一、理论知识

1. Kubernetes 资源抽象

• 核心概念：Kubernetes 将所有内容抽象为资源。用户通过操作资源来管理集群。
• 最小管理单元：Pod。Kubernetes 不直接管理容器，而是将容器封装在 Pod 中。
• 管理方式：通常不直接管理 Pod，而是通过 Pod 控制器（如 Deployment）来管理。
• 服务访问：通过 Service 资源实现 Pod 间及服务对外的访问。
• 数据持久化：通过 Volume、PVC、PV 等存储系统实现。

2. 资源管理方式

类型	命令示例	适用环境	优点	缺点
命令式对象管理	kubectl run ...	测试	简单快捷	无法审计、跟踪，只能操作活动对象
命令式对象配置	kubectl create -f ...	开发	可审计、跟踪	项目大时配置文件多，操作麻烦
声明式对象配置	kubectl apply -f ...	生产/开发	支持目录操作，版本控制	意外情况下难以调试

3. Pod 生命周期与架构

• 定义：Pod 是 Kubernetes 创建和管理的最小可部署单元，代表集群中运行的一个进程，拥有唯一 IP。
• 结构：类似“豌豆荚”，包含一个或多个容器（共享 IPC、Network、UTC namespace）。
• 生命周期容器：

• • Init 容器：在应用容器启动前运行，必须成功完成，支持阻塞启动直到满足先决条件。
  • 应用容器：主业务容器。

• 探针 (Probes)：

• • LivenessProbe (存活探针)：判断容器是否运行。失败则杀死容器并根据重启策略重启。
  • ReadinessProbe (就绪探针)：判断容器是否准备好服务请求。失败则从 Service 端点列表中移除 IP。
  • StartupProbe (启动探针)：判断应用是否已启动。成功前禁用其他探针。

4. 常用资源类型

• 工作负载：Pod (po), Deployment (deploy), ReplicaSet (rs), DaemonSet (ds), StatefulSet (sts), Job, CronJob。
• 服务发现：Service (svc), Ingress (ing)。
• 存储：VolumeAttachment, PersistentVolume (pv), PersistentVolumeClaim (pvc)。
• 配置：ConfigMap (cm), Secret。
• 集群：Nodes (no), Namespaces (ns)。

5. YAML 资源清单关键参数

• apiVersion: API 版本 (如 v1, apps/v1)。
• kind: 资源类型 (如 Pod, Deployment)。
• metadata: 元数据 (name, namespace, labels)。
• spec: 详细定义 (containers, image, ports, resources, probes 等)。
• 资源优先级 (QoS)：

• • Guaranteed: limits 与 requests 一致且已设定。
  • Burstable: limits 与 requests 不一致。
  • BestEffort: 未设定资源限制。

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二、操作命令与实操指南

2.1 集群信息与版本查看

# 显示集群客户端与服务端版本信息
kubectl version

# 显示集群控制平面及核心组件运行信息
kubectl cluster-info

2.2 资源基本管理 (CRUD)

# 查看所有 Pod 资源
kubectl get pod

# 查看某个特定 Pod 的详细信息
kubectl get pod <pod_name>

# 以 YAML 格式展示某个 Pod 的配置
kubectl get pod <pod_name> -o yaml

# 查看资源内部详细信息 (包含事件、IP 节点等)
kubectl describe pods <pod_name>

# 查看资源帮助文档 (例如查看 deployment 的字段说明)
kubectl explain deployment
kubectl explain deployment.spec

# 删除资源 (例如删除名为 web 的 deployment)
kubectl delete deployments.apps web

2.3 Pod 的创建与管理

2.3.1 命令式创建 (自主式 Pod，生产不推荐)

# 创建一个名为 testpod 的 Pod，使用 nginx 镜像
kubectl run testpod --image nginx

# 查看 Pod 运行状态及宽格式输出 (显示 IP 和节点)
kubectl get pods -o wide

# 创建一个交互式 Pod (用于调试)
kubectl run -it testpod --image busybox

# 创建一个非交互式 Pod
kubectl run nginxX --image nginx

2.3.2 控制器管理 (推荐方式)

# 创建一个名为 webcluster 的 Deployment 控制器，镜像 nginx，副本数 2
kubectl create deployment webcluster --image nginx --replicas 2

# 查看控制器状态
kubectl get deployments.apps

# 扩容：将 timinglee  deployment 的副本数调整为 6
kubectl scale deployment timinglee --replicas 6

# 缩容：将 timinglee  deployment 的副本数调整为 2
kubectl scale deployment timinglee --replicas 2

2.4 调试与日志管理

# 输出容器在 Pod 中的日志
kubectl logs pods/<pod_name>

# 查看特定容器的日志 (多容器 Pod 场景)
kubectl logs <pod_name> -c <container_name>

# 进入运行中的容器 (交互环境)
kubectl attach pods/<pod_name> -it

# 在运行中的 Pod 中执行指定命令 (例如进入 bash)
kubectl exec -it pods/<pod_name> -- /bin/bash

# 将本机文件复制到 Pod 中
kubectl cp <本地文件路径> <pod_name>:/<容器内路径>

# 将 Pod 中的文件复制到本机
kubectl cp <pod_name>:/<容器内文件路径> <本地文件路径>

2.5 声明式配置 (YAML 部署)

2.5.1 生成与 apply

# 利用命令生成 YAML 模板文件 (dry-run 模式)
kubectl create deployment webcluster --image nginx --dry-run=client -o yaml > webcluster.yml

# 利用 YAML 文件生成资源
kubectl apply -f webcluster.yml

# 利用 YAML 文件删除资源
kubectl delete -f webcluster.yml

2.5.2 标签管理

# 查看 Pod 及其标签
kubectl get pods --show-labels

# 给 Pod 添加标签
kubectl label pods <pod_name> app=lee

# 更改标签 (覆盖现有标签)
kubectl label pods <pod_name> app=webcluster --overwrite

# 删除标签 (将值设为 -)
kubectl label pods <pod_name> app-

2.6 应用版本更新与回滚

# 查看 Deployment 的历史版本
kubectl rollout history deployment <deployment_name>

# 更新控制器镜像版本 (将 myapp 容器镜像更新为 v2)
kubectl set image deployments/<deployment_name> myapp=myapp:v2

# 版本回滚到指定版本 (例如回滚到 revision 1)
kubectl rollout undo deployment <deployment_name> --to-revision 1

2.7 高级配置实操 (YAML 示例)

2.7.1 多容器 Pod 与网络共享

# pod.yml 示例：理解 Pod 间网络整合 (容器间通过 localhost 通信)
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test
  labels:
    run: timinglee
spec:
  containers:
  - image: myapp:v1
    name: myapp1
  - image: busybox:latest
    name: busybox
    command: ["/bin/sh", "-c", "sleep 1000000"]

• 注释：在 busybox 容器中 curl localhost 可访问 myapp1 容器服务，因为同 Pod 容器共享网络 namespace。

2.7.2 资源限制 (QoS 配置)

# pod.yml 示例：设定资源限制 (Guaranteed 类型)
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: myapp:v1
    resources:
      limits:               # 资源使用上限
        cpu: 500m
        memory: 100M
      requests:             # 资源请求保障 (与 limits 一致则为 Guaranteed)
        cpu: 500m
        memory: 100M

2.7.3 存活探针 (Liveness Probe)

# pod.yml 示例：TCP 存活探测
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: myapp:v1
    livenessProbe:
      tcpSocket:            # 检测端口存在性
        port: 8080
      initialDelaySeconds: 3  # 容器启动后等待 3 秒开始探测
      periodSeconds: 1        # 探测间隔 1 秒
      timeoutSeconds: 1       # 超时时间 1 秒

• 注释：若端口不通，kubelet 会杀死容器并根据重启策略重启，状态可能显示 CrashLoopBackOff。

2.7.4 就绪探针 (Readiness Probe)

# pod.yml 示例：HTTP 就绪探测
spec:
  containers:
  - name: myapp
    image: myapp:v1
    readinessProbe:
      httpGet:
        path: /test.html      # 探测路径
        port: 80
      initialDelaySeconds: 1
      periodSeconds: 3

• 注释：若探测失败 (如 404)，Pod 状态为 Running 但 READY 为 0/1，Service 不会将流量转发给该 Pod。需创建对应文件 (如 echo test > /usr/share/nginx/html/test.html) 使其就绪。

2.7.5 Init 容器

# pod.yml 示例：初始化容器
spec:
  initContainers:
  - name: init-myservice
    image: busybox
    command: ["sh", "-c", "until test -e /testfile; do echo waiting for myservice; sleep 2; done"]
  containers:
  - name: myapp
    image: myapp:v1

• 注释：主容器 myapp 会在 init-myservice 成功执行完毕 (即 /testfile 存在) 后才启动。

2.7.6 节点选择与主机网络

# 指定运行节点
spec:
  nodeSelector:
    kubernetes.io/hostname: k8s-node1

# 共享宿主机网络 (不使用 Docker 网桥)
spec:
  hostNetwork: true

• 注释：hostNetwork: true 时，容器直接使用宿主机网络栈，端口冲突风险增加，且同一宿主机无法启动相同端口的第二个副本。