Kubernetes基础简介
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一、什么是Kubernetes
Kubernetes（简称 K8s）
是用于自动部署、扩缩和管理容器化应用程序的开源系统。
k8s 是一个谷歌开源的容器编排系统，使用Go语言辨析，适合管理大规模的容器集群。
Kubernetes是一个针对容器应用，进行自动部署，弹性伸缩和管理的开源系统。主要功能是生产环境的容器编排，Kubernetes名字太长了，叫起来有点麻烦，而Kubernetes首字母与结尾字母之间有8个字母，因此被称作K8S。
二、Kubernetes架构图
Kubernetes最初源于谷歌内部的Borg，提供了面向应用的容器集群部署和管理系统。Borg是谷歌内部的大规模集群管理系统，负责对谷歌内部很多核心服务的调度和管理。Borg的目的是让用户不必操心资源管理的问题，让他们专注于自己的核心业务，并且做到跨多个数据中心的资源利用率最大化。
Kubernetes借鉴了Borg的设计理念，整体架构跟Borg非常像，如下图所示：
三、Kubernetes功能
功能：
①通过yaml配置文件实现一键集群中容器的批量部署；
②扩容、缩容、更新、回滚、发布、服务发现...；
③默认提供负载均衡，高可用等功能。
1.容器编排
- 自动化部署：Kubernetes 可以自动化地部署应用程序容器，并通过滚动更新或回滚来管理应用的升级过程。
- 负载均衡：Kubernetes 可以自动将流量分配到多个容器实例，确保服务的高可用性和负载均衡。
2.扩展和管理
- 自动扩展：Kubernetes 可以根据资源使用情况自动扩展或缩减应用程序的实例数量，以适应流量或资源需求的变化。
- 自愈能力：如果某个容器或节点发生故障，Kubernetes 可以自动重启或重新调度容器，确保应用程序的持续运行。
3.存储管理
- 持久化存储：Kubernetes 支持多种存储解决方案，可以为应用程序提供持久化存储。
- 存储编排：Kubernetes 可以动态地为应用程序分配存储资源，并管理存储的生命周期。
4.服务发现和负载均衡
- 服务发现：Kubernetes 提供了内置的服务发现机制，使得不同的服务可以相互发现和通信。
- 负载均衡：Kubernetes 支持多种负载均衡策略，确保流量在多个容器实例之间均匀分布。
5.配置和密钥管理
- 配置管理：Kubernetes 允许用户通过配置文件或环境变量来管理应用程序的配置。
- 密钥管理：Kubernetes 提供了安全的密钥管理机制，用于存储和管理敏感信息，如数据库密码或 API 密钥。
6.多环境支持
- 混合云和多云：Kubernetes 可以在不同的云环境（如 AWS、Azure、Google Cloud）和本地数据中心中运行，实现混合云和多云部署。
- 集群管理：Kubernetes 可以管理多个集群，允许用户跨多个集群部署和管理应用程序。
7.社区和生态系统
- 丰富的插件和扩展：Kubernetes 拥有一个庞大的社区和生态系统，提供了大量的插件和扩展，用于增强 Kubernetes 的功能。
- 持续演进：Kubernetes 是一个活跃的开源项目，不断引入新的特性和改进，以满足不断变化的容器化需求。
四、为什么要学习k8，学完k8s后能做什么？
- 技术刚需随着微服务、云原生架构的普及，传统运维方式已无法应对大规模容器集群的管理需求。K8S 提供自动化部署、弹性扩缩容、故障自愈等能力，是支撑现代分布式系统的核心技术。
- 职业竞争力提升掌握 K8S 是云计算、DevOps、云原生相关岗位的必备技能，薪资比同级别非 K8S 岗位高 20%-40%，持有 CKA/CKS 认证者更易获得大厂 offer 和晋升机会。
- 生态红利K8S 是云原生技术栈的核心，与 Docker、Jenkins、Prometheus 等工具深度集成，学会 K8S 后可快速掌握整个云原生技术生态，打通从开发到运维的全链路能力。
（一）技术能力落地
- 集群管理：部署、运维 K8S 集群，实现节点监控、故障排查与资源优化。
- 应用编排：将微服务、单体应用容器化，通过 Deployment、Service 等资源实现高可用部署与负载均衡。
- 自动化运维：结合 CI/CD 工具（如 Jenkins、GitLab CI）实现应用的持续部署与回滚，减少人工操作。
- 多场景适配：支撑微服务架构、批处理任务、AI / 机器学习工作负载，适配公有云、私有云、混合云等环境。
（二）职业发展方向
- 运维方向
- 高级运维工程师：负责 K8S 集群的稳定性保障与性能调优。
- DevOps 工程师：构建基于 K8S 的自动化交付流水线，提升研发效能。
- SRE（站点可靠性工程师）：通过 K8S 实现系统高可用与故障自愈。
- 开发与架构方向
- 云原生开发工程师：基于 K8S 开发微服务应用，优化容器化性能。
- 云原生架构师：设计企业级云原生架构，规划 K8S 集群与技术栈选型。
- 其他方向
- 技术支持：为企业提供 K8S 相关的技术咨询与问题排查。
- 培训讲师：将 K8S 技术经验转化为课程，赋能更多从业者。
五、 K8S和Docker关系、区别？
k8s与docker的关系是平台与工具的关系；
Docker 是创建和运行容器的工具（容器运行时），K8S 是管理大量容器的平台。
关键区别：4个核心维度
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对比维度
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Docker
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K8S（Kubernetes）
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核心定位
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容器化工具（单机）
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容器编排平台（集群）
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核心功能
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1.构建 / 管理容器镜像
2.启动 / 停止单机容器
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1.容器调度与部署；2.服务发现与负载均衡；3.自动伸缩与故障恢复
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核心目标
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解决“应用环境一致性”问题
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解决“大规模容器集群管理”问题
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依赖关系
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可独立使用，无需依赖 K8S
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无法直接创建容器，需依赖容器运行时（可含 Docker）
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六、K8S的结构，核心组件？用“是什么 - 解决什么问题 - 核心作用”的结构？
- Master 管理节点、控制平面（Control Plane，旧称Master）：管理整个k8s集群
- 生产环境至少3个节点，大型集群5个节点；
- 测试环境1个节点。
- API server：集群的“统一入口”，对于k8s的所有操作（部署应用、查询状态）都要经过API Server；负责验证请求、转发指令，是组件间通信的唯一渠道。
- etcd：是专门存储配置信息的数据库，key-value结构。
- Controller Manager：控制管理器，运行多种“控制器”进程（如节点控制器、副本控制器），监控集群状态，自动修复异常（如Pod崩溃了，自动新建一个）。
- Scheduler:调度器，将容器调度到响应的节点上运行。
- Worker Node 工作节点：容器的运行、监控、管理。（运行容器，Pod，容器生命周期管理）
- 每个节点运行10~100个pod；根据pod的规模调整Worker节点的数量。
- kubelet：每个节点上的“代理程序”，代理Master执行具体的任务管理容器运行时，监控容器的状态，向Master节点汇报节点状态。
- kube-proxy：利用LVS、iptable的linux的组件实现负载均衡与网络通信，节点的“网络代理”，管理节点网络规则，实现Pod之间，Pod与外部的通信，支持Service的负载均衡。
- Container Runtime：用于创建、运行容器的工具。例如：Docker、Podman、Containerd、CRI-O
七、K8S的安装部署方式有哪些？
- 容器化安装：kubeadm：下载容器，使用docker安装
- 二进制安装：下载k8s各种组件的安装包，配置systemctl，配置证书。
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