【k8s理論】Kubernetes（簡稱 K8s）是目前最流行的容器編排系統(tǒng)，由 Google 開發(fā)并開源，現(xiàn)由 Cloud Native Computing Foundation（CNCF）維護。K8s 的核心目標是自動化部署、擴展和管理容器化應(yīng)用，提高系統(tǒng)的可靠性和可維護性。以下是對 K8s 理論的總結(jié)與歸納。
一、K8s 核心概念
| 概念 | 定義 |
| Pod | 最小的部署單元，包含一個或多個容器，共享網(wǎng)絡(luò)和存儲資源。 |
| Node | 運行容器的物理或虛擬機器，由 kubelet 管理。 |
| Cluster | 由多個 Node 組成的集群，提供計算資源。 |
| Deployment | 管理 Pod 的副本數(shù)，支持滾動更新和回滾。 |
| Service | 提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)訪問入口，實現(xiàn)負載均衡。 |
| ConfigMap / Secret | 存儲配置信息和敏感數(shù)據(jù)，供 Pod 使用。 |
| Persistent Volume (PV) / Persistent Volume Claim (PVC) | 實現(xiàn)持久化存儲，支持數(shù)據(jù)在 Pod 重啟后保留。 |
| Namespace | 對集群資源進行邏輯隔離，便于多團隊協(xié)作。 |
二、K8s 架構(gòu)組成
K8s 的架構(gòu)分為控制平面（Control Plane）和工作節(jié)點（Worker Node）：
| 組件 | 作用 |
| API Server | 接收所有請求，是集群的“大腦”。 |
| etcd | 分布式鍵值存儲，保存集群狀態(tài)信息。 |
| Controller Manager | 管理各種控制器，如 ReplicaSet、Deployment 控制器等。 |
| Scheduler | 將 Pod 分配到合適的 Node 上運行。 |
| kubelet | 在每個 Node 上運行，負責(zé)與 API Server 通信并管理容器。 |
| kube-proxy | 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)策略和負載均衡，維護網(wǎng)絡(luò)規(guī)則。 |
| Container Runtime | 如 Docker 或 containerd，負責(zé)運行容器。 |
三、K8s 工作流程
1. 用戶通過 `kubectl` 命令提交配置文件。
2. API Server 接收請求，并將信息寫入 etcd。
3. Scheduler 根據(jù)策略選擇合適的 Node。
4. kubelet 在指定 Node 上創(chuàng)建 Pod 并啟動容器。
5. kube-proxy 配置網(wǎng)絡(luò)規(guī)則，確保服務(wù)可訪問。
6. Controller Manager 監(jiān)控 Pod 狀態(tài)，確保符合預(yù)期。
四、K8s 優(yōu)勢與適用場景
| 優(yōu)勢 | 說明 |
| 自動化運維 | 自動部署、擴縮容、故障恢復(fù)。 |
| 高可用性 | 支持多副本部署，避免單點故障。 |
| 靈活擴展 | 可根據(jù)負載動態(tài)調(diào)整資源。 |
| 跨平臺支持 | 支持多種云環(huán)境和本地部署。 |
| 生態(tài)豐富 | 豐富的插件和工具鏈，如 Helm、Ingress、Operator 等。 |
| 適用場景 | 說明 |
| 微服務(wù)架構(gòu) | 管理多個微服務(wù)實例。 |
| 持續(xù)集成/持續(xù)交付（CI/CD） | 自動化構(gòu)建和部署流程。 |
| 多租戶環(huán)境 | 通過 Namespace 實現(xiàn)資源隔離。 |
| 彈性計算 | 根據(jù)負載自動伸縮資源。 |
五、常見問題與解決方案
| 問題 | 解決方案 |
| Pod 無法啟動 | 檢查鏡像是否正確、資源是否充足、網(wǎng)絡(luò)配置是否正常。 |
| 服務(wù)無法訪問 | 檢查 Service 配置、端口映射、防火墻設(shè)置。 |
| 節(jié)點不可用 | 查看 kubelet 日志，檢查節(jié)點資源使用情況。 |
| 持久化數(shù)據(jù)丟失 | 確保 PVC 正確綁定 PV，并定期備份數(shù)據(jù)。 |
六、總結(jié)
Kubernetes 是現(xiàn)代云原生應(yīng)用的核心技術(shù)之一，它提供了強大的容器編排能力，使開發(fā)者能夠更高效地管理大規(guī)模應(yīng)用。理解其基本理論和組件對于實際部署和運維至關(guān)重要。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，K8s 也在持續(xù)演進，為更多復(fù)雜場景提供支持。