K8S简介、使用教程

以下是关于 Kubernetes（通常缩写为 K8S）的简介和使用教程：

一、Kubernetes 简介

1. 定义与作用
   Kubernetes 是一个开源的容器编排平台，用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。它最初由谷歌开发，后捐赠给云原生计算基金会（CNCF），并成为云原生领域中非常重要的基础设施。在如今的软件开发和部署场景中，随着容器技术（如 Docker）的广泛应用，Kubernetes 能够帮助开发者和运维团队高效地管理大量的容器，确保应用程序在不同的环境（如开发、测试、生产环境）中可靠且稳定地运行。

2. 核心概念

   • Pod：是 Kubernetes 中最小的可部署和可管理的计算单元，它可以包含一个或多个紧密相关的容器。这些容器通常会共享网络和存储资源，并且总是一起被调度到同一个节点上运行。例如，一个包含 Web 服务器容器和数据库容器的组合，如果它们之间关联紧密，就可以放在一个 Pod 中（不过实际应用中更建议将数据库单独部署在不同的 Pod 中，这里只是为了便于理解举例）。
   • Node（节点）：指的是集群中的一台机器，可以是物理机也可以是虚拟机，节点上运行着 Kubernetes 的相关组件（如 kubelet、kube-proxy 等），并且可以用来运行 Pod。简单理解就是承载 Pod 的宿主主机。
   • Service（服务）：用于将一组 Pod 暴露给其他应用或者外部网络，提供了稳定的网络访问入口。它可以通过不同的类型（如 ClusterIP 只在集群内部可访问、NodePort 可以通过集群中节点的特定端口访问、LoadBalancer 借助外部负载均衡器来对外提供服务等）实现不同的网络访问需求。
   • Deployment（部署）：用于声明式地管理 Pod 的创建、更新和删除等操作，提供了应用程序的滚动更新、回滚等功能，方便开发者对应用进行版本升级等操作。
   • Namespace（命名空间）：类似于操作系统中的文件夹，用于对集群中的资源进行隔离和分组管理，不同的命名空间中的资源可以同名，便于在多团队、多项目共用集群时划分资源和权限。

二、Kubernetes 使用教程

安装 Kubernetes

1. 本地环境安装（以 Minikube 为例，适合用于学习和开发测试）

   • 前提条件：需要先安装好 Docker（因为 Minikube 依赖 Docker 来运行容器）以及对应的命令行工具（如 kubectl，用于与 Kubernetes 集群交互的客户端工具）。
   • 安装步骤：
     • 根据操作系统下载对应的 Minikube 安装包（可以从官方网站获取），然后进行安装。
     • 安装完成后，在命令行执行 minikube start 命令来启动本地的 Kubernetes 集群。这个过程中，Minikube 会自动下载所需的镜像等资源并初始化集群。
     • 通过 kubectl get nodes 命令可以查看集群中的节点信息，若看到节点状态为 Ready，则表示集群启动成功。

2. 生产环境安装（有多种方式，以基于云服务商提供的 Kubernetes 服务为例，如云原生的 Google Kubernetes Engine（GKE）、Amazon Elastic Kubernetes Service（EKS）、阿里云的容器服务 Kubernetes 版等）

   • 以 GKE 为例的步骤：
     • 登录 Google Cloud 平台账号，在控制台中选择创建 Kubernetes 引擎集群，按照提示配置集群的相关参数，如节点数量、机器类型、网络配置等。
     • 完成配置后，点击创建，平台会自动完成集群的创建和初始化工作，创建完成后同样可以使用 kubectl get nodes 命令（前提是在本地配置好与 GKE 集群连接的 kubectl）来查看节点信息，确认集群状态。

创建和管理资源

1. 创建 Pod
   • 使用 YAML 文件定义 Pod（推荐方式，便于版本控制和复用）：创建一个例如名为 my-pod.yaml 的文件，内容示例如下：

     apiVersion: v1
     kind: Pod
     metadata:
       name: my-pod
       labels:
         app: my-app
     spec:
       containers:
       - name: my-container
         image: nginx:latest
         ports:
         - containerPort: 80

这个 YAML 文件定义了一个名为 my-pod 的 Pod，它包含一个基于 nginx:latest 镜像的容器，并且容器暴露了 80 端口。

• 创建 Pod：在命令行执行 kubectl create -f my-pod.yaml 命令，Kubernetes 就会根据这个 YAML 文件创建对应的 Pod。可以通过 kubectl get pods 命令查看 Pod 的状态。

1. 创建 Deployment
   • 同样使用 YAML 文件定义（例如 my-deployment.yaml）：

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

这里定义了一个名为 my-deployment 的 Deployment，它会创建 3 个副本（由 replicas 参数指定）的 Pod，Pod 中的容器基于 nginx:latest 镜像且暴露 80 端口。

• 创建 Deployment：执行 kubectl create -f my-deployment.yaml 命令，通过 kubectl get deployments 和 kubectl get pods 命令可以分别查看 Deployment 和其创建的 Pod 的状态。

1. 创建 Service
   • 使用 YAML 文件定义服务（例如 my-service.yaml），以下是创建一个 ClusterIP 类型服务的示例：

     apiVersion: v1
     kind: Service
     metadata:
       name: my-service
       labels:
         app: my-app
     spec:
       type: ClusterIP
       selector:
         app: my-app
       ports:
         - protocol: TCP
           port: 80
           targetPort: 80

这个服务会选择所有带有 app: my-app 标签的 Pod，将它们的 80 端口（targetPort）映射到服务的 80 端口（port）上，并且服务类型为 ClusterIP，意味着只能在集群内部访问。

• 创建 Service：执行 kubectl create -f my-service.yaml 命令，通过 kubectl get services 命令可以查看服务的相关信息。

应用更新与回滚

1. 更新 Deployment 中的容器镜像（实现应用版本升级）：
   执行 kubectl set image deployment/my-deployment my-container=nginx:new-version 命令（这里假设 nginx:new-version 是要更新的新镜像版本），Kubernetes 会自动进行滚动更新，逐个替换旧版本的 Pod 为新版本的 Pod，在更新过程中可以通过 kubectl rollout status deployment/my-deployment 命令查看更新进度。
2. 回滚 Deployment：
   如果更新后出现问题，可以执行 kubectl rollout undo deployment/my-deployment 命令进行回滚操作，将 Deployment 回滚到上一个版本的状态。

资源删除

要删除之前创建的资源，可以执行以下命令：

• 删除 Pod：kubectl delete pod my-pod（不过通常更建议通过管理 Deployment 等上层资源来间接管理 Pod，直接删除 Pod 可能会被重新创建，如果是由 Deployment 管理的话）。
• 删除 Deployment：kubectl delete deployment my-deployment，这会同时删除它管理的所有 Pod。
• 删除 Service：kubectl delete service my-service。

以上只是 Kubernetes 的一个非常基础的使用教程，实际应用中它还有很多高级的功能和配置选项，比如配置存储卷、网络策略、资源配额等，需要进一步深入学习和实践来掌握。