Kubernetes (K8s)

一、Kubernetes 基础

1. Kubernetes 是什么？

Kubernetes (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。

核心特性：

✅ 自动部署 - 自动化应用部署
✅ 自动扩展 - 根据负载自动扩展
✅ 自我修复 - 自动重启失败的容器
✅ 服务发现 - 自动服务发现和负载均衡
✅ 存储编排 - 自动挂载存储系统
✅ 配置管理 - 密钥和配置管理

2. Kubernetes 架构

Master 节点（控制平面）：

API Server - 集群的统一入口
etcd - 分布式键值存储
Controller Manager - 控制器管理器
Scheduler - 调度器

Worker 节点：

kubelet - 节点代理
kube-proxy - 网络代理
Container Runtime - 容器运行时（Docker、containerd）

3. 核心概念

Pod：

最小的部署单元
包含一个或多个容器
共享网络和存储

Deployment：

管理 Pod 的副本集
支持滚动更新和回滚

Service：

为 Pod 提供稳定的网络访问
负载均衡

Namespace：

资源隔离和分组

二、Kubernetes 安装

1. 使用 kubeadm 安装

准备环境：

bash

# 关闭 swap
sudo swapoff -a
sudo sed -i '/ swap / s/^/#/' /etc/fstab

# 配置内核参数
cat <<EOF | sudo tee /etc/modules-load.d/k8s.conf
overlay
br_netfilter
EOF

sudo modprobe overlay
sudo modprobe br_netfilter

cat <<EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-iptables  = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.ipv4.ip_forward                 = 1
EOF

sudo sysctl --system

安装容器运行时：

bash

# 安装 containerd
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y containerd
sudo mkdir -p /etc/containerd
containerd config default | sudo tee /etc/containerd/config.toml
sudo systemctl restart containerd
sudo systemctl enable containerd

安装 kubeadm、kubelet、kubectl：

bash

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl

curl -fsSL https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.28/deb/Release.key | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg

echo 'deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg] https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.28/deb/ /' | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

初始化 Master 节点：

bash

sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

# 配置 kubectl
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

安装网络插件（Flannel）：

bash

kubectl apply -f https://github.com/flannel-io/flannel/releases/latest/download/kube-flannel.yml

加入 Worker 节点：

bash

# 在 Master 节点获取 join 命令
kubeadm token create --print-join-command

# 在 Worker 节点执行
sudo kubeadm join <master-ip>:6443 --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>

2. 使用 Minikube（本地开发）

安装 Minikube：

bash

# Linux
curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64
sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube

# 启动
minikube start

3. 使用 Docker Desktop（Windows/Mac）

Docker Desktop 内置 Kubernetes
在设置中启用 Kubernetes

三、Kubernetes 基本命令

1. 集群管理

bash

# 查看集群信息
kubectl cluster-info

# 查看节点
kubectl get nodes
kubectl get nodes -o wide

# 查看节点详情
kubectl describe node <node-name>

2. Pod 管理

bash

# 创建 Pod
kubectl run nginx --image=nginx

# 查看 Pod
kubectl get pods
kubectl get pods -o wide
kubectl get pods -n kube-system

# 查看 Pod 详情
kubectl describe pod <pod-name>

# 查看 Pod 日志
kubectl logs <pod-name>
kubectl logs -f <pod-name>

# 进入 Pod
kubectl exec -it <pod-name> -- /bin/bash

# 删除 Pod
kubectl delete pod <pod-name>

3. Deployment 管理

bash

# 创建 Deployment
kubectl create deployment nginx --image=nginx
kubectl apply -f deployment.yaml

# 查看 Deployment
kubectl get deployments
kubectl get deploy

# 扩展 Deployment
kubectl scale deployment nginx --replicas=3

# 更新 Deployment
kubectl set image deployment/nginx nginx=nginx:1.21

# 查看更新状态
kubectl rollout status deployment/nginx

# 回滚 Deployment
kubectl rollout undo deployment/nginx

# 删除 Deployment
kubectl delete deployment nginx

4. Service 管理

bash

# 创建 Service
kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort
kubectl apply -f service.yaml

# 查看 Service
kubectl get services
kubectl get svc

# 查看 Service 详情
kubectl describe service nginx

# 删除 Service
kubectl delete service nginx

5. Namespace 管理

bash

# 创建 Namespace
kubectl create namespace mynamespace

# 查看 Namespace
kubectl get namespaces
kubectl get ns

# 在 Namespace 中操作
kubectl get pods -n mynamespace

# 删除 Namespace
kubectl delete namespace mynamespace

四、YAML 配置文件

1. Pod 配置

yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-pod
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.21
    ports:
    - containerPort: 80
    env:
    - name: ENV_VAR
      value: "value"
    resources:
      requests:
        memory: "64Mi"
        cpu: "250m"
      limits:
        memory: "128Mi"
        cpu: "500m"

2. Deployment 配置

yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.21
        ports:
        - containerPort: 80
        resources:
          requests:
            memory: "64Mi"
            cpu: "250m"
          limits:
            memory: "128Mi"
            cpu: "500m"

3. Service 配置

yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
  type: ClusterIP  # ClusterIP, NodePort, LoadBalancer

Service 类型：

ClusterIP - 集群内部访问（默认）
NodePort - 通过节点端口访问
LoadBalancer - 云服务商的负载均衡器
ExternalName - 外部服务别名

4. ConfigMap 配置

yaml

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: app-config
data:
  app.properties: |
    key1=value1
    key2=value2

使用 ConfigMap：

yaml

spec:
  containers:
  - name: app
    image: myapp
    envFrom:
    - configMapRef:
        name: app-config
    volumeMounts:
    - name: config
      mountPath: /etc/config
  volumes:
  - name: config
    configMap:
      name: app-config

5. Secret 配置

yaml

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: app-secret
type: Opaque
data:
  username: YWRtaW4=  # base64 编码
  password: cGFzc3dvcmQ=

创建 Secret：

bash

kubectl create secret generic app-secret \
  --from-literal=username=admin \
  --from-literal=password=password

使用 Secret：

yaml

spec:
  containers:
  - name: app
    image: myapp
    env:
    - name: USERNAME
      valueFrom:
        secretKeyRef:
          name: app-secret
          key: username

五、.NET Core 应用部署

1. 创建 Dockerfile

dockerfile

FROM mcr.microsoft.com/dotnet/sdk:6.0 AS build
WORKDIR /src
COPY ["MyApp.csproj", "./"]
RUN dotnet restore "MyApp.csproj"
COPY . .
RUN dotnet build "MyApp.csproj" -c Release -o /app/build

FROM build AS publish
RUN dotnet publish "MyApp.csproj" -c Release -o /app/publish

FROM mcr.microsoft.com/dotnet/aspnet:6.0 AS final
WORKDIR /app
COPY --from=publish /app/publish .
EXPOSE 80
ENTRYPOINT ["dotnet", "MyApp.dll"]

2. 构建和推送镜像

bash

# 构建镜像
docker build -t myregistry/myapp:1.0 .

# 推送镜像
docker push myregistry/myapp:1.0

3. 创建 Deployment

yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: myapp-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      containers:
      - name: myapp
        image: myregistry/myapp:1.0
        ports:
        - containerPort: 80
        env:
        - name: ASPNETCORE_ENVIRONMENT
          value: "Production"
        - name: ConnectionStrings__DefaultConnection
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: db-secret
              key: connection-string
        resources:
          requests:
            memory: "256Mi"
            cpu: "250m"
          limits:
            memory: "512Mi"
            cpu: "500m"
        livenessProbe:
          httpGet:
            path: /health
            port: 80
          initialDelaySeconds: 30
          periodSeconds: 10
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /ready
            port: 80
          initialDelaySeconds: 10
          periodSeconds: 5

4. 创建 Service

yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myapp-service
spec:
  selector:
    app: myapp
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
  type: LoadBalancer

5. 部署

bash

# 应用配置
kubectl apply -f deployment.yaml
kubectl apply -f service.yaml

# 查看状态
kubectl get deployments
kubectl get pods
kubectl get services

# 查看日志
kubectl logs -f deployment/myapp-deployment

六、滚动更新和回滚

1. 滚动更新

bash

# 更新镜像
kubectl set image deployment/myapp-deployment myapp=myregistry/myapp:2.0

# 查看更新状态
kubectl rollout status deployment/myapp-deployment

# 查看更新历史
kubectl rollout history deployment/myapp-deployment

2. 回滚

bash

# 回滚到上一个版本
kubectl rollout undo deployment/myapp-deployment

# 回滚到指定版本
kubectl rollout undo deployment/myapp-deployment --to-revision=2

3. 更新策略

yaml

spec:
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1        # 最多新增 Pod 数
      maxUnavailable: 1  # 最多不可用 Pod 数

七、存储管理

1. Volume

emptyDir：

yaml

spec:
  containers:
  - name: app
    volumeMounts:
    - name: cache
      mountPath: /cache
  volumes:
  - name: cache
    emptyDir: {}

hostPath：

yaml

volumes:
- name: data
  hostPath:
    path: /data
    type: Directory

2. PersistentVolume (PV) 和 PersistentVolumeClaim (PVC)

创建 PV：

yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv-volume
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: manual
  hostPath:
    path: /data/pv

创建 PVC：

yaml

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pvc-claim
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi
  storageClassName: manual

使用 PVC：

yaml

spec:
  containers:
  - name: app
    volumeMounts:
    - name: storage
      mountPath: /data
  volumes:
  - name: storage
    persistentVolumeClaim:
      claimName: pvc-claim

八、常见面试题

Q1: Kubernetes 的核心组件？

Master 节点：

API Server - 统一入口
etcd - 存储
Controller Manager - 控制器
Scheduler - 调度器

Worker 节点：

kubelet - 节点代理
kube-proxy - 网络代理
Container Runtime - 容器运行时

Q2: Pod 和容器的关系？

Pod 是最小的部署单元
Pod 包含一个或多个容器
同一个 Pod 中的容器共享网络和存储
通常一个 Pod 只包含一个容器

Q3: Deployment 和 ReplicaSet 的关系？

Deployment 管理 ReplicaSet
ReplicaSet 管理 Pod 副本
Deployment 提供滚动更新和回滚功能

Q4: Service 的作用？

服务发现 - 为 Pod 提供稳定的访问地址
负载均衡 - 在多个 Pod 之间分发流量
抽象 - 隐藏 Pod 的 IP 变化

Q5: 如何实现 Kubernetes 高可用？

多 Master 节点 - 使用 etcd 集群
多 Worker 节点 - 分散 Pod
健康检查 - liveness 和 readiness 探针
自动扩展 - HPA（Horizontal Pod Autoscaler）
存储高可用 - 使用分布式存储

九、最佳实践

✅ 使用 Deployment - 而不是直接创建 Pod
✅ 设置资源限制 - requests 和 limits
✅ 健康检查 - liveness 和 readiness 探针
✅ 使用 ConfigMap 和 Secret - 配置管理
✅ 标签和选择器 - 合理使用标签
✅ 命名空间 - 资源隔离
✅ 滚动更新 - 零停机部署
✅ 监控和日志 - 使用监控工具
❌ 不要使用 latest 标签 - 明确版本
❌ 不要忽略资源限制 - 防止资源耗尽

Kubernetes (K8s) ​

一、Kubernetes 基础 ​

1. Kubernetes 是什么？ ​

2. Kubernetes 架构 ​

3. 核心概念 ​

二、Kubernetes 安装 ​

1. 使用 kubeadm 安装 ​

2. 使用 Minikube（本地开发） ​

3. 使用 Docker Desktop（Windows/Mac） ​

三、Kubernetes 基本命令 ​

1. 集群管理 ​

2. Pod 管理 ​

3. Deployment 管理 ​

4. Service 管理 ​

5. Namespace 管理 ​

四、YAML 配置文件 ​

1. Pod 配置 ​

2. Deployment 配置 ​

3. Service 配置 ​

4. ConfigMap 配置 ​

5. Secret 配置 ​

五、.NET Core 应用部署 ​

1. 创建 Dockerfile ​

2. 构建和推送镜像 ​

3. 创建 Deployment ​

4. 创建 Service ​

5. 部署 ​

六、滚动更新和回滚 ​

1. 滚动更新 ​

2. 回滚 ​

3. 更新策略 ​

七、存储管理 ​

1. Volume ​

2. PersistentVolume (PV) 和 PersistentVolumeClaim (PVC) ​

八、常见面试题 ​

Q1: Kubernetes 的核心组件？ ​

Q2: Pod 和容器的关系？ ​

Q3: Deployment 和 ReplicaSet 的关系？ ​

Q4: Service 的作用？ ​

Q5: 如何实现 Kubernetes 高可用？ ​

九、最佳实践 ​

Kubernetes (K8s)

一、Kubernetes 基础

1. Kubernetes 是什么？

2. Kubernetes 架构

3. 核心概念

二、Kubernetes 安装

1. 使用 kubeadm 安装

2. 使用 Minikube（本地开发）

3. 使用 Docker Desktop（Windows/Mac）

三、Kubernetes 基本命令

1. 集群管理

2. Pod 管理

3. Deployment 管理

4. Service 管理

5. Namespace 管理

四、YAML 配置文件

1. Pod 配置

2. Deployment 配置

3. Service 配置

4. ConfigMap 配置

5. Secret 配置

五、.NET Core 应用部署

1. 创建 Dockerfile

2. 构建和推送镜像

3. 创建 Deployment

4. 创建 Service

5. 部署

六、滚动更新和回滚

1. 滚动更新

2. 回滚

3. 更新策略

七、存储管理

1. Volume

2. PersistentVolume (PV) 和 PersistentVolumeClaim (PVC)

八、常见面试题

Q1: Kubernetes 的核心组件？

Q2: Pod 和容器的关系？

Q3: Deployment 和 ReplicaSet 的关系？

Q4: Service 的作用？

Q5: 如何实现 Kubernetes 高可用？

九、最佳实践