带你一步一步摸索k8s

带你一步一步摸索k8s

前提：

注：本文主要来源于作者在学习k8s的过程中的理解以及感悟

本文主要以作者的学习总结以及本人的理解来解释k8s

若有错误请指正！！

好，话不多说，我们开始（￣︶￣）↗　

k8s是什么？

这个是k8s的图标

上面就是k8s的图标，是不是看上去很像海盗船的船舵，没错，Kubernetes 这个名字源于希腊语，意为“舵手”或“飞行员”。k8s 这个缩写是因为 k 和 s 之间有八个字符的关系。而且是谷歌“藏了多年的秘密武器”——-Borg 系统的开源版本

好，现在我们知道了这个就是k8s，那我为什么需要k8s呢？我的虚拟机弄的好好的，怎么就要用k8s用docker容器呢？别着急，我们接着往下看

为什么需要k8s？

我们都知道写完软件之后需要进行部署，让我们先了解技术的进化之旅

1.传统物理部署

在很久很久以前（bushi），我们还是将软件直接部署到物理机上，这样的话不需要其他的技术干预，但是呢，关于资源的分配难以控制，因为都在一个物理机上，资源共享，会不可避免的产生资源竞争，程序之间会互相影响。不是说因为资源不隔离嘛，那我就隔离不就好了，所以虚拟化部署就出现了。

2.虚拟化部署

虚拟化部署就是在传统物理机的情况下，将物理机虚拟化成多个虚拟机，这样每个虚拟机的资源就隔离了，问题不就解决了吗，但是随着物联网的发展，虚拟化的技术也开始力不从心，每一个虚拟机都有一个操作系统，这个资源不就浪费了吗，那该怎么办呢？那我所有的运行需要的基本资源比如：操作系统，我全部封装起来共用，这样不就解决浪费问题了吗，所以容器化部署就出现了。

3.容器化部署

可以理解为轻量化的虚拟技术，就是每个容器都有自己的文件系统以及资源，但是共享操作系统。因此效率更高，损耗更少。

好了，我们知道了容器化部署是我们现在的主流，那新的问题就来了，如果我的一个容器挂了，怎么去快速新增一个新的容器来顶替呢？或者，如果我的并发量很大的时候，我怎么横向增加容器呢？

以上这些问题统称为“容器编排”问题，因为有这些问题，所以就有了容器编排工具，到这里我想你应该知道了，没错，k8s就是目前主流的容器编排工具。

所以k8s的出现就是为了解决容器编排问题，并且还提供一些额外的功能去便利我们对容器的部署以及管理，主要功能如下：

• 自我修复：一旦某一个容器崩溃，能够在1秒中左右迅速启动新的容器
• 弹性伸缩：可以根据需要，自动对集群中正在运行的容器数量进行调整
• 服务发现：服务可以通过自动发现的形式找到它所依赖的服务
• 负载均衡：如果一个服务起动了多个容器，能够自动实现请求的负载均衡
• 版本回退：如果发现新发布的程序版本有问题，可以立即回退到原来的版本
• 存储编排：可以根据容器自身的需求自动创建存储卷

好了，我们了解了为啥有k8s以及k8s的基础功能和它出现的目的，接下来，让我们仔细了解一下k8s当中的一些组件以及内部构造

k8s集群构造以及组件

k8s组件

我先通过一个概念来引入k8s集群的组件，首先我想各位学过redis和mysql的话应该都了解“主从”这个概念，就是主节点和从节点，k8s集群也是如此，主节点为“master”，从节点为“node”，master也叫控制节点，node也叫工作节点，其中

master负责集群的控制平面，负责集群的决策 ( 管理 )，而node则负责集群的数据平面，负责为容器提供运行环境 ( 干活 )，这下就清晰多了吧。

在master当中有几个重要的组件（现在知道有这些组件即可，混个眼熟后续使用之后慢慢就理解了）

ApiServer : 资源操作的唯一入口，接收用户输入的命令，提供认证、授权、API注册和发现等机制

Scheduler : 负责集群资源调度，按照预定的调度策略将 Pod 调度到相应的 node 节点上

ControllerManager : 负责维护集群的状态，比如程序部署安排、故障检测、自动扩展、滚动更新等

Etcd ：负责存储集群中各种资源对象的信息，相当于 K8S 的数据库

在node中也有几个对应重要的组件

Kubelet : 负责维护容器的生命周期，即通过控制docker，来创建、更新、销毁容器

KubeProxy : 负责提供集群内部的服务发现和负载均衡

Container runtime：负责镜像管理以及 Pod 和容器的真正运行（CRI）例如（docker）

以上就是k8s集群中的基础组件以及架构，也可以结合下面的图片进行理解

上图就是k8s的基本工作流程

我将举一个例子来解释k8s的基本工作机制，该例子来源于阿里云社区中的一篇文章中，例子如下

以部署一个 nginx 服务来说明 kubernetes 系统各个组件调用关系：

1. 首先要明确，一旦 kubernetes 环境启动之后，master 和 node 都会将自身的信息存储到 etcd 数据库中；
2. 一个 nginx 服务的安装请求会首先被发送到 master 节点的 apiServer 组件；
3. apiServer 组件会调用 scheduler 组件来决定到底应该把这个服务安装到哪个 node 节点上，在此时，它会从 etcd 中读取各个 node 节点的信息，然后按照一定的算法进行选择，并将结果告知 apiServer；
4. apiServer 调用 controller-manager 去调度 Node 节点安装 nginx 服务；
5. kubelet 接收到指令后，会通知 docker，然后由 docker 来启动一个 nginx 的 pod，pod 是 kubernetes 的最小操作单元，容器必须跑在 pod 中；
6. 当Pod启动后，一个 nginx 服务就运行了，如果需要访问 nginx，就需要通过 kube-proxy 来对 pod 产生访问的代理

这样，外界用户就可以访问集群中的 nginx 服务了

了解了k8s的基本组件，再来看看k8s的基础架构

k8s基本架构

大概分为以下几层

生态系统层：在接口层之上的庞大容器集群管理调度的生态系统，可以划分为两个范畴：

Kubernetes 外部：日志、监控、配置管理、CI、CD、Workflow、FaaS、OTS 应用、ChatOps 等

Kubernetes 内部：CRI、CNI、CVI、镜像仓库、Cloud Provider、集群自身的配置和管理等

就像是你的手机里的应用商店，下载高德地图就可以进行导航，但是你的手机并不需要内置地图数据

接口层：顾名思义，简单来说就是“遥控器”，你可以通过kubectl命令去操控集群，比如你想看你的命名空间下有哪些容器，可以直接使用 kubectl get pods -n <命名空间>即可，直接使用命令行工具

管理层：就像是“任务管理器+防火墙”，会监控你的CPU等资源是否够用，在遇到流量暴增的时候会自动进行扩容操作，而且也会设置权限，比如普通用户不能删除系统文件等

应用层：启动你部署的应用，并且会分配路径以及进行负载均衡操作，就比如：你安装微信后，系统自动分配一个账号（类似服务发现），好友通过这个账号找到你。

核心层：Kubernetes 最核心的功能，对外提供 API 构建高层的应用，对内提供插件式应用执行环境。就像你买电脑时不用关心主板怎么设计，直接用它的接口插鼠标、键盘就行

然后我再用一个通俗的例子解释：

想象你要开一家奶茶店（相当于部署应用）：

1. ​​核心层​​是店铺的营业执照和基础水电（必须要有）。
2. ​​应用层​​是制作奶茶的设备和小程序点单系统（让顾客能下单）。
3. ​​管理层​​是店长，负责监控销量、自动补货原料、管理员工权限。
4. ​​接口层​​是收银台的POS机，店员用它操作整个系统。
5. ​​生态系统​​是外卖平台、会员系统等第三方合作，帮你扩大生意。

通过这种分层设计，K8s既能保证核心稳定，又能灵活扩展新功能

以上就是所有我在学习中对于k8s的理解，下面我会给出，k8s中比较重要的一些概念名词的解释总结，这样可以让我在学习k8s的时候不会觉得很抽象。

k8s核心概念以及专业术语

一、基础概念

Pod：

是什么：最小的部署单元，通常包括一个主容器以及多个辅助容器（例如日志收集器）

作用：容器之间共享网络、存储和生命周期，适合紧密工作的容器组

举个栗子：部署web应用+日志收集器在一个Pod，共享日志文件

Node（节点）：

是什么：k8s集群中的工作机器，负责运行Pods

作用：与master保持通讯，管理pods的生命周期（kubelet），以及处理网络规则(kube-proxy)

NameSpace（命名空间）：

作用：隔离Pods的运行环境，类似于“虚拟文件夹”。

常用场景：区别开发/测试/生产环境。

我的理解：每个namespace下可以有多个不同的pod，开发环境有开发环境的pod，测试有测试的pod，所以使用namespace进行分隔，这样可以很好的防止互相干扰

Label（标签）：

是什么：键值对标签，用来标记资源（pod，service）

​用途​​：筛选资源（如“env=prod”筛选生产环境Pod）

二、部署与管理

Deployment：

作用：声明式管理生成Pods，只需要在deployment中描述你期望的Pod的状态，就会自动更新Pod的状态（适用于无状态应用）

举个栗子​​：定义Web应用需要3个副本，K8s自动维护Pod数量，自动的进行扩容和缩容并且支持版本更新和回滚

​​ReplicaSet：

是什么​​：Deployment的底层实现，确保指定数量的Pod副本运行

联动关系​​：Deployment控制ReplicaSet，ReplicaSet控制Pod

StatefulSet：

适用场景​​：管理有状态应用（如数据库），保障Pod唯一性和持久存储

三、​​网络与访问​

Service：

作用​​：为一组Pod提供稳定访问入口（如负载均衡），Service可以将多个Pod绑定到一个DNS名称或IP地址上，从而允许其他应用程序通过该名称或地址访问这些Pod

service 有如下四种类型，默认是ClusterIP：

• ClusterIP: 默认类型，自动分配一个仅集群内部可以访问的虚拟IP
• NodePort: 在ClusterIP基础上为Service在每台机器上绑定一个端口，这样就可以通过 NodeIP:NodePort 来访问该服务
• LoadBalancer: 在NodePort的基础上，借助cloud provider创建一个外部的负载均衡器，并将请求转发到 NodeIP:NodePort
• ExternalName: 将服务通过DNS CNAME记录方式转发到指定的域名

​Ingress：

功能​​：外部流量统一入口，支持HTTP路由（如根据域名分发请求）

四、​​存储管理​

Volume（卷）：

作用​​：为Pod提供持久化存储（如数据库数据）

类型​​：本地存储、NFS、云存储（如AWS EBS）

PersistentVolume（PV）

是什么​​：集群级别的存储资源（如一块云硬盘）

PersistentVolumeClaim（PVC）​​：应用对存储资源的申请（如“需要10GB空间”）

五、​​配置与安全​

​​ConfigMap：

作用​​：存储非敏感配置（如环境变量、配置文件）

举个栗子​​：将数据库地址配置抽离到ConfigMap，避免硬编码

Secret：

功能​​：安全存储敏感信息（如密码、证书），以Base64编码存储

NetworkPolicy：

作用​​：控制Pod之间的网络通信（如禁止某些Pod互访）

总结表格

概念分类​​	​​核心组件​​	​​一句话作用​​
​​最小单元​​	Pod	容器组的运行载体
​​部署控制​​	Deployment/ReplicaSet	管理Pod副本数量和更新策略
​​服务暴露​​	Service/Ingress	提供稳定的内外网访问入口
​​存储管理​​	Volume/PVC	数据持久化与动态分配
​​配置隔离​​	Namespace/ConfigMap	资源隔离与环境配置管理

总结：

以上就是我个人在对k8s的学习过程中遇到的概念以及我个人对k8s的一些理解，我觉得了解了k8s的这些基础概念之后再去使用k8s会好很多，这样就不会导致使用资源的时候不知道那些专业名词代表什么，至于怎么去部署k8s集群，k8s的官方文档中有，以及如何通过kubectl命令操作k8s集群，在官网文档中也有相关的命令，所以我个人觉得，边了解k8s的概念，边进行上手操作，会让我们对这些概念有更深的理解，最后希望我的文章能帮助大家理解k8s，如果有错误的地方，请联系我进行修改，非常感谢！(ง •_•)ง