目录

  1. 简介
  2. Kubernetes概述
  3. Kubernetes架构
    • 控制平面
    • 工作节点
  4. 核心组件解析
    • API Server
    • 控制器管理器
    • 调度器
    • etcd
    • kubelet
    • kube-proxy
    • 容器运行时
  5. 资源管理
    • Pod
    • Node
    • Service
    • Deployment
    • ConfigMap
    • Secret
  6. 存储管理
    • 持久卷（PV）
    • 持久卷声明（PVC）
  7. 网络管理
    • 基于IP的负载均衡
    • Service类型
  8. 高可用与故障转移
    • 高可用性设计
    • 故障转移机制
  9. 安全机制
    • 认证与授权
    • 安全上下文
    • 网络、Pod和容器安全
  10. 实践指南
    • 部署Kubernetes集群
    • 部署应用
    • 监控与日志
  11. 总结

1. 简介

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。本文旨在通过深度解析K8s的核心原理，帮助读者轻松入门容器集群管理。

2. Kubernetes概述

Kubernetes提供了一种环境，使得你可以在分布式系统中运行弹性工作负载，同时还能够管理和扩展这些工作负载以满足你的特定需求。

3. Kubernetes架构

3.1 控制平面

控制平面是Kubernetes的大脑，负责集群的管理和调度工作。其核心组件包括：

  • API Server：集群管理的统一入口，提供RESTful API接口。
  • 控制器管理器：负责集群中各种资源的生命周期管理。
  • 调度器：负责将Pod调度到合适的Node上。
  • etcd：分布式键值存储，用于存储集群状态。

3.2 工作节点

工作节点是容器应用真正运行的地方，包含以下组件：

  • kubelet：负责Pod的生命周期管理。
  • kube-proxy：负责服务发现和负载均衡。
  • 容器运行时：负责运行容器，如Docker、rkt等。

4. 核心组件解析

4.1 API Server

API Server是Kubernetes集群管理的统一访问入口，提供RESTful API接口，实现了认证、授权和准入控制等安全功能。

4.2 控制器管理器

控制器管理器负责集群中各种资源的生命周期管理，包括：

  • Pod控制器：负责Pod的生命周期管理。
  • 服务控制器：负责Service的生命周期管理。
  • 命名空间控制器：负责命名空间的生命周期管理。

4.3 调度器

调度器负责将Pod调度到合适的Node上，主要考虑以下因素：

  • Node资源：CPU、内存、存储等。
  • Pod亲和性：将具有亲和性的Pod调度到同一Node。
  • Pod反亲和性：将具有反亲和性的Pod调度到不同的Node。

4.4 etcd

etcd是分布式键值存储，用于存储集群状态，如配置信息、资源对象等。

4.5 kubelet

kubelet是Node上的组件，负责Pod的生命周期管理，包括：

  • 创建、启动、停止Pod。
  • 监控Pod资源使用情况。
  • 与API Server通信。

4.6 kube-proxy

kube-proxy负责服务发现和负载均衡，将访问请求转发到对应的Pod。

4.7 容器运行时

容器运行时负责运行容器，如Docker、rkt等。

5. 资源管理

5.1 Pod

Pod是Kubernetes中最小的调度单位，可以包含一个或多个容器。

5.2 Node

Node是集群中的计算节点，负责运行Pod。

5.3 Service

Service用于暴露Pod，使得外部访问Pod。

5.4 Deployment

Deployment用于管理Pod的副本数，并保证Pod的有序滚动更新。

5.5 ConfigMap

ConfigMap用于存储非敏感配置信息。

5.6 Secret

Secret用于存储敏感配置信息，如密码、密钥等。

6. 存储管理

6.1 持久卷（PV）

PV是Kubernetes集群中的一块网络存储，可以被视为集群级别的资源，用于存储Pod产生的数据。

6.2 持久卷声明（PVC）

PVC是用户