【分布式微服务云原生】K8s(Kubernetes)基本概念和使用方法

Kubernetes简称K8S,是一个强大的开源容器编排平台，用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。它最初由Google设计，并由Cloud Native Computing Foundation（CNCF）维护。以下是Kubernetes的一些基本概念和使用方法。

基本概念

1. 集群（Cluster）

   • Kubernetes集群由一组运行容器化应用程序的节点组成，这些节点可以是物理机或虚拟机。

2. 节点（Node）

   • 节点是集群中的工作机器，负责运行容器化应用程序的Pod。

3. Pod

   • Pod是Kubernetes中的基本部署单元，包含一个或多个容器（通常是Docker容器），这些容器共享网络和存储资源。

4. 容器（Container）

   • 容器是应用程序及其依赖项的轻量级、可移植的封装。

5. 服务（Service）

   • 服务定义了一种访问集群中一组具有相同功能的Pod的方法，无论后端Pod如何变化。

6. 部署（Deployment）

   • 部署是管理Pod副本的声明式更新方式，确保指定数量的Pod副本始终运行。

7. 标签（Label）

   • 标签是用于标识和组织资源的键值对，可以附加到各种Kubernetes资源上。

8. 选择器（Selector）

   • 选择器用于选择具有特定标签的Pod，通常与服务和部署一起使用。

9. 命名空间（Namespace）

   • 命名空间提供了一种将集群资源划分为多个逻辑分区的方式，有助于不同团队或应用程序的资源隔离。

10. 持久卷（Persistent Volume, PV）

    • 持久卷是集群中的一块存储，已经被Kubernetes动态分配给Pod使用。

11. 持久卷声明（Persistent Volume Claim, PVC）

    • PVC是用户对存储的请求，类似于Pod对节点的请求。

12. 入口资源（Ingress）

    • Ingress 管理外部访问集群内服务的HTTP和HTTPS路由。

13. 配置映射（ConfigMap）

    • ConfigMap用于存储配置数据，可以被Pod以环境变量、命令行参数或配置文件的形式使用。

14. 密钥（Secret）

    • Secret用于存储敏感信息，如密码、OAuth令牌和SSH密钥。

使用方法

1. 安装Kubernetes

   • 可以安装生产级的Kubernetes集群，如使用kubeadm、minikube或云服务提供商提供的Kubernetes服务。

2. 部署应用程序

   • 使用kubectl命令行工具或YAML文件部署应用程序。例如，创建Deployment来运行Nginx。

     kubectl create deployment nginx --image=nginx
     

3. 管理资源

   • 使用kubectl管理Pod、Service、Deployment等资源，如查看资源状态。

     kubectl get pods
     

4. 扩展应用程序

   • 使用kubectl scale命令扩展Deployment的副本数量。

     kubectl scale deployment nginx --replicas=3
     

5. 更新应用程序

   • 使用kubectl set image或修改Deployment的YAML定义来更新应用程序的容器镜像。

6. 配置服务

   • 创建Service以访问Deployment中的Pod。

     kubectl expose deployment nginx --type=LoadBalancer --port=80
     

7. 管理配置和存储

   • 使用ConfigMap和Secret来管理应用程序的配置和敏感信息，并使用PVC和PV来持久化存储。

8. 监控和日志

   • 集成监控和日志系统，如Prometheus和ELK Stack，以监控集群和应用程序的性能。

9. 网络策略

   • 定义网络策略以控制Pod之间的通信。

10. 自动化部署

    • 使用CI/CD流水线自动化应用程序的构建、测试和部署过程。

流程图：Kubernetes使用方法

内容汇总表格

类别	名称	说明
基本概念	集群（Cluster）	运行容器化应用程序的节点集合
基本概念	节点（Node）	运行容器化应用程序的机器
基本概念	Pod	包含一个或多个容器的基本部署单元
基本概念	容器（Container）	应用程序及其依赖的轻量级封装
基本概念	服务（Service）	访问一组Pod的方法
基本概念	部署（Deployment）	管理Pod副本的声明式更新方式
基本概念	标签（Label）	用于标识和组织资源的键值对
基本概念	选择器（Selector）	选择具有特定标签的Pod
基本概念	命名空间（Namespace）	将集群资源划分为多个逻辑分区
基本概念	持久卷（PV）	集群中的一块存储
基本概念	持久卷声明（PVC）	用户对存储的请求
基本概念	入口资源（Ingress）	管理外部访问服务的路由
基本概念	配置映射（ConfigMap）	存储配置数据
基本概念	密钥（Secret）	存储敏感信息
使用方法	安装Kubernetes	安装生产级的Kubernetes集群
使用方法	部署应用程序	使用kubectl命令行工具或YAML文件部署应用程序
使用方法	管理资源	使用kubectl管理资源
使用方法	扩展应用程序	使用kubectl scale命令扩展Deployment的副本数量
使用方法	更新应用程序	使用kubectl set image或修改Deployment的YAML定义来更新容器镜像
使用方法	配置服务	创建Service以访问Deployment中的Pod
使用方法	管理配置和存储	使用ConfigMap和Secret管理配置和敏感信息，使用PVC和PV持久化存储
使用方法	监控和日志	集成监控和日志系统以监控集群和应用程序的性能
使用方法	网络策略	定义网络策略以控制Pod之间的通信
使用方法	自动化部署	使用CI/CD流水线自动化应用程序的构建、测试和部署过程

Kubernetes提供了丰富的功能和灵活性，适用于从简单的单容器应用到复杂的多容器应用程序的部署和管理。掌握Kubernetes可以帮助开发者和运维人员更高效地管理容器化应用程序的生命周期。