为什么我们需要Kubernetes？你要了解的Kubernetes基础知识

Kubernetes通常缩写为 K8s，是一个开源平台，旨在自动部署、扩展和操作应用程序容器。Kubernetes 的核心是提供一个框架，用于弹性运行分布式系统，从而高效处理故障转移、扩展和部署等任务。它将组成应用程序的容器分组为逻辑单元，以便于管理和发现。 

为什么我们需要 Kubernetes？

在当今快节奏的数字世界中，组织不断努力提高应用程序开发和管理的效率和敏捷性。Kubernetes 通过简化部署和管理复杂应用程序的过程来满足这一需求。它处理应用程序的扩展和故障转移，提供部署模式等。这意味着开发人员可以专注于他们的应用程序，而 Kubernetes 则负责处理运营挑战。这不仅提高了生产力，还增强了应用程序的可靠性和可扩展性。 

Kubernetes 基本概念

容器和 Kubernetes

容器是一种轻量级的独立软件包，其中包含运行软件所需的一切，包括代码、运行时、系统工具、库和设置。容器彼此隔离，并与主机系统隔离，因此在不同环境中具有高度的可移植性和一致性。

Kubernetes 将容器化更进一步。它对这些容器进行编排，确保它们在您需要的时间和地点运行，并帮助它们在需要时进行扩展。Kubernetes 提供了一个框架来弹性运行分布式系统，管理跨多个主机的容器化应用程序。它可以自动执行应用程序容器的部署、扩展和操作，使管理复杂的容器化应用程序变得更加容易。 

了解节点和集群

Kubernetes 的核心是两个关键概念：节点和集群。 

节点：节点是 Kubernetes 生态系统中最小的单元。物理机或虚拟机可以充当节点，并运行容器（工作负载）。每个节点都具有运行 Kubernetes 管理的容器所需的服务，包括容器的运行时环境以及 Kubernetes 自己的通信和管理工具。 

集群：集群是一组组合在一起的节点。这是 Kubernetes 管理的所有容器化应用程序运行的地方。集群提供了 Kubernetes 所著称的高可用性、可伸缩性和冗余性。在 Kubernetes 上部署应用程序时，实际上是将它们部署在集群上。集群的主要组件包括控制平面（对集群做出全局决策）和节点（应用程序实际运行的位置）。 

这些是 Kubernetes 如何管理容器化应用程序的基本概念，为部署和扩展应用程序提供了强大的基础设施。 

设置 Kubernetes

安装 Kubernetes

开始使用 Kubernetes 需要设置可以运行容器化应用程序的环境。此设置包括 Kubernetes 本身的安装。您可以在各种平台上安装 Kubernetes，包括本地机器、云服务（如我们的VPS、VDS或专用服务器）以及混合系统。 

对于本地设置，Minikube或Kind等工具是热门选择。这些工具提供了一种在本地机器上创建 Kubernetes 集群的简单方法。对于基于云的解决方案，大多数主要云提供商都提供基于 Kubernetes 的服务（如 Google 的 GKE、Amazon 的 EKS 或 Microsoft 的 AKS），可简化集群的创建和管理。 

安装过程通常包括：

1. 设置满足 Kubernetes 系统要求的机器（物理或虚拟）。 
2. 安装容器运行时，例如 Docker。
3. 安装 Kubernetes 本身，可能包括设置控制平面和工作节点。
4. 配置网络设置以允许控制平面和工作节点之间的通信。 

为了成功设置，遵循与您选择的平台和环境相关的特定安装指南非常重要。 

关键部件概述

安装 Kubernetes 后，了解其关键组件至关重要。这些组件协同工作以管理集群状态并运行应用程序。主要组件包括： 

• 控制平面：控制平面负责制定有关集群的全局决策，例如调度、检测和响应集群事件。控制平面的关键元素包括 Kube-API 服务器、etcd（集群数据的键值存储）、调度程序和控制器管理器。 

• 节点：工作节点是运行应用程序和工作负载的机器。每个节点都有一个Kubelet，一个用于管理节点并与 Kubernetes 控制平面通信的代理，以及一个用于运行容器的容器运行时。 

• Pod： Kubernetes 中的基本部署单元。Pod 表示集群中运行的应用程序或进程的单个实例。Pod 包含一个或多个容器。 

• 服务和入口：这些组件提供公开、访问和与您的应用程序通信的机制。 

• 存储：了解 Kubernetes 中的存储涉及卷 (Volumes) 和持久卷 (PersistentVolumes) 等概念，它们为您的应用程序提供了一种存储数据和状态信息的方法。 

• ConfigMaps 和 Secrets：您可以使用它们分别管理应用程序和 Kubernetes 集群的配置数据和敏感信息。

部署应用程序

接下来我们将深入研究在 Kubernetes 中部署和管理应用程序的实际方面，重点关注 pod 的创建和管理，以及利用服务连接和扩展应用程序。 

创建和管理 Pod

在 Kubernetes 中部署应用程序从 Pod 开始。Kubernetes 创建并管理 Pod，即最小的可部署单元，通常包含一个或多个容器。

创建 Pod：

1.定义 Pod：这是使用 Pod 清单文件中的 YAML 或 JSON 完成的。清单描述了 Pod 的内容，例如容器镜像、端口和卷挂载。 

以下是运行 Apache Web 服务器的示例 Pod-Config： 

apiVersion: v1 

kind: Pod 

metadata: 

  name: apache-pod 

  labels: 

    purpose: serve-web 

spec: 

  containers: 

  - name: apache-container 

    image: httpd 

    ports: 

    - containerPort: 80

2.部署 Pod：使用“kubectl apply”命令和 pod 清单文件在您的集群中创建 pod。 

对于我们的示例 pod，部署它的命令是： 

kubectl apply -f apache-pod.yaml

管理 Pod：

• 监控：使用“kubectl get pods”检查 pod 的状态。此命令提供有关集群中每个 pod 状态的信息。 

• 调试和日志：使用“kubectl logs [POD_NAME]”查看 pod 的日志，这对于诊断问题至关重要。 

• 删除 Pod：可以使用“kubectl delete pod [POD_NAME]”删除 Pod。Kubernetes 将尝试关闭并从集群中彻底删除 Pod。 

服务：连接和扩展

Kubernetes 中的服务是一种抽象方式，用于公开在一组 Pod 上运行的应用程序。无论集群中发生什么变化，它们都提供了一种一致的方式来访问一组 Pod 的功能方面。 

创建服务：

1. 定义服务：与 Pod 一样，服务也以 YAML 或 JSON 定义。服务定义包括选择器，用于定位要公开的 Pod 和端口。 
2. 部署服务：使用“kubectl apply”和服务定义文件来创建服务。 

服务类型：

• ClusterIP（默认）：将服务暴露在集群内部 IP 上。此类型使服务只能在集群内访问。 

• NodePort：通过静态端口在每个节点的 IP 上公开服务。这允许外部流量通过已知端口访问服务。 

• LoadBalancer：与基于云的负载均衡器集成，以向外部公开服务。人们通常在云环境中使用它。

扩展应用程序：

• 水平 Pod 自动缩放：根据 CPU 利用率或其他选定指标自动增加或减少 Pod 副本的数量。 

• ReplicaSet 和 Deployments：管理一组 pod 的部署和扩展，并为应用程序提供声明性更新。 

Kubernetes 中的服务和扩展机制可实现弹性、可访问且高效的应用程序部署。它们提供必要的工具，以确保应用程序可以处理不同的负载并保持对用户的可访问性。