Kubernetes集群管理实战：部署和管理容器化应用

# 1. Kubernetes基础**

**1.1 Kubernetes简介**

Kubernetes（简称K8s）是一个开源的容器编排系统，用于自动化容器化应用的部署、管理和扩展。它提供了一套丰富的功能，包括容器调度、服务发现、负载均衡、存储编排和自动伸缩。

**1.2 Kubernetes架构**

Kubernetes架构由多个组件组成，包括：

* **控制平面：**负责集群的管理和协调，包括API服务器、调度器、控制器管理器和etcd。
* **节点：**运行容器的物理或虚拟机，包括kubelet、容器运行时和网络插件。
* **Pod：**Kubernetes中运行容器的最小单元，可以包含一个或多个容器。
* **Deployment：**用于管理Pod的副本集，确保指定数量的Pod始终处于运行状态。
* **Service：**抽象了Pod的网络访问，提供了稳定的IP地址和端口号。

# 2. Kubernetes集群部署

### 2.1 Kubernetes集群安装

#### 2.1.1 单节点安装

单节点安装适用于开发和测试环境，只需在单台机器上安装Kubernetes所有组件。

**步骤：**

1. **安装kubeadm：**

sudo apt-get update
sudo apt-get install kubeadm

2. **初始化集群：**

sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

3. **设置kubeconfig：**

mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

4. **安装CNI插件：**

sudo kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/v3.21/manifests/calico.yaml

5. **验证集群：**

kubectl get nodes
kubectl get pods --all-namespaces

#### 2.1.2 多节点安装

多节点安装适用于生产环境，需要在多台机器上安装Kubernetes组件。

**步骤：**

1. **准备节点：**

* 确保所有节点具有相同的操作系统和内核版本。
* 禁用防火墙和SELinux。
* 设置主机名和静态IP地址。

2. **初始化主节点：**

sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 --apiserver-advertise-address=192.168.1.100

3. **获取加入令牌：**

kubeadm token create --print-join-command

4. **加入工作节点：**

ssh worker-node
sudo kubeadm join 192.168.1.100:6443 --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>

5. **验证集群：**

kubectl get nodes
kubectl get pods --all-namespaces

### 2.2 Kubernetes集群配置

#### 2.2.1 网络配置

**网络插件：**

Kubernetes支持多种网络插件，如Calico、Flannel和Weave Net。选择一个满足特定需求的插件。

**Pod网络：**

Pod网络定义了Pod之间的通信方式。默认情况下，Kubernetes使用Flannel创建覆盖网络。

**服务网络：**

服务网络定义了服务之间的通信方式。Kubernetes使用kube-proxy创建服务代理，将流量转发到Pod。

#### 2.2.2 存储配置

**存储卷：**

Kubernetes支持多种存储卷类型，如空目录卷、持久卷和动态卷。选择一个满足特定存储需求的卷类型。

**存储类：**

存储类定义了存储卷的配置和管理策略。创建存储类以指定卷的类型、访问模式和持久性。

**持久卷声明：**

持久卷声明（PVC）定义了用户对存储卷的需求。PVC与存储类绑定，Kubernetes根据PVC创建并管理存储卷。

# 3. 容器化应用部署

### 3.1 容器镜像构建

容器镜像是容器化的基础，它包含了运行容器所需的所有文件和依赖项。构建容器镜像是一个多步骤的过程，涉及编写 Dockerfile、构建镜像和将镜像推送到镜像仓库。

#### 3.1.1 Dockerfile 编写

Dockerfile 是一个文本文件，它定义了如何构建容器镜像。它包含一系列指令，这些指令指定了要安装的基