start

部署一个简单的应用​

创建一个 Nginx 部署：

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:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80

将上面的内容保存为 nginx-deployment.yaml，然后运行以下命令：

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

暴露服务​

创建一个服务来暴露 Nginx 部署：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80
  type: NodePort

将上面的内容保存为 nginx-service.yaml，然后运行以下命令：

kubectl apply -f nginx-service.yaml

查看部署状态​

kubectl get deployments
kubectl get pods
kubectl get services

访问应用​

使用以下命令获取 Minikube 的 IP 地址和 Nginx 服务的 NodePort：

minikube ip
kubectl get svc nginx-service

然后在浏览器中访问 http://<minikube-ip>:<node-port>，可以看到 Nginx 欢迎页面。