Kubernetes 服务编排 的全面指南

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以下是 Kubernetes 服务编排 的全面指南，涵盖核心资源、实战场景、云平台适配及高级模式，帮助你构建弹性、高可用的分布式应用！

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一、Kubernetes 核心服务编排资源

1. 基础资源

资源类型	作用	示例配置
Deployment	定义应用副本数、镜像、更新策略	spec.replicas: 3
Service	提供稳定访问入口（负载均衡、服务发现）	spec.type: LoadBalancer
Ingress	管理外部流量路由（路径、主机、SSL 终止）	spec.rules.http.paths.path: /api
PersistentVolumeClaim (PVC)	存储卷声明（如 MySQL 数据库）	spec.resources.requests.storage: 10Gi
ConfigMap	管理环境变量、配置文件	data: {"app.env": "production"}
Secret	存储敏感信息（如数据库密码）	type: OpaqueData

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2. 高级编排模式

滚动更新（Rolling Update）

# Deployment 配置示例
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-app
spec:
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1  # 最多同时更新 1 个 Pod
      maxUnavailable: 0  # 不可用水 Pod 数为 0

蓝绿部署（Blue-Green Deploy）

# 使用 Service 切换流量
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: blue-green-ingress
spec:
  rules:
  - host: example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: green-service
            weight: 100
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: blue-service
            weight: 0

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二、云平台适配：AKS/GKE/EKS

1. AWS EKS 集群部署

# 创建集群（自动配置 VPC、IAM）
eksctl create cluster \
  --name my-eks-cluster \
  --region us-west-2 \
  --nodes 3

2. GKE 集群部署

gcloud config set project my-gcp-project
gcloud container clusters create my-gke-cluster \
  --zone us-central1-a \
  --num-nodes 3

3. Azure AKS 集群部署

az group create --name my-rg --location eastus
az aks create \
  --resource-group my-rg \
  --name my-aks-cluster \
  --node-count 3 \
  --enable-addons monitoring,logging

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三、实战场景：微服务架构编排

1. 多容器应用部署

示例：Nginx + MySQL + Redis

# nginx-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
spec:
  replicas: 2
  template:
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80

# mysql-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql
spec:
  replicas: 1
  template:
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:5.7
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-password
              key: password

2. 服务发现与负载均衡

# service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-app
spec:
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080
  type: LoadBalancer

3. 持久化存储（MySQL 数据库）

# pvc.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mysql-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi

# mysql-deployment.yaml（更新）
spec:
  volumes:
  - name: mysql-storage
    persistentVolumeClaim:
      claimName: mysql-pvc
  volumeMounts:
  - name: mysql-storage
    mountPath: /var/lib/mysql

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四、高级编排技巧

1. 自动扩缩容

# HorizontalPodAutoscaler
apiVersion: autoscaling/v2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: my-app-hpa
spec:
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: my-app
  minReplicas: 2
  maxReplicas: 10
  metrics:
  - type: Resource
    resource:
      name: cpu
      target:
        type: Utilization
        averageUtilization: 70

2. 服务网格（Istio）集成

# Istio VirtualService
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: my-app
spec:
  hosts:
    - my-app.default.svc.cluster.local
  http:
  - match:
    - uri:
        prefix: /api
    route:
    - to:
        host: my-app.default.svc.cluster.local
        weight: 100
    - to:
        host: fallback-service.default.svc.cluster.local
        weight: 0

3. CI/CD 流水线（Argo CD）

# Application Manifest
apiVersion: argoproj.io/v1alpha1
kind: Application
metadata:
  name: my-app
spec:
  project: default
  source:
    repoURL: https://github.com/your-org/my-app
    targetRevision: HEAD
  deployment:
    strategy:
      blueGreen:
        prePromotionAnalysis:
          template:
            spec:
              containers:
              - name: analysis
                image: argoproj/analysis-tool:latest

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五、监控与日志

1. Prometheus + Grafana

# Prometheus Rule
- alert: HighCPUUsage
  expr: rate(http_requests_total{status=~"5.."}[5m]) > 0.1
  for: 10m
  labels:
    team: backend

2. ELK 日志收集

# Fluentd ConfigMap
apiVersion: logging.fluentd.org/v1alpha1
kind: FluentdConfig
metadata:
  name: my-fluentd
spec:
  configMap:
    data:
      fluent.conf: |
        <source>
          @type tail
          path /var/log/containers/*.log
          pos_file /var/log/fluentd-containers.pos
        </source>
        <match >
          @type elasticsearch
          host elasticsearch-host
          port 9200
        </match>

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六、安全与权限

1. RBAC 配置

# RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: RoleBinding
metadata:
  name: dev-team
spec:
  roleRef:
    kind: ClusterRole
    name: developer
  subjects:
  - kind: User
    name: dev-user
    email: dev-user@example.com

2. 网络策略

# NetworkPolicy
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: allow-ssh
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      app: my-app
  ingress:
  - from:
    - ipBlock:
        cidr: 10.0.0.0/8
    ports:
    - protocol: TCP
      port: 22

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七、常见问题与解决方案

1. 服务无法访问

• 检查步骤：

1. kubectl get endpoints 确认 Service 是否分配了 IP。
2. kubectl describe service 查看负载均衡器状态。
3. 云平台防火墙规则是否允许流量（如 AWS ALB 安全组）。

2. 部署滚动更新失败

• 常见原因：
• 镜像拉取失败（检查 imagePullSecrets）。
• 资源限制（CPU/内存不足，调整 resources.requests）。

3. 数据库持久化丢失

• 解决方案：
• 确保 PersistentVolume 已正确挂载。
• 使用 StatefulSet 替代 Deployment（适用于有状态服务）。

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八、工具链推荐

1. GitOps：Argo CD（声明式部署）、Flux（自动同步 Git 仓库）。
2. 监控：Prometheus + Grafana、Datadog、Loki。
3. 日志：ELK Stack（Elasticsearch, Logstash, Kibana）、Fluentd。
4. CI/CD：Jenkins Pipeline、GitLab CI、Tekton。

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九、实战案例：电商平台后端

1. 系统架构

2. 核心服务

服务名称	职责	镜像
user-service	用户注册、登录	nginx:latest
order-service	订单处理	spring-boot:2.7.18
payment-service	支付集成（Stripe）	nodejs:16-alpine
redis-cache	缓存热点数据	redis:alpine

3. 关键配置

# Ingress 配置（多路径路由）
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: e-commerce-ingress
spec:
  rules:
  - host: shop.example.com
    http:
      paths:
      - path: /users
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: user-service
            port:
              number: 8080
      - path: /orders
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: order-service
            port:
              number: 8080

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通过以上指南，你可以掌握 Kubernetes 服务编排的核心技能，构建从开发到生产的完整云原生应用！如果有具体需求（如混沌工程测试），欢迎进一步讨论。 🚀