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kubernetes（序）

news 2025/8/16 15:09:58

1.1 资源管理介绍（Kubernetes 世界观）

  1. 一切皆资源
    在 Kubernetes 中，集群里所有要管理的“东西”都被抽象成一种“资源（Resource）”。
    例如：Pod、Deployment、Service、ConfigMap、PV、PVC、Secret、Ingress、Namespace ……

  2. 集群即平台
    Kubernetes 本质是一个 分布式集群操作系统。
    用户只需要“声明”自己想要什么资源、什么状态，K8s 控制平面会努力把实际状态逼近声明状态。

  3. 服务 = 容器 × Pod × 控制器

    • 你写的业务代码最终会以 容器镜像 的形式运行。

    • 但 K8s 并不直接管理容器，而是把容器封装进 Pod。

    • 人一般不会直接创建/删除 Pod，而是使用 Pod 控制器（Deployment、StatefulSet、DaemonSet、Job、CronJob 等）去保持副本数、滚动升级、故障自愈。

  4. 如何访问 Pod 里的服务？
    通过 Service 资源实现稳定的虚拟 IP（ClusterIP）、节点端口（NodePort）或负载均衡（LoadBalancer）。

  5. 如何让数据持久化？
    通过 PersistentVolume（PV） 和 PersistentVolumeClaim（PVC） 将外部存储（NFS、Ceph、云盘等）挂进 Pod。

用一句话总结：
“在 Kubernetes 里，所有操作都是对资源的增删改查；
所有资源最终让 容器在 Pod 里运行，并通过 Service 对外提供持久、可靠的服务。”

1.2 资源管理方式（三种范式）

范式对资源的操作风格适用场景优点缺点
命令式对象管理（Imperative Object Management）一行命令直接“干”临时调试、CI/CD 临时脚本简单直给，无需文件不可审计、不可回滚、难复现
命令式对象配置（Imperative Object Configuration）先把期望状态写 YAML，再 kubectl create/patch/delete -f xxx.yaml开发环境、小项目有文件、可版本控制文件一多就痛苦，需要手动指定动作
声明式对象配置（Declarative Object Configuration）只写 YAML，不指定动作，kubectl apply -f 目录/ 让 K8s 自己 diff & reconcile生产、大型 GitOps支持目录级操作，天然支持 Git 版本 & 回滚，最符合 K8s 设计理念初学时排错略麻烦

1.2.1 命令式对象管理详解

kubectl 是 Kubernetes 的“瑞士军刀”。
语法模板：

kubectl [command] [TYPE] [NAME] [flags]

  • command：对资源做什么
    create | get | describe | delete | exec | logs | rollout | scale | expose ...

  • TYPE：资源类型
    pod | deployment | service | ingress | configmap | secret | pvc ...

  • NAME：对象名称，区分大小写

  • flags：额外参数
    -n namespace -o yaml|json|wide --record --force ...

常用示例（命令式对象管理）

# 1. 临时跑一个 Nginx Pod
kubectl run nginx-pod --image=nginx:1.25 --port=80# 2. 查看所有 Pod
kubectl get pod -A# 3. 查看单个 Pod 详情（默认格式）
kubectl get pod nginx-pod# 4. 查看单个 Pod 详情（YAML 格式）
kubectl get pod nginx-pod -o yaml# 5. 进入 Pod 容器
kubectl exec -it nginx-pod -- /bin/bash# 6. 删除 Pod
kubectl delete pod nginx-pod

1.2.2 资源类型 & 速查表

查看集群支持的全部资源

kubectl api-resources

输出列解释：

  • NAME：资源名称（复数，用于命令）

  • SHORTNAMES：简写（如 po 代表 pods）

  • APIGROUP：API 组

  • NAMESPACED：是否受命名空间隔离

  • KIND：YAML 里的 kind 字段

高频资源速记

资源简写KIND核心作用
podspoPod最小调度单元
deploymentsdeployDeployment无状态副本控制
servicessvcService稳定虚拟 IP + 负载均衡
ingressesingIngress7 层路由
configmapscmConfigMap配置中心
secretsSecret敏感配置
persistentvolumespvPersistentVolume集群级存储
persistentvolumeclaimspvcPersistentVolumeClaim命名空间级存储申请
namespacesnsNamespace逻辑隔离
nodesnoNode集群工作节点
daemonsetsdsDaemonSet每节点一个副本
statefulsetsstsStatefulSet有状态副本
jobsJob一次性任务
cronjobscjCronJob定时任务

以下实验都建立在k8s和harbor仓库搭建好的情况下做（不会的可以看我前面的文章去做）

1.2.3 命令式对象配置 & 声明式对象配置实战

1) 命令式对象配置示例

# nginx-deploy.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: nginx-deploy
spec:replicas: 2selector:matchLabels:app: nginxtemplate:metadata:labels:app: nginxspec:containers:- name: nginximage: nginx:1.25ports:- containerPort: 80
# 创建
kubectl create -f nginx-deploy.yaml# 更新镜像
kubectl patch deploy nginx-deploy -p '{"spec":{"template":{"spec":{"containers":[{"name":"nginx","image":"nginx:1.26"}]}}}}'# 删除
kubectl delete -f nginx-deploy.yaml

2) 声明式对象配置示例

# 首次或后续更新都用 apply，K8s 会自动 diff
kubectl apply -f nginx-deploy.yaml# 回滚（利用 Git）
git checkout <旧版本>
kubectl apply -f nginx-deploy.yaml
3）查看集群版本与信息
# 显示客户端与服务端版本
[root@k8s-master ~]# kubectl version
Client Version: v1.30.0
Kustomize Version: v5.0.4-0.20230601165947-6ce0bf390ce3
Server Version: v1.30.0# 显示控制平面及核心DNS地址
[root@k8s-master ~]# kubectl cluster-info
Kubernetes control plane is running at https://172.25.254.100:6443
CoreDNS is running at https://172.25.254.100:6443/api/v1/namespaces/kube-system/services/kube-dns:dns/proxy
4）Deployment 快速创建与查询
# 创建名为 webcluster 的 Deployment，镜像 nginx，副本数 2
[root@k8s-master ~]# kubectl create deployment webcluster --image nginx --replicas 2# 查询 Deployment 状态
[root@k8s-master ~]# kubectl get deployments.apps
NAME        READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
webcluster  2/2     2            2           12s
5）资源字段自助查询
# 查看 Deployment 资源整体解释
[root@k8s-master ~]# kubectl explain deployment# 深入查看 Deployment.spec 字段说明
[root@k8s-master ~]# kubectl explain deployment.spec
...
replicas <integer>     # 目标副本数
...
4）在线编辑与补丁扩缩容
# 交互式编辑 Deployment（修改 replicas 为 2）
[root@k8s-master ~]# kubectl edit deployments.apps webcluster
# 将 spec.replicas 改为 2 后保存退出# 使用 patch 命令将副本数改为 4
[root@k8s-master ~]# kubectl patch deployments.apps webcluster -p '{"spec":{"replicas":4}}'
deployment.apps/webcluster patched# 验证
[root@k8s-master ~]# kubectl get deployments.apps
NAME        READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
webcluster  4/4     4            4           2m
5）删除资源
# 删除指定 Deployment
[root@k8s-master ~]# kubectl delete deployments.apps webcluster
deployment.apps "webcluster" deleted# 确认已清空
[root@k8s-master ~]# kubectl get deployments.apps
No resources found in default namespace.

1.2.4 运行与调试命令示例

1）运行单个 Pod
[root@k8s-master ~]# kubectl run testpod --image nginx
pod/testpod created[root@k8s-master ~]# kubectl get pods
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
testpod   1/1     Running   0          7s
2）端口暴露与访问验证
# 查看当前 Service
[root@k8s-master ~]# kubectl get services
NAME         TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   2d14h# 将 testpod 暴露为 ClusterIP 服务
[root@k8s-master ~]# kubectl expose pod testpod --port 80 --target-port 80
service/testpod exposed# 获取 ClusterIP 并访问
[root@k8s-master ~]# kubectl get services
NAME         TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
testpod      ClusterIP   10.106.78.42   <none>        80/TCP    18s[root@k8s-master ~]# curl 10.106.78.42
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
...
3）查看资源详情与日志
# 查看 Pod 详细信息
[root@k8s-master ~]# kubectl describe pods testpod# 查看容器日志
[root@k8s-master ~]# kubectl logs pods/testpod
/docker-entrypoint.sh: /docker-entrypoint.d/ is not empty, will attempt to perform configuration
...
10.244.0.0 - - [29/Aug/2024:05:41:11 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 615 "-" "curl/7.76.1" "-"
4）交互/非交互模式运行
# 交互式运行 busybox（Ctrl+P Q 退出不停止）
[root@k8s-master ~]# kubectl run -it debug --image busybox
/ ## 非交互式运行 nginx
[root@k8s-master ~]# kubectl run nginx --image nginx# 进入已运行的容器
[root@k8s-master ~]# kubectl exec -it pods/nginx -- /bin/bash
root@nginx:/#
5）文件双向复制
# 拷贝本地文件到 Pod
[root@k8s-master ~]# kubectl cp anaconda-ks.cfg nginx:/# 从 Pod 拷贝文件到本地
[root@k8s-master ~]# kubectl cp nginx:/anaconda-ks.cfg ./anaconda-ks.cfg
tar: Removing leading `/' from member names

1.2.5 高级命令示例（YAML 与标签管理）

1）一键生成 YAML 模板
# 生成 Deployment YAML 模板
[root@k8s-master ~]# kubectl create deployment webcluster \--image nginx --replicas 2 \--dry-run=client -o yaml > webcluster.yml# 查看模板
[root@k8s-master ~]# cat webcluster.yml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:labels:app: webclustername: webcluster
spec:replicas: 2selector:matchLabels:app: webclustertemplate:metadata:labels:app: webclusterspec:containers:- image: nginxname: nginx# 应用模板
[root@k8s-master ~]# kubectl apply -f webcluster.yml
deployment.apps/webcluster created# 清理
[root@k8s-master ~]# kubectl delete -f webcluster.yml
2）标签管理实战
# 创建 Pod 并查看默认标签
[root@k8s-master ~]# kubectl run nginx --image nginx
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods --show-labels
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
nginx   1/1     Running   0          12s   run=nginx# 追加标签
[root@k8s-master ~]# kubectl label pods nginx app=lee
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods --show-labels
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
nginx   1/1     Running   0          57s   app=lee,run=nginx# 修改标签
[root@k8s-master ~]# kubectl label pods nginx app=webcluster --overwrite# 删除标签
[root@k8s-master ~]# kubectl label pods nginx app-
3）Deployment 控制器与标签关系演示
# 观察 Deployment 管理的 Pod 标签
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods --show-labels
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
webcluster-7c584f774b-66zbd   1/1     Running   0          2m10s   app=webcluster,pod-template-hash=7c584f774b
webcluster-7c584f774b-9x2x2   1/1     Running   0          35m     app=webcluster,pod-template-hash=7c584f774b# 手动删除某 Pod 的 `app` 标签 → Deployment 立即重建
[root@k8s-master ~]# kubectl label pods webcluster-7c584f774b-66zbd app-
[root@k8s-master ~]# kubectl get pods --show-labels
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
webcluster-7c584f774b-9x2x2   1/1     Running   0          36m     app=webcluster,pod-template-hash=7c584f774b
webcluster-7c584f774b-hgprn   1/1     Running   0          2s      app=webcluster,pod-template-hash=7c584f774b

小结速记表

操作一句话命令
创建 Deploy+2 副本kubectl create deployment d --image nginx --replicas 2
暴露 80 端口kubectl expose deployment d --port 80
扩副本到 4kubectl patch deploy d -p '{"spec":{"replicas":4}}'
生成干净 YAMLkubectl create deploy d --image nginx --dry-run=client -o yaml > d.yml
进入容器kubectl exec -it podName -- /bin/bash
复制文件kubectl cp local/path pod:/path

2. 什么是 Pod（Pod 101）

一句话：Pod 是 Kubernetes 里「最小可部署单元」，一个 Pod 就是集群里「一个进程」的具象化。

  • 每个 Pod 拥有 独立 IP，内部可包含 一个或多个容器（最常见的是 Docker）。

  • 类比豌豆荚：同一个荚里的豆子（容器）共享 IPC、Network、UTC namespace。

  • 生命周期极短，不要直接生产使用——始终通过 控制器 来托管。

2.1 创建自主式 Pod（仅学习/调试用）

维度说明
优点灵活、教学友好、一次性验证快
缺点无自愈、无滚动更新、无扩缩容、无版本管理 → 生产严禁
# 查看当前无 Pod
kubectl get pods
# No resources found in default namespace.# 手动创建自主式 Pod
kubectl run timinglee --image nginx
# pod/timinglee created# 验证运行
kubectl get pods -o wide
# NAME        READY   STATUS    IP           NODE
# timinglee   1/1     Running   10.244.1.17  k8s-node1

2.2 用控制器管理 Pod（生产唯一推荐）

能力自主式 Pod控制器托管
故障自愈❌✅ 自动重建
水平扩缩❌✅ scale 一键完成
滚动更新❌✅ 零停机发布
声明式配置❌✅ YAML 即真理

2.2.1 创建 & 暴露

# 创建 Deployment（控制器）
kubectl create deployment timinglee --image nginx# 查看 Pod（由控制器自动生成）
kubectl get pods
# timinglee-859fbf84d6-mrjvx   1/1   Running

2.2.2 扩缩容实战

# 扩容到 6 副本
kubectl scale deployment timinglee --replicas 6
kubectl get pods
# 瞬间出现 6 个 Pod，调度到不同节点# 缩容回 2 副本
kubectl scale deployment timinglee --replicas 2

2.3 应用版本更新（滚动发布 & 回滚）

2.3.1 创建 v1 版本

# 1. 创建 Deployment（v1 镜像）
kubectl create deployment timinglee --image myapp:v1 --replicas 2# 2. 暴露为 Service
kubectl expose deployment timinglee --port 80 --target-port 80
kubectl get svc
# timinglee   ClusterIP   10.110.195.120   80/TCP# 3. 访问验证
curl 10.110.195.120
# Hello MyApp | Version: v1

2.3.2 滚动更新 → v2

# 1. 升级镜像（滚动更新执行中）
kubectl set image deployments/timinglee myapp=myapp:v2
# deployment.apps/timinglee image updated# 2. 观察历史
kubectl rollout history deployment timinglee
# REVISION 1  <none>
# REVISION 2  <none># 3. 验证 v2
curl 10.110.195.120
# Hello MyApp | Version: v2

2.3.3 一键回滚

# 回滚到 REVISION 1
kubectl rollout undo deployment timinglee --to-revision 1# 再次验证已回到 v1
curl 10.110.195.120
# Hello MyApp | Version: v1

速记卡片

任务命令
创建控制器kubectl create deployment d --image=app:v1
暴露服务kubectl expose deployment d --port 80
扩容kubectl scale deployment d --replicas N
升级镜像kubectl set image deployment/d app=app:v2
回滚版本kubectl rollout undo deployment d --to-revision 1
查看历史kubectl rollout history deployment d
2.4.1 为什么 YAML 是生产刚需
维度命令式声明式 YAML
可读一行数十个参数结构化一目了然
版本控制无Git 直接 diff/回滚
自动化人肉脚本CI/CD 直接 kubectl apply -f
多人协作口口相传Merge Request 评审

一句话：“写 YAML = 把集群当 Git 仓库用”。

2.4.2 资源清单字段速查表
字段类型说明 & 典型取值
apiVersionstring核心 API：v1；Deployment：apps/v1
kindstring资源类型：Pod / Deployment / Service …
metadata.namestring必须唯一，同一命名空间下不可重名
metadata.namespacestring默认 default，建议显式指定
spec.containers[].namestring容器名称，同一 Pod 内唯一
spec.containers[].imagestring镜像全名，如 nginx:1.25-alpine
spec.containers[].imagePullPolicyenumAlways / IfNotPresent / Never
spec.containers[].ports[].containerPortint容器内监听端口
spec.containers[].resources.limits.cpustring上限，如 500m（0.5 核）
spec.containers[].resources.requests.memorystring起步内存，如 128Mi
spec.restartPolicyenumAlways / OnFailure / Never
spec.nodeSelectorobject调度约束，如 disk: ssd
spec.hostNetworkbooltrue 时共享宿主机网络 （慎用）
spec.imagePullSecrets[].namestring拉取私有镜像用的 Secret 名称
2.4.3 在线文档 & 提示
# 任何字段都能自助查看
kubectl explain pod.spec.containers
kubectl explain deployment.spec.strategy
2.4.4 编写示例
2.4.4.1 单个容器 Pod（最简模板）
# 1. 导出干净模板
kubectl run timinglee --image myapp:v1 --dry-run=client -o yaml > pod.yml
# 2. 保留最核心字段即可
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:labels:run: timingleename: timinglee
spec:containers:- image: myapp:v1name: timinglee
# 3. 一键运行
kubectl apply -f pod.yml
kubectl get pods -l run=timinglee

2.4.4.2 多容器 Pod（端口冲突示例）

⚠️ 注意：
同一 Pod 内 容器端口不能重复，否则后启动容器会 CrashLoopBackOff。

# 错误示例：两个 nginx 都监听 80
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: timinglee
spec:containers:- image: nginx:latestname: web1- image: nginx:latestname: web2

运行结果：

kubectl get pods
# timinglee   1/2   Error   ... bind():80 failed (98: Address already in use)

2.4.4.3 多容器 Pod（正确姿势）
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:labels:run: timingleename: timinglee
spec:containers:- image: nginx:latestname: web1ports:- containerPort: 80- image: busybox:latestname: busyboxcommand: ["/bin/sh","-c","sleep 1000000"]
kubectl apply -f pod.yml
kubectl get pods -w
# timinglee   2/2   Running   0          19s

一键模板速记

场景命令
导出单 Pod 模板kubectl run mypod --image nginx --dry-run=client -o yaml > pod.yml
导出 Deployment 模板kubectl create deploy mydep --image nginx --replicas 3 --dry-run=client -o yaml > dep.yml
验证语法kubectl apply --dry-run=client -f pod.yml
应用并持续观察kubectl apply -f pod.yml && kubectl get pods -l run=mypod -w

2.4.4.3 示例3：理解 Pod 内网络整合

结论先行：同一个 Pod 的所有容器共享 Network Namespace → IP 一样、端口空间一样、localhost 互通。

# pod.yml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:labels:run: timingleename: test
spec:containers:- image: myapp:v1name: myapp1                    # 80 端口- image: busyboxplus:latestname: busyboxpluscommand: ["/bin/sh","-c","sleep 1000000"]
kubectl apply -f pod.yml
kubectl get pods
# NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
# test   2/2     Running   0          8s# 在 busyboxplus 容器里直接 curl localhost:80，成功证明网络共享
kubectl exec test -c busyboxplus -- curl -s localhost
# Hello MyApp | Version: v1 | <a href="hostname.html">Pod Name</a>

2.4.4.4 示例4：端口映射（hostPort）

hostPort 把容器端口直接映射到 宿主机端口，同一宿主机只能有一个实例。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:labels:run: timingleename: test
spec:containers:- image: myapp:v1name: myapp1ports:- name: httpcontainerPort: 80hostPort: 80          # 宿主机 80 → 容器 80protocol: TCP
kubectl apply -f pod.yml
kubectl get pods -o wide
# NAME   READY   STATUS    IP           NODE
# test   1/1     Running   10.244.1.2   k8s-node1# 直接访问宿主机即可看到服务
curl k8s-node1.timinglee.org
# Hello MyApp | Version: v1

2.4.4.5 示例5：环境变量注入

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:labels:run: timingleename: test
spec:containers:- image: busybox:latestname: busyboxcommand: ["/bin/sh","-c","echo $NAME; sleep 3000000"]env:- name: NAMEvalue: timinglee
kubectl apply -f pod.yml
kubectl logs test busybox
# timinglee

2.4.4.6 示例6：资源限制 & QoS 优先级

QoS 三级优先级：Guaranteed > Burstable > BestEffort

配置方式QoS 类型描述
limits = requestsGuaranteed最高保障
只设 requests/limits 不一致Burstable中等弹性
两者皆无BestEffort最低优先级、最先被驱逐
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: test
spec:containers:- image: myapp:v1name: myappresources:limits:               # 上限cpu: "500m"memory: "100Mi"requests:             # 下限 = 上限 → Guaranteedcpu: "500m"memory: "100Mi"
kubectl apply -f pod.yml
kubectl describe pod test | grep -A2 "QoS Class"
# QoS Class:                   Guaranteed

2.4.4.7 示例7：容器启动管理（restartPolicy）

策略含义
Always（默认）任何退出都重启
OnFailure仅异常退出重启
Never不重启
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:labels:run: timingleename: test
spec:restartPolicy: Alwayscontainers:- image: myapp:v1name: myapp
kubectl apply -f pod.yml
kubectl get pods -o wide
# NAME   READY   STATUS    IP           NODE
# test   1/1     Running   10.244.2.3   k8s-node2# 在 node2 手动杀掉容器模拟故障
docker rm -f ccac1d64ea81# 观察 Pod 自动重启
kubectl get pods
# test   1/1   Running   1 (2s ago)   2m

2.4.5 本节速查表

场景YAML 片段
网络共享同一 ports / localhost
端口映射hostPort: 宿主机端口
环境变量env: [{name: KEY, value: VAL}]
资源限制resources: {limits: {...}, requests: {...}}
重启策略restartPolicy: Always/OnFailure/Never

2.4.4.8 示例8：选择运行节点（nodeSelector）

原理：通过节点标签把 Pod 强制调度到指定机器，常用于 GPU、磁盘类型、地域隔离等场景。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:labels:run: timingleename: test
spec:nodeSelector:                    # 调度约束kubernetes.io/hostname: k8s-node1restartPolicy: Alwayscontainers:- image: myapp:v1name: myapp
kubectl apply -f pod.yml
kubectl get pods -o wide
# NAME   READY   STATUS    IP           NODE        ...
# test   1/1     Running   10.244.1.5   k8s-node1   👈 固定在 node1

2.4.4.9 示例9：共享宿主机网络（hostNetwork）

原理：hostNetwork: true 让 Pod 直接使用宿主机网络栈，Pod IP = 宿主机 IP；适用于网络性能敏感或需要监听宿主机端口的服务。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:labels:run: timingleename: test
spec:hostNetwork: true            # 关键开关restartPolicy: Alwayscontainers:- image: busybox:latestname: busyboxcommand: ["/bin/sh","-c","sleep 100000"]
kubectl apply -f pod.yml
kubectl exec -it pods/test -c busybox -- /bin/sh
/ # ifconfig | grep 172.25
eth0: ... inet addr:172.25.254.20 ...   👈 与宿主机完全一致
/ # exit

⚠️ 注意

  1. 同一宿主机只能运行 一个 实例（端口/网络冲突）。

  2. DNS、Service 环境变量不会自动注入，需要手动配置。

  3. 生产慎用，建议用 NodePort / HostPort 替代。

http://www.lryc.cn/news/622364.html

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