前言
想象一下，你开发了一个 Web 应用，需要部署到生产环境。传统方式下，你可能需要手动配置服务器、安装依赖、处理负载均衡、监控服务健康状态等等。当应用需要扩容时，又要重复这些繁琐的操作。
Kubernetes（简称 K8S）就是为了解决这些问题而诞生的容器编排平台。它可以自动化应用的部署、扩缩容、负载均衡和故障恢复，让你专注于业务逻辑而不是基础设施管理。
核心概念
在开始实战之前，我们需要理解几个核心概念：
Pod（豆荚）：K8S 中最小的部署单元，通常包含一个或多个紧密相关的容器。可以把 Pod 想象成一个"虚拟机"，里面运行着你的应用。
Deployment（部署）：管理 Pod 副本的控制器，负责确保指定数量的 Pod 始终运行。当某个 Pod 出现故障时，Deployment 会自动创建新的 Pod 替换它。
Service（服务）：为 Pod 提供稳定的网络访问入口。由于 Pod 的 IP 地址可能随时变化，Service 提供了一个固定的访问点。
Namespace（命名空间）：用于隔离不同的应用或环境，比如开发环境、测试环境和生产环境。
实战演练
让我们通过部署一个简单的 Nginx Web 服务器来体验 K8S 的魅力。
第一步：创建 Deployment
我们首先创建一个 Deployment 来管理 Nginx Pod：
apiVersion: apps/v1
kind:Deployment
metadata:
name:nginx-deployment
namespace:default
spec:
replicas:3
selector:
matchLabels:
app:nginx
template:
metadata:
labels:
app:nginx
spec:
containers:
-name:nginx
image:nginx:1.20
ports:
-containerPort:80
resources:
requests:
memory:"64Mi"
cpu:"250m"
limits:
memory:"128Mi"
cpu:"500m"
这个配置文件告诉 K8S：
创建 3 个 Nginx Pod 副本（replicas: 3）
每个 Pod 使用 nginx:1.20 镜像
容器监听 80 端口
设置资源限制，避免单个 Pod 消耗过多资源
第二步：暴露服务
仅有 Pod 还不够，我们需要创建 Service 来暴露服务：
apiVersion: v1
kind:Service
metadata:
name:nginx-service
spec:
selector:
app:nginx
ports:
-protocol:TCP
port:80
targetPort:80
type:LoadBalancer
这个 Service 配置：
将流量路由到标签为 app: nginx 的 Pod
在 80 端口接收外部请求
使用 LoadBalancer 类型，可以从集群外部访问
第三步：部署和验证
使用 kubectl 命令部署应用：
# 应用配置
kubectl apply -f nginx-deployment.yaml
kubectl apply -f nginx-service.yaml
# 查看部署状态
kubectl get deployments
kubectl get pods
kubectl get services
# 查看Pod详细信息
kubectl describe pod <pod-name>
进阶操作：让你的应用更健壮
健康检查
为确保应用正常运行，我们可以添加健康检查：
livenessProbe:
httpGet:
path:/
port:80
initialDelaySeconds:30
periodSeconds:10
readinessProbe:
httpGet:
path:/
port:80
initialDelaySeconds:5
periodSeconds:5
滚动更新
当需要更新应用版本时，K8S 支持滚动更新，确保服务不中断：
# 更新镜像版本
kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.21
# 查看更新状态
kubectl rollout status deployment/nginx-deployment
# 如果更新有问题，可以回滚
kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment
水平自动伸缩
配置 HPA（Horizontal Pod Autoscaler）实现自动扩缩容：
apiVersion: autoscaling/v2
kind:HorizontalPodAutoscaler
metadata:
name:nginx-hpa
spec:
scaleTargetRef:
apiVersion:apps/v1
kind:Deployment
name:nginx-deployment
minReplicas:2
maxReplicas:10
metrics:
-type:Resource
resource:
name:cpu
target:
type:Utilization
averageUtilization:70
监控和故障排查
日志查看
# 查看Pod日志
kubectl logs <pod-name>
# 实时查看日志
kubectl logs -f <pod-name>
# 查看前一个容器的日志（Pod重启后）
kubectl logs <pod-name> --previous
调试技巧
# 进入Pod内部调试
kubectl exec -it <pod-name> -- /bin/bash
# 查看事件
kubectl get events --sort-by=.metadata.creationTimestamp
# 描述资源详细信息
kubectl describe deployment nginx-deployment
配置管理最佳实践
ConfigMap 管理配置
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
name: nginx-config
data:
nginx.conf: |
server {
listen 80;
location / {
return 200 "Hello from Kubernetes!";
}
}
Secret 管理敏感信息
# 创建Secret
kubectl create secret generic db-secret \
--from-literal=username=admin \
--from-literal=password=secretpassword
生产环境考虑
资源配额
为命名空间设置资源配额，防止资源滥用：
apiVersion: v1
kind:ResourceQuota
metadata:
name:compute-quota
spec:
hard:
requests.cpu:"4"
requests.memory:8Gi
limits.cpu:"8"
limits.memory:16Gi
pods:"10"
网络策略
实施网络安全策略，控制 Pod 间通信：
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind:NetworkPolicy
metadata:
name:deny-all
spec:
podSelector:{}
policyTypes:
-Ingress
-Egress
常见错误和解决方案
ImagePullBackOff 错误：通常是镜像不存在或权限问题，检查镜像名称和仓库访问权限。
CrashLoopBackOff 错误：Pod 不断重启，查看日志找出应用启动失败的原因。
服务无法访问：检查 Service 选择器是否正确匹配 Pod 标签，以及端口配置是否正确。
资源不足：节点资源不够时，Pod 会处于 Pending 状态，需要扩容节点或调整资源请求。
总结
通过这个实战教程，你已经掌握了 K8S 的核心概念和基本操作。从简单的 Nginx 部署开始，我们学会了如何创建 Deployment 和 Service，如何进行健康检查、滚动更新和自动伸缩，以及如何进行监控和故障排查。
K8S 的强大之处在于其声明式配置和自动化能力。你只需要描述期望的状态，K8S 会自动确保系统始终维持这个状态。这种设计理念极大地简化了复杂应用的运维工作。
继续深入学习 K8S，你会发现更多高级特性，如 Ingress 控制器、持久化存储、ServiceMesh 等。每一项技术都会让你的容器化应用更加健壮和高效。
记住，实践是最好的老师。多动手操作，在遇到问题时积极查阅文档和社区资源，你很快就能成为 K8S 专家。
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