引言

Kubernetes(简称K8s)是一个开源的容器编排平台,用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。随着容器技术的普及,K8s已经成为云计算领域的重要工具。本文将为您提供一份详尽的K8s学习指南,从入门到实战,助您快速掌握K8s的使用。

第一章:Kubernetes简介

1.1 什么是Kubernetes?

Kubernetes是一个用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序的开源平台。它由Google开发,并于2014年捐赠给了Cloud Native Computing Foundation(CNCF)。

1.2 Kubernetes的特点

  • 容器编排:自动化容器的部署、扩展和管理。
  • 服务发现和负载均衡:自动发现服务并提供负载均衡。
  • 存储编排:自动挂载存储卷到容器。
  • 自我修复:自动检测并恢复故障的容器。
  • 声明式API:通过声明式API描述应用程序的期望状态。

第二章:Kubernetes基础知识

2.1 Kubernetes架构

Kubernetes由以下几个核心组件组成:

  • Master:控制节点,负责集群的调度、维护和监控。
  • Node:工作节点,负责运行容器。
  • Pod:Kubernetes的最小工作单元,一个Pod可以包含一个或多个容器。

2.2 资源对象

Kubernetes中的资源对象包括:

  • Pod:容器的基本单位。
  • Service:提供稳定的网络接口给Pod。
  • Deployment:管理Pod的副本数量。
  • ReplicaSet:管理Pod的副本数量。
  • StatefulSet:管理有状态Pod的副本数量。
  • Ingress:管理集群的入口流量。

第三章:Kubernetes安装与配置

3.1 安装Kubernetes

以下是使用kubeadm在CentOS 7上安装Kubernetes的步骤:

# 安装kubeadm
sudo yum install -y kubeadm

# 初始化Master节点
sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

# 将当前用户添加到docker组
sudo usermod -aG docker $USER

# 配置kubectl工具
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

# 安装Pod网络插件(例如Calico)
sudo kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml

3.2 配置kubectl工具

在上面的安装过程中,我们已经配置了kubectl工具。要验证kubectl是否配置成功,可以使用以下命令:

kubectl version

第四章:Kubernetes实战

4.1 部署一个应用

以下是一个简单的Nginx应用的部署示例:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.15.8
        ports:
        - containerPort: 80

使用以下命令部署应用:

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

4.2 查看应用状态

使用以下命令查看应用的状态:

kubectl get pods

4.3 扩展应用副本

使用以下命令扩展应用的副本数量:

kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas=3

第五章:Kubernetes高级特性

5.1 存储卷

Kubernetes支持多种存储卷,如本地存储、NFS、iSCSI等。以下是一个NFS存储卷的示例:

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: nfs-pv
spec:
  capacity:
    storage: 1Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  nfs:
    path: /path/to/nfs/share
    server: nfs-server-ip

---

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: nfs-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi

5.2 高可用性

为了提高Kubernetes集群的高可用性,可以使用以下方法:

  • Master节点高可用:使用keepalived、pacemaker等工具实现Master节点的高可用性。
  • 工作节点高可用:使用kubeadm的HA模式部署Kubernetes集群。
  • 存储高可用:使用多个NFS服务器或Ceph存储等。

第六章:总结

通过本文的学习,您应该已经掌握了Kubernetes的基本概念、安装配置以及实战技巧。接下来,您可以继续深入学习Kubernetes的高级特性,如存储、网络、安全等。祝您在Kubernetes的学习之旅中一切顺利!