Kubernetes (k8s) 入门学习指南

一、什么是 Kubernetes？为什么需要它？

Kubernetes (k8s) 是一个开源的容器编排系统，用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。

它的核心价值在于：

• 服务发现与负载均衡：自动分配流量到健康的容器
• 自我修复：容器失败时自动重启或迁移
• 弹性伸缩：根据负载自动扩缩容
• 存储编排：挂载本地或云存储
• 配置与密钥管理：安全管理应用配置和敏感信息
• 自动发布与回滚：平滑升级，失败自动回滚

简单理解：Kubernetes 帮你解决了大规模容器管理的“运维难题”。

二、核心概念（必须掌握）

把 Kubernetes 想象成一个操作系统，而 Pod 就是“进程”。

三、架构概览

一个 Kubernetes 集群由 控制平面 (Master) 和 工作节点 (Worker) 组成。

控制平面（Master）

• kube-apiserver：API 中枢，所有请求的入口
• etcd：保存集群状态的分布式数据库
• kube-scheduler：为 Pod 分配合适的节点
• kube-controller-manager：运行各种控制器（副本、节点、自动修复等）

工作节点（Worker）

• kubelet：管理 Pod 生命周期
• kube-proxy：实现 Service 的网络代理与负载均衡
• Container Runtime：运行容器的软件（Docker, containerd 等）

四、学习与实践步骤

1. 搭建环境

初学推荐本地环境：

• Minikube：最常用的单节点实验环境
• Docker Desktop：直接集成 Kubernetes
• Kind：使用 Docker 启动轻量级集群

2. 熟悉 kubectl

常用命令：

kubectl get pods
kubectl describe pod <name>
kubectl apply -f xxx.yaml
kubectl delete -f xxx.yaml
kubectl logs <pod-name>
kubectl exec -it <pod-name> -- /bin/bash

3. 理解 YAML 定义

Deployment 示例：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80

Service 示例：

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

4. 部署第一个应用

kubectl apply -f deployment.yaml
kubectl apply -f service.yaml
kubectl get pods
kubectl get svc

如果用 Minikube，可以直接：

minikube service nginx-service

5. 进阶学习

• 配置管理：ConfigMap, Secret
• 存储：PersistentVolume (PV), PersistentVolumeClaim (PVC)
• 网络：Ingress Controller (如 Nginx Ingress)
• 安全：RBAC 权限控制
• 有状态应用：StatefulSet（如数据库、Kafka 等）

五、推荐学习资源

• 官方文档：Kubernetes 基础教程
• 书籍推荐：
• 《Kubernetes in Action》
• 《深入剖析 Kubernetes》（张磊著）

总结

Kubernetes 学习路径可以归纳为：

理解核心概念 → 搭建环境 → 熟悉 kubectl → 编写 YAML 部署应用 → 使用 Service/Ingress 暴露服务 → 学习配置/存储 → 深入高级主题。

学习 Kubernetes 没有捷径，多动手实践 + 善用官方文档才是最快的方式。