Kubernetes（K8s）揭秘：云原生时代的容器编排神器_编排:kubernetes 2.0(原生ai调度器)-优快云博客

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一、为什么需要Kubernetes？

在Docker容器化时代，每个应用像独立的集装箱：

一个电商系统需要部署10个容器（用户服务、订单服务、数据库等）
手动管理这些容器如同在港口调度船只：
- 如何保证每个容器有足够资源？
- 某个容器挂掉后如何自动重启？
- 流量突然增加时如何快速扩容？

**Kubernetes（K8s）**就是容器世界的"智能港口调度系统"，实现：

自动部署与扩缩容
故障自愈与负载均衡
资源优化与服务发现

二、核心概念：K8s的三大基石

1. Pod：最小的部署单元

定义：一个或多个容器的集合，共享网络和存储
类比：运输货物的"集装箱"，可能包含多个包裹（容器）
特点：
- 容器间通过localhost通信
- 共享Volume存储
- 作为一个整体调度

2. Service：服务访问入口

定义：一组Pod的抽象，提供稳定的访问地址
类比：快递包裹的"收件地址"，不管包裹如何移动，地址不变
类型：
- ClusterIP：集群内部访问
- NodePort：暴露到物理机端口
- LoadBalancer：云服务商负载均衡

3. Deployment：应用控制器

定义：管理Pod的生命周期
类比：快递公司的"包裹追踪系统"，确保包裹数量和状态正确
功能：
- 滚动更新与回滚
- 自动修复失效Pod
- 水平扩展（HPA）

三、架构组成：K8s的大脑与四肢

1. Master节点（控制平面）

API Server：所有操作的入口（类似港口调度中心）
Scheduler：资源调度器（决定Pod运行在哪个节点）
Controller Manager：自动修复失效资源
etcd：分布式键值存储（保存集群状态）

2. Worker节点（数据平面）

kubelet：管理节点上的Pod（类似港口装卸工人）
kube-proxy：实现服务发现和负载均衡
容器运行时：Docker/ containerd（实际运行容器）

四、快速上手：5分钟部署一个Web应用

1. 创建Deployment

# web-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: web-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web-app
    spec:
      containers:
      - name: web-container
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80

kubectl apply -f web-deployment.yaml

2. 暴露服务

# web-service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web-service
spec:
  selector:
    app: web-app
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
  type: NodePort

kubectl expose deployment web-deployment --type=NodePort --port=80

3. 验证部署

kubectl get pods
# 输出：
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web-deployment-76c6c8d5d6-5z7kq    1/1     Running   0          2m
web-deployment-76c6c8d5d6-j9w2k    1/1     Running   0          2m
web-deployment-76c6c8d5d6-x8z8g    1/1     Running   0          2m

kubectl get services
# 输出：
NAME          TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
web-service   NodePort    10.100.100.10   <none>        80:30080/TCP   2m

五、高级概念：应对复杂场景

1. Namespace：资源隔离

作用：类似文件夹，隔离不同项目的资源

使用场景：

kubectl create namespace dev
kubectl apply -f app.yaml --namespace=dev

2. ConfigMap/Secret：配置管理

# 配置文件
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: app-config
data:
  database.url: jdbc:mysql://db:3306/test
  log.level: INFO

# 敏感信息
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: db-credentials
type: Opaque
data:
  username: YWRtaW4=
  password: cGFzc3dvcmQ=

3. Horizontal Pod Autoscaler（HPA）

kubectl autoscale deployment web-deployment \
  --min=3 \
  --max=10 \
  --cpu-percent=80

六、最佳实践建议

标签管理：

metadata:
  labels:
    app: web-app
    environment: production

健康检查：

livenessProbe:
  httpGet:
    path: /health
    port: 80
  initialDelaySeconds: 30
  periodSeconds: 10

资源限制：

resources:
  limits:
    cpu: "1"
    memory: "512Mi"
  requests:
    cpu: "0.5"
    memory: "256Mi"

七、对比传统部署方式

特性	传统部署	Kubernetes
扩缩容	手动操作	自动（HPA）
故障恢复	人工重启	自动自愈
资源利用率	低（固定分配）	高（动态调度）
服务发现	硬编码IP	DNS自动解析