Kubernetes入门实战

一、Namespace

Namespace（命名空间）是 Kubernetes 系统中的核心抽象层，为实现多环境隔离和多租户管理提供了基础架构支持。

在标准 Kubernetes 集群中，所有工作负载默认处于扁平化的网络环境中，具备相互通信的能力。然而，在实际业务场景中，往往需要构建严格的安全边界和资源隔离。Namespace 通过将集群资源划分为多个逻辑分区，为不同应用、环境或团队创建了独立的虚拟工作空间。

从多租户架构视角来看，Namespace 与 Kubernetes 的 RBAC（基于角色的访问控制）机制深度集成，支持将不同的命名空间授权给独立的租户或团队进行自主管理。这种设计不仅实现了租户间的逻辑隔离，还能配合 Resource Quota 机制，对每个命名空间内的计算资源（CPU、内存）、存储资源和对象数量进行精细化配额管理。

通过 Namespace 的层级化资源组织，企业能够在单一 Kubernetes 集群内同时运行开发、测试、预生产和生产等多套环境，或者服务多个业务部门，在确保隔离安全性的同时显著提升集群资源利用效率，降低运维复杂度。

默认namespace

[root@master ~]# kubectl get namespace
NAME              STATUS   AGE
default           Active   42h    # 默认命名空间，用户应用默认部署位置
kube-node-lease   Active   42h    # 节点租约信息，用于节点健康检查
kube-public       Active   42h    # 公共资源，所有用户可读
kube-system       Active   42h    # 系统核心组件（API Server、Scheduler等）

namespace资源操作

查看所有命名空间

[root@master ~]# kubectl get ns
NAME              STATUS   AGE
default           Active   42h
kube-node-lease   Active   42h
kube-public       Active   42h
kube-system       Active   42h

查看指定命名空间

kubectl get ns [ns名]

[root@master ~]# kubectl get ns default
NAME      STATUS   AGE
default   Active   43h

指定输出格式

常用格式：wide、json、yaml

kubectl get ns default -o [格式名]

[root@master ~]# kubectl get ns default -o yaml
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  creationTimestamp: "2025-10-28T12:35:21Z"
  labels:
    kubernetes.io/metadata.name: default
  name: default
  resourceVersion: "14"
  uid: 1a3c748e-b045-47de-9f5c-19f77f388e2f
spec:
  finalizers:
  - kubernetes
status:
  phase: Active

查看命名空间详情

kubectl describe ns [ns名]

[root@master ~]# kubectl describe ns default
Name:         default
Labels:       kubernetes.io/metadata.name=default
Annotations:  <none>
Status:       Active

No resource quota.

No LimitRange resource.

创建命名空间

kubectl create ns [ns名]

[root@master ~]# kubectl create ns aaa
namespace/aaa created

删除命名空间

kubectl delete ns [ns名]

[root@master ~]# kubectl delete ns abc
namespace "abc" deleted

配置方式创建

# 定义API版本，Namespace使用v1版本
apiVersion: v1 
# 定义资源类型为Namespace
kind: Namespace
metadata:
  # 定义命名空间名称
  name: abc

创建命令：

[root@master ~]# kubectl create -f abc.yaml 
namespace/abc created

删除：

[root@master ~]# kubectl delete -f abc.yaml       
namespace "abc" deleted

二、 Pod

Pod是kubernetes集群进行管理的最小单元，程序要运行必须部署在容器中，而容器必须存在于Pod中。

Pod可以认为是容器的封装，一个Pod中可以存在一个或者多个容器。

+-----------------------------------+
|              Pod                  |
|                                   |
|  +-----------------------------+  |
|  |    user container1          |  |
|  |    user Image1              |  |
|  +-----------------------------+  |
|                                   |
|  +-----------------------------+  |
|  |    user container2          |  |
|  |    user Image2              |  |
|  +-----------------------------+  |
|                                   |
|              ...                  |
|                                   |
|  +-----------------------------+  |
|  |    user containerN          |  |
|  |    user ImageN              |  |
|  +-----------------------------+  |
|                                   |
|  +-----------------------------+  |
|  |    Pause容器                |  |
|  |    gr.io/google_containers/ |  |
|  |    pause-amd64              |  |
|  +-----------------------------+  |
+-----------------------------------+

# 关键点：
# 1. 每个Pod包含一个或多个用户容器
# 2. 每个Pod都有一个基础的Pause容器（基础设施容器）
# 3. Pause容器作用：
#    - 创建共享的网络命名空间
#    - 管理Pod的生命周期
#    - 作为PID 1进程，回收僵尸进程
# 4. 所有容器共享网络和存储空间

kubernetes集群启动后集群中的各组件也是以Pod方式运行：

[root@master ~]# kubectl get pod -n kube-system
NAME                                      READY   STATUS    RESTARTS        AGE
calico-kube-controllers-9d57d8f49-6p7rq   1/1     Running   1 (29h ago)     43h
calico-node-dtnz5                         1/1     Running   1 (29h ago)     43h
calico-node-qp74m                         1/1     Running   1 (7m30s ago)   43h
calico-node-x65qz                         1/1     Running   1 (7m33s ago)   43h
coredns-6554b8b87f-65s49                  1/1     Running   1 (29h ago)     43h
coredns-6554b8b87f-gq7v5                  1/1     Running   1 (29h ago)     43h
etcd-master                               1/1     Running   1 (29h ago)     43h
kube-apiserver-master                     1/1     Running   1 (29h ago)     43h
kube-controller-manager-master            1/1     Running   1 (29h ago)     43h
kube-proxy-hvk7f                          1/1     Running   1 (29h ago)     43h
kube-proxy-t2krm                          1/1     Running   1 (7m30s ago)   43h
kube-proxy-xjz6d                          1/1     Running   1 (7m33s ago)   43h
kube-scheduler-master                     1/1     Running   1 (29h ago)     43h

创建pod并运行

# kubectl run命令创建Pod
# --image  指定Pod的镜像
# --port   指定端口
# --namespace  指定namespace
[root@master ~]# kubectl run nginx --image=nginx:latest --port=80 --namespace abc
pod/nginx created

# 不带--namespace会放到default命名空间中
[root@master ~]# kubectl get pod -n default 
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx       1/1     Running   0          52s

查看pod详细信息

[root@master ~]# kubectl describe pod nginx -n abc
Name:             nginx
Namespace:        abc
Priority:         0
Service Account:  default
Node:             node02/192.168.100.30
Start Time:       Thu, 30 Oct 2025 16:12:38 +0800
Labels:           run=nginx
Annotations:      cni.projectcalico.org/containerID: 2cf84b0ee8d1f10fecaf5353b129bae8d1492f8934dd371d0b1e1d1e1cf32d5b
                  cni.projectcalico.org/podIP: 172.16.140.65/32
                  cni.projectcalico.org/podIPs: 172.16.140.65/32
Status:           Running
IP:               172.16.140.65
IPs:
  IP:  172.16.140.65
Containers:
  nginx:
    Container ID:   docker://f72b356d9997f9fa445b0713dc7d66aad9c3e8b71f9bc4719f7a76a72c57aa3c
    Image:          nginx:latest
    Image ID:       docker-pullable://nginx@sha256:f547e3d0d5d02f7009737b284abc87d808e4252b42dceea361811e9fc606287f
    Port:           80/TCP
    Host Port:      0/TCP
    State:          Running
      Started:      Thu, 30 Oct 2025 16:13:10 +0800
    Ready:          True
    Restart Count:  0
    Environment:    <none>
    Mounts:
      /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from kube-api-access-bblms (ro)
Conditions:
  Type              Status
  Initialized       True 
  Ready             True 
  ContainersReady   True 
  PodScheduled      True 
Volumes:
  kube-api-access-bblms:
    Type:                    Projected (a volume that contains injected data from multiple sources)
    TokenExpirationSeconds:  3607
    ConfigMapName:           kube-root-ca.crt
    ConfigMapOptional:       <nil>
    DownwardAPI:             true
QoS Class:                   BestEffort
Node-Selectors:              <none>
Tolerations:                 node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute op=Exists for 300s
                             node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute op=Exists for 300s
Events:
  Type    Reason     Age    From               Message
  ----    ------     ----   ----               -------
  Normal  Scheduled  5m1s   default-scheduler  Successfully assigned abc/nginx to node02
  Normal  Pulling    5m     kubelet            Pulling image "nginx:latest"
  Normal  Pulled     4m30s  kubelet            Successfully pulled image "nginx:latest" in 30.577s (30.577s including waiting)
  Normal  Created    4m30s  kubelet            Created container nginx
  Normal  Started    4m29s  kubelet            Started container nginx

访问pod

# 查询pod ip
# -o wide 宽格式输出，显示更详细信息
[root@master ~]# kubectl get pods -n abc -o wide
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP              NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx   1/1     Running   0          12m   172.16.140.65   node02   <none>           <none>

# 使用curl访问Pod
[root@master ~]# curl http://172.16.140.65:80
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
.....

删除pod

kubectl delete pod [pod名]
[root@master ~]# kubectl delete pod nginx -n abc
pod "nginx" deleted

控制器创建pod

# 使用Deployment控制器创建Pod
kubectl create deployment [pod名] [参数]
[root@master ~]# kubectl create deployment nginx --image nginx --port 80 -n abc   
deployment.apps/nginx created
[root@master ~]# kubectl get pod  -n abc     
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-7c5ddbdf54-jf2jn   0/1     Pending   0          13m

删除后会发现依旧存在：

[root@master ~]# kubectl delete pod nginx-7c5ddbdf54-jf2jn -n abc
pod "nginx-7c5ddbdf54-jf2jn" deleted
[root@master ~]# kubectl get pod -n abc
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-7c5ddbdf54-drdtl   0/1     Pending   0          34s

这是因为当前Pod是由Pod控制器创建的，控制器会监控Pod状况，一旦发现Pod死亡，会立即重建。此时要想删除Pod，必须删除Pod控制器。

# 查询ns的pod控制器
[root@master ~]# kubectl get deploy -n abc           
NAME    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx   0/1     1            0           23m

# 删除Deployment控制器
[root@master ~]# kubectl delete deploy nginx -n abc
deployment.apps "nginx" deleted

# 再次查询pod
[root@master ~]# kubectl  get pod -n abc      
No resources found in abc namespace.

配置操作创建pod

# API 版本定义，v1 是 Kubernetes 核心 API 版本
apiVersion: v1

# 资源类型，这里定义这是一个 Pod 资源
kind: Pod

# 元数据部分，描述 Pod 的基本信息
metadata: 
  # Pod 的名称，在命名空间内必须唯一
  name: nginx
  # Pod 所属的命名空间，这里是在 abc 命名空间中
  namespace: abc

# Pod 的规格定义，描述 Pod 的具体配置
spec:
  # 容器列表，一个 Pod 可以包含多个容器
  containers:
  # 第一个容器的定义
  - image: nginx:latest  # 使用的容器镜像，nginx 的最新版本
    name: pod            # 容器的名称（注意：这里命名不太规范，通常与 Pod 名称区分开）
    # 端口配置列表
    ports:
    # 第一个端口定义
    - name: nginx-port   # 端口的名称，用于标识这个端口
      containerPort: 80  # 容器内部监听的端口号
      protocol: TCP      # 端口使用的协议，可以是 TCP 或 UDP

创建：kubectl create -f pod-nginx.yaml

删除：kubectl delete -f pod-nginx.yaml

三、 Label

Label是kubernetes系统中的一个重要概念。它的作用就是在资源上添加标识，用来对它们进行区分和选择。

Label的特点：

• 一个Label会以key/value键值对的形式附加到各种对象上，如Node、Pod、Service等等
• 一个资源对象可以定义任意数量的Label ，同一个Label也可以被添加到任意数量的资源对象上去
• Label通常在资源对象定义时确定，当然也可以在对象创建后动态添加或者删除

可以通过Label实现资源的多维度分组，以便灵活、方便地进行资源分配、调度、配置、部署等管理工作。

一些常用的Label 示例如下：

• 版本标签：“version”:“release”, “version”:“stable”…
• 环境标签：“environment”:“dev”，“environment”:“test”，“environment”:“pro”
• 架构标签：“tier”:“frontend”，“tier”:“backend”

标签定义完毕之后，还要考虑到标签的选择，这就要使用到Label Selector，即：

Label用于给某个资源对象定义标识

Label Selector用于查询和筛选拥有某些标签的资源对象

当前有两种Label Selector：

基于等式的Label Selector

• name = slave: 选择所有包含Label中key="name"且value="slave"的对象
• env != production: 选择所有包括Label中的key="env"且value不等于"production"的对象

基于集合的Label Selector

• name in (master, slave): 选择所有包含Label中的key="name"且value="master"或"slave"的对象
• name not in (frontend): 选择所有包含Label中的key="name"且value不等于"frontend"的对象

标签的选择条件可以使用多个，此时将多个Label Selector进行组合，使用逗号","进行分隔即可。例如：

name=slave，env!=production
name not in (frontend)，env!=production

查看标签

[root@master ~]# kubectl get pod -n abc --show-labels
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE    LABELS
nginx   0/1     Pending   0          110s   run=nginx

打标签

[root@master ~]# kubectl label pod nginx app=nginx -n abc
pod/nginx labeled

在创建时候打标签

[root@master ~]# kubectl run nginx1 --labels app=aaaa --image=nginx:latest --port=80 -n abc
pod/nginx1 created

修改标签

使用 --overwrite 参数覆盖已有标签

[root@master ~]# kubectl label pod nginx1 app=bbbb -n abc --overwrite
pod/nginx1 labeled
[root@master ~]# kubectl get pod nginx1 -n abc --show-labels
NAME     READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
nginx1   0/1     Pending   0          16m   app=bbbb

筛选标签

使用 -l 参数根据标签筛选

[root@master ~]# kubectl get pod -n abc  -l app=bbbb --show-labels     
NAME     READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
nginx1   0/1     Pending   0          20m   app=bbbb

删除标签

使用 [标签名]- 来删除标签

[root@master ~]# kubectl label pod nginx1 app- -n abc
pod/nginx1 unlabeled

配置方式

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata: 
  name: nginx2
  namespace: abc
  labels:           # 标签定义
    version: "3.0"
    env: "test"
spec:
  containers:
  - image: nginx:latest
    name: pod 
    ports:
    - name: nginx-port
      containerPort: 80
      protocol: TCP

查看标签：

NAME     READY   STATUS    RESTARTS   AGE    LABELS
nginx2   0/1     Pending   0          105s   env=test,version=3.0

四、 Deployment

在kubernetes中，Pod是最小的控制单元，但是kubernetes很少直接控制Pod，一般都是通过Pod控制器来完成的。Pod控制器用于pod的管理，确保pod资源符合预期的状态，当pod的资源出现故障时，会尝试进行重启或重建pod。

在kubernetes中Pod控制器的种类有很多，本章节只介绍一种：Deployment。

创建并查看

[root@master ~]# kubectl create deploy nginx --image=nginx:latest --port=80 --replicas=3 -n abc
deployment.apps/nginx created
# --image  指定pod的镜像
# --port   指定端口
# --replicas  指定创建pod数量
# --namespace  指定namespace

[root@master ~]# kubectl get pod -n abc
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-7c79c4bf97-2n4hg   0/1     Pending   0          17s
nginx-7c79c4bf97-5k58x   0/1     Pending   0          17s
nginx-7c79c4bf97-lh229   0/1     Pending   0          17s

查看信息

[root@master ~]# kubectl get deploy -n abc
NAME    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx   0/3     3            0           80s
# READY：就绪的副本数量/期望的副本数量
# UP-TO-DATE：成功升级的副本数量
# AVAILABLE：可用副本的数量

[root@master ~]# kubectl get deploy -n abc -o wide
NAME    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE     CONTAINERS   IMAGES         SELECTOR
nginx   0/3     3            0           3m39s   nginx        nginx:latest   app=nginx

查看deployment的详细信息

[root@master ~]# kubectl describe deploy nginx -n abc
Name:                   nginx
Namespace:              abc
CreationTimestamp:      Thu, 30 Oct 2025 20:27:18 +0800
Labels:                 app=nginx
Annotations:            deployment.kubernetes.io/revision: 1
Selector:               app=nginx
Replicas:               3 desired | 3 updated | 3 total | 0 available | 3 unavailable
StrategyType:           RollingUpdate
MinReadySeconds:        0
RollingUpdateStrategy:  25% max unavailable, 25% max surge
Pod Template:
  Labels:  app=nginx
  Containers:
   nginx:
    Image:        nginx:latest
    Port:         80/TCP
    Host Port:    0/TCP
    Environment:  <none>
    Mounts:       <none>
  Volumes:        <none>
Conditions:
  Type           Status  Reason
  ----           ------  ------
  Available      False   MinimumReplicasUnavailable
  Progressing    True    ReplicaSetUpdated
OldReplicaSets:  <none>
NewReplicaSet:   nginx-7c79c4bf97 (3/3 replicas created)
Events:
  Type    Reason             Age    From                   Message
  ----    ------             ----   ----                   -------
  Normal  ScalingReplicaSet  5m24s  deployment-controller  Scaled up replica set nginx-7c79c4bf97 to 3

删除

[root@master ~]# kubectl delete deploy nginx -n abc
deployment.apps "nginx" deleted

配置操作

# 定义API版本，Deployment属于apps/v1
apiVersion: apps/v1
# 定义资源类型为Deployment
kind: Deployment
metadata:
  # Deployment的名称
  name: nginx
  # 命名空间
  namespace: abc
spec:
  # 指定副本数量
  replicas: 3
  # 标签选择器，选择拥有run=nginx标签的Pod
  selector: 
    matchLabels:
      run: nginx
  # Pod模板
  template:
    metadata:
      # 给Pod模板打上标签，注意这里标签要与selector匹配
      labels:
        run: nginx
    spec:
      # 容器定义
      containers:
      - image: nginx:latest
        name: nginx
        ports:
        - containerPort: 80  # 容器暴露的端口

创建：kubectl create -f deploy-nginx.yaml

删除：kubectl delete -f deploy-nginx.yaml