引言

Kubernetes(简称K8s)是当今最受欢迎的容器编排工具之一,它可以帮助您轻松地管理容器化的应用程序。本文将为您提供一份全面且实用的入门指南,帮助您从零开始掌握K8s,并了解如何在实战中运用它。

目录

  1. Kubernetes简介
  2. 安装Kubernetes
  3. Kubernetes核心概念
  4. Kubernetes集群管理
  5. 容器编排实战
  6. 高级特性
  7. 常见问题与解决方案
  8. 总结

1. Kubernetes简介

Kubernetes是一个开源的容器编排平台,用于自动化计算机容器化应用程序的部署、扩展和管理。它由Google开发,于2014年作为云平台Borg的开源版本发布。Kubernetes的主要目标是提供一个可伸缩、可靠且易于使用的容器编排平台。

2. 安装Kubernetes

2.1 环境准备

在开始安装Kubernetes之前,您需要准备以下环境:

  • 一台或多台计算机
  • Linux操作系统
  • Docker

2.2 单机安装

以下是一个在单机上安装Kubernetes集群的示例:

# 安装Kubernetes
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl
sudo curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -
sudo 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 systemctl start kubelet
sudo systemctl enable kubelet

2.3 高可用集群安装

对于生产环境,建议使用高可用集群。以下是一个在多台计算机上安装高可用Kubernetes集群的示例:

# 在master节点上执行
sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

# 在node节点上执行
sudo kubeadm join <master-ip>:6443 --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>

3. Kubernetes核心概念

3.1 Pod

Pod是Kubernetes中的最小部署单元,它封装了一个或多个容器以及这些容器所需的运行环境。Pod中的容器共享同一个网络命名空间和文件系统。

3.2 服务(Service)

服务定义了一个访问Pod的访问策略,它可以是一个简单的代理,也可以是一个负载均衡器。服务可以将访问流量分配到多个Pod实例。

3.3 命名空间(Namespace)

命名空间用于将集群资源组织成逻辑分组,它可以隔离集群资源,使得不同的用户或项目可以使用同一集群。

4. Kubernetes集群管理

4.1 部署应用

使用kubectl命令行工具可以轻松地部署应用:

# 创建部署
kubectl create deployment nginx --image=nginx:latest

# 暴露服务
kubectl expose deployment nginx --type=NodePort --name=my-nginx-service

# 查看状态
kubectl get pods,svc

4.2 扩缩容

Kubernetes支持自动和手动扩缩容:

# 手动扩容
kubectl scale deployment nginx --replicas=3

# 自动扩缩容
kubectl autoscale deployment nginx --cpu-percent=80 --min=2 --max=10

4.3 滚动更新

Kubernetes支持滚动更新,以确保应用程序在更新过程中保持可用性:

# 滚动更新
kubectl rollout start deployment nginx

5. 容器编排实战

以下是一个简单的示例,展示如何使用Kubernetes部署一个简单的Web应用程序:

# webapp-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: webapp
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: webapp
  template:
    metadata:
      labels:
        app: webapp
    spec:
      containers:
      - name: webapp-container
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80

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

6. 高级特性

Kubernetes提供了许多高级特性,如