🚀 K8s 基础入门

📚 什么是 Kubernetes？

Kubernetes（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。它由 Google 发起，现在由 CNCF（Cloud Native Computing Foundation）维护。

为什么需要 Kubernetes？

在传统部署方式中，我们需要手动管理：

在哪些服务器上运行容器
如何分配资源（CPU、内存）
容器崩溃后如何重启
如何扩展应用以应对流量增长
如何进行滚动更新和回滚

Kubernetes 解决了这些问题，它提供了一个声明式的配置方式，让你专注于"想要什么状态"，而不是"如何达到这个状态"。

:::tip 核心优势

自动化部署：声明式配置，K8s 自动维持期望状态
自我修复：容器崩溃自动重启，节点故障自动迁移
水平扩展：根据 CPU/内存使用率自动扩缩容
服务发现与负载均衡：自动分配 IP 和 DNS 名称
滚动更新与回滚：零停机更新，一键回滚 :::

🏗️ Kubernetes 架构

Kubernetes 采用 Master-Worker 架构，分为 Control Plane（控制平面）和 Worker Node（工作节点）。

Control Plane 组件

Control Plane 负责集群的全局决策，包括：

组件	功能描述
API Server	集群的统一入口，所有操作都通过它
etcd	分布式键值存储，保存集群的所有配置和状态
Scheduler	负责将 Pod 调度到合适的 Node
Controller Manager	运行各种控制器，确保集群状态符合期望

Worker Node 组件

Worker Node 负责运行容器化应用：

组件	功能描述
Kubelet	负责 Pod 的生命周期管理，与 API Server 通信
kube-proxy	维护网络规则，实现 Service 的负载均衡
Container Runtime	容器运行时（Docker、containerd、CRI-O）

:::warning 生产环境建议

Control Plane 应该部署在独立的节点上
etcd 应该部署为 3 或 5 节点的集群以保证高可用
Worker Node 数量至少为 2 个以实现冗余 :::

🛠️ 安装 Kubernetes

有多种方式安装 Kubernetes，选择适合你的方案：

kind（推荐开发）
minikube
k3s（轻量级）

kind（Kubernetes in Docker）是在 Docker 容器中运行 Kubernetes 集群的工具，非常适合本地开发和测试。

# 安装 kind
brew install kind  # macOS
# 或下载二进制文件
curl -Lo ./kind https://kind.sigs.k8s.io/dl/v0.20.0/kind-linux-amd64
chmod +x ./kind
mv ./kind /usr/local/bin/kind

# 创建集群
kind create cluster --name my-cluster

# 查看集群信息
kubectl cluster-info

# 删除集群
kind delete cluster --name my-cluster

优点：

启动速度快（~2 分钟）
资源占用少
支持多节点集群

minikube 是在本地运行单节点 Kubernetes 集群的工具。

# 安装 minikube
brew install minikube  # macOS
# 或下载二进制文件
curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64
sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube

# 启动集群
minikube start --driver=docker

# 查看状态
minikube status

# 停止集群
minikube stop

优点：

功能丰富，支持各种插件
文档完善，社区活跃

k3s 是 Rancher 推出的轻量级 Kubernetes 发行版，适合边缘计算和资源受限环境。

# 一键安装 k3s（会自动下载并启动）
curl -sfL https://get.k3s.io | sh -

# 查看节点状态
sudo k3s kubectl get nodes

# 或使用符号链接
sudo ln -s /usr/local/bin/k3s /usr/local/bin/kubectl
kubectl get nodes

优点：

二进制文件小于 100MB
适合 IoT 和边缘场景
生产可用

:::tip 选择建议

本地开发：使用 kind（最快）或 minikube（功能多）
边缘计算：使用 k3s
生产环境：使用 kubeadm、Rancher RKE2、或云厂商托管服务（EKS、GKE、AKS）:::

🎯 第一个 Deployment

让我们部署一个简单的 Nginx 应用：

1. 创建 Deployment

# 使用命令行快速创建
kubectl create deployment nginx --image=nginx:1.25

# 或使用 YAML 文件（推荐）
cat <<EOF > nginx-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.25
        ports:
        - containerPort: 80
EOF

# 应用配置
kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

2. 查看部署状态

# 查看 Deployment
kubectl get deployments

# 查看 Pod
kubectl get pods

# 查看 Pod 详细信息
kubectl describe pod <pod-name>

# 查看 Pod 日志
kubectl logs <pod-name>

输出示例：

NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-deployment   3/3     3            3           2m

NAME                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-deployment-7fb96c846b-2xq9   1/1     Running   0          2m
nginx-deployment-7fb96c846b-5kq8   1/1     Running   0          2m
nginx-deployment-7fb96c846b-9wq7   1/1     Running   0          2m

3. 暴露服务

# 创建 Service
kubectl expose deployment nginx-deployment --port=80 --type=NodePort

# 查看 Service
kubectl get svc

# 访问应用（kind 环境）
kubectl port-forward svc/nginx-deployment 8080:80
# 然后在浏览器访问 http://localhost:8080

🔧 kubectl 基础操作

kubectl 是 Kubernetes 的命令行工具，用于与集群交互。

常用命令速查表

命令	功能	示例
`kubectl get`	列出资源	`kubectl get pods`
`kubectl describe`	查看资源详情	`kubectl describe pod my-pod`
`kubectl logs`	查看日志	`kubectl logs my-pod`
`kubectl exec`	进入容器	`kubectl exec -it my-pod -- bash`
`kubectl apply`	应用配置	`kubectl apply -f file.yaml`
`kubectl delete`	删除资源	`kubectl delete pod my-pod`
`kubectl port-forward`	端口转发	`kubectl port-forward pod/my-pod 8080:80`

实用技巧

# 1. 使用别名简化命令
alias k=kubectl
alias kgp='kubectl get pods'
alias kgs='kubectl get svc'

# 2. 查看所有命名空间的资源
kubectl get pods --all-namespaces
# 或简写
kubectl get pods -A

# 3. 实时监控资源变化
kubectl get pods -w

# 4. 查看资源 YAML 定义
kubectl get pod my-pod -o yaml

# 5. 使用 context 切换集群
kubectl config get-contexts
kubectl config use-context my-cluster

# 6. 自动补全（bash）
source <(kubectl completion bash)
echo "source <(kubectl completion bash)" >> ~/.bashrc

# 7. 查看事件
kubectl get events --sort-by='.lastTimestamp'

# 8. 查看资源使用情况
kubectl top pods
kubectl top nodes

:::tip kubectl 备忘单官方提供了详细的 kubectl 备忘单，建议收藏！:::

📦 核心概念概述

在开始深入之前，了解 Kubernetes 的核心概念非常重要：

概念	说明
Pod	最小部署单元，包含一个或多个容器
Deployment	管理无状态应用的部署和更新
Service	为 Pod 提供稳定的网络访问
ConfigMap	存储非敏感配置数据
Secret	存储敏感信息（密码、Token）
Namespace	逻辑隔离的资源空间
Node	运行 Pod 的物理机或虚拟机
Volume	持久化存储

🎓 下一步学习路径

现在你已经了解了 Kubernetes 的基础知识，建议按以下顺序深入学习：

Pod 与工作负载：理解 Pod 生命周期、各类工作负载（Deployment、StatefulSet、DaemonSet 等）
服务发现与负载均衡：掌握 Service、Ingress、网络策略
配置与密钥管理：学会使用 ConfigMap、Secret、外部密钥管理
Helm 包管理：使用 Helm 简化应用部署
集群运维与排障：掌握节点维护、监控、备份恢复

:::warning 学习建议

动手实践比看书更重要，建议边学边做
使用 kind 或 minikube 搭建本地集群
参考 Kubernetes 官方文档
加入 Kubernetes 中文社区交流 :::

📚 什么是 Kubernetes？​

为什么需要 Kubernetes？​

🏗️ Kubernetes 架构​

Control Plane 组件​

Worker Node 组件​

🛠️ 安装 Kubernetes​

🎯 第一个 Deployment​

1. 创建 Deployment​

2. 查看部署状态​

3. 暴露服务​

🔧 kubectl 基础操作​

常用命令速查表​

实用技巧​

📦 核心概念概述​

🎓 下一步学习路径​

📚 参考资源​