Kubernetes 入门：容器编排从理论到实践

为什么需要 K8s？

Docker 解决了"如何打包应用"，Kubernetes 解决"如何管理成千上万个容器"。

• 自动扩缩容
• 服务发现与负载均衡
• 自动故障恢复
• 滚动更新与回滚
• 配置与密钥管理

核心概念

Pod - 最小调度单元

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-pod
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.21
    ports:
    - containerPort: 80

Deployment - 无状态应用

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: web
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web
    spec:
      containers:
      - name: app
        image: myapp:latest
        ports:
        - containerPort: 8080

Service - 服务发现

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web-service
spec:
  selector:
    app: web
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 8080
  type: ClusterIP  # 内部访问
  # type: LoadBalancer  # 外部访问

ConfigMap - 配置管理

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: app-config
data:
  DATABASE_URL: "postgres://db:5432/app"
  LOG_LEVEL: "info"

Secret - 敏感信息

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: db-secret
type: Opaque
stringData:
  password: "my-secret-password"

常用命令

# 查看资源
kubectl get pods
kubectl get deployments
kubectl get services
kubectl get all

# 创建资源
kubectl apply -f deployment.yaml
kubectl create -f configmap.yaml

# 查看日志
kubectl logs <pod-name>
kubectl logs -f <pod-name>  # 实时

# 进入容器
kubectl exec -it <pod-name> -- /bin/bash

# 扩缩容
kubectl scale deployment web --replicas=5

# 滚动更新
kubectl set image deployment/web app=myapp:v2
kubectl rollout status deployment/web
kubectl rollout undo deployment/web  # 回滚

# 调试
kubectl describe pod <pod-name>
kubectl top pods  # 资源使用

架构组件

• API Server: 集群入口
• etcd: 分布式存储
• Scheduler: 调度 Pod
• Controller Manager: 控制器
• Kubelet: 节点代理
• Kube-proxy: 网络代理
• Ingress: 外部访问入口

实际部署流程

# 1. 构建镜像
docker build -t myapp:v1 .

# 2. 推送镜像
docker push myregistry.com/myapp:v1

# 3. 编写 YAML
# deployment.yaml, service.yaml, configmap.yaml

# 4. 部署应用
kubectl apply -f .

# 5. 验证部署
kubectl get pods
kubectl get services

# 6. 访问应用
kubectl port-forward svc/web-service 8080:80

最佳实践

1. 资源限制：设置 requests/limits
2. 健康检查：配置 liveness/readiness probe
3. 标签规范：统一的 label 命名
4. 命名空间：隔离不同环境
5. Helm Charts：包管理简化部署

总结

K8s 是云原生时代的操作系统。掌握核心概念，实践部署流程，开启容器编排之旅！