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一、Kube.NETes的優缺點

1、Kubernetes的優點

高可用性：Kubernetes具有自動容錯和自動擴縮容等功能，可以保證應用的高可用性。
多種應用類型支持：Kubernetes支持各種應用場景，例如Web應用、數據庫、批處理等。
自動化：Kubernetes支持自動化部署、升級、擴展等操作，減少了手動干預的工作量。
跨云支持：Kubernetes支持跨多個云平臺和數據中心的部署。
開源社區支持：Kubernetes有一個龐大的開源社區，為用戶提供廣泛的支持。

2、Kubernetes的缺點

學習門檻高：Kubernetes是一個復雜的系統，需要花費一定的時間和精力才能掌握。
部署和維護復雜：Kubernetes的部署和維護需要專業的人員和一定的技術知識。
資源消耗高：Kubernetes需要一定的計算和存儲資源來運行和管理自身和應用程序，因此需要一定的資源成本。

3、Kubernetes的應用場景

Kubernetes適用于需要高可用性、彈性伸縮、多種應用類型支持、各種云平臺和數據中心跨平臺的應用場景，

例如：

Web應用
大數據處理
分布式數據庫
人工智能和機器學習應用
微服務化的應用程序等。

二、Kubernetes的控制節點和工作節點

在Kubernetes集群中，有兩種類型的節點：控制節點和工作節點。

控制節點是Kubernetes集群的管理節點，它負責管理整個集群的狀態和配置信息。

工作節點則是運行容器化應用程序的節點，它們承載Pod并執行實際的工作負載。

控制節點通常承擔以下角色：

API服務器：API服務器是Kubernetes系統的核心組件，它提供了REST API和命令行界面，以便管理、操作和監控Kubernetes集群中的資源和對象。API服務器還負責驗證和授權對Kubernetes資源的訪問。
etcd：etcd是一個分布式的鍵值存儲引擎，用于存儲Kubernetes系統的集群狀態和配置信息。所有控制節點和工作節點的狀態和配置信息都存儲在etcd中，并由控制節點進行讀寫操作。
調度器：調度器負責將Pod調度到合適的工作節點，以便實際執行工作負載。調度器通常根據特定的策略來選擇一個最優的節點。例如，調度器可以根據工作節點可用的資源、Pod的親和力和反親和力等因素進行調度決策。
控制器管理器：控制器管理器是一個守護進程，用于管理和操作控制器?？刂破饔糜诖_保Kubernetes中的各個資源在期望的狀態和目標狀態之間保持一致?？刂破鞴芾砥鲗@些控制器進行管理和操作，以確保它們按照設計的方式運行，并對發生的任何更改做出響應。

而工作節點則通常承擔以下角色：

在Kubernetes系統中，控制節點和工作節點之間的關系非常重要。控制節點負責管理整個集群的狀態和配置信息，而工作節點則負責實際執行工作負載。通過將控制節點和工作節點明確區分開來，Kubernetes系統可以提供高可用性、可擴展性和靈活性，以應對各種復雜應用程序的需求。

Kubernetes的控制節點和工作節點是非常重要的概念。

控制節點負責管理集群狀態和配置信息，并控制和監控工作節點的狀態和資源分配。

工作節點負責實際執行應用程序的工作負載，并提供容器運行時、Pod和kube-proxy等組件來支持集群內的網絡和負載均衡。通過明確區分控制節點和工作節點，Kubernetes可以提供高可靠性、可擴展性和靈活性，以應對各種應用程序的需求。

三、Kubernetes的控制平面和數據平面

在Kubernetes集群中，有兩個主要組件：控制平面和數據平面。

控制平面是Kubernetes的中央控制中心，負責處理集群的配置、調度和監控，并通過API服務器與外界通信；數據平面則負責實際的應用程序工作負載和網絡數據的處理，以及與集群的交互。

1、控制平面

控制平面是Kubernetes集群的中心控制中心，它包含以下關鍵組件：

控制平面

API服務器：API服務器是Kubernetes的核心組件，提供了REST API和命令行界面，以便操作和監控Kubernetes集群中的資源和對象?？梢酝ㄟ^API服務器對集群進行管理、資源配置、監控等操作，這也是管理網關的核心入口。
etcd：etcd是一個強一致性的分布式鍵值存儲系統，用于存儲Kubernetes集群中的所有數據，包括集群配置、資源、對象等信息。etcd是控制平面的重要組成部分，即便控制平面宕機后，etcd也能夠保護數據的安全。
控制器管理器：控制器管理器是一個守護進程，用于管理和操作控制器。控制器的作用是確保集群中的各種資源在期望的狀態和目標狀態之間一致，如保證Pod的個數不少于期望值等?？刂破鞴芾砥鲗@些控制器進行管理和操作，以確保它們能夠以設計的方式運行，并對發生的任何更改做出響應。
調度器：調度器是Kubernetes的另一個核心組件，負責將Pod調度到合適的節點上運行。調度器根據特定的策略或者算法進行調度決策，以確保Pod能夠在最適合的節點上運行。調度器負責節點的選擇、資源分配、Pod編排和調度等。

2、數據平面

數據平面

數據平面是Kubernetes集群中實際運行的應用程序工作負載和與集群交互的核心部分，包括以下組件：

kubelet：kubelet是運行在每個節點上的代理，負責管理節點上的Pod，并根據API服務器的指令進行相應的操作。Kubelet還負責維護Pod的健康狀態，并執行Pod的生命周期，包括啟動、停止、重啟等操作。
kube-proxy：kube-proxy是一個負責Pod負載均衡的網絡代理，主要負責路由集群內部的流量，并執行負載均衡操作。kube-proxy通常運行在每個節點上，以提供統一的負載均衡機制。
容器運行時：容器運行時是一個負責管理和運行容器的組件，負責運行容器鏡像并提供容器的生命周期管理。Kubernetes支持多種容器運行時，如Docker、containerd、cri-o等。
Pod：Pod是Kubernetes中最小的部署單元，是一個或多個相關容器的集合。Pod通常運行在節點上，以便實際執行應用程序的工作負載。Pod與其他組件，如ConfigMap、Secret等配合，來提供更加強大的功能和擴展性。

3、控制平面和數據平面的關系

控制平面和數據平面通常通過API服務器進行交互，并共享etcd存儲。

控制平面負責管理集群的狀態和配置信息，而數據平面負責實際的應用程序工作負載?？刂破矫媾c數據平面的分離是一種良好的設計策略，并使Kubernetes具有可擴展性、可靠性和高可用性。

控制平面和數據平面的分離也使得Kubernetes的升級和擴展非常容易，可以單獨管理控制平面和數據平面。

此外，Kubernetes的靈活和可擴展性也源于控制平面和數據平面的分離。

四、Kubernetes的etcd數據存儲

etcd是一個分布式的鍵值存儲引擎，用于存儲Kubernetes系統的集群狀態和配置信息。它是Kubernetes中的重要組件之一，因為它可以存儲有關節點、Pod和服務等所有資源的信息。

1、etcd的基本概念

etcd 是基于 Raft 協議實現的分布式存儲系統，它主要有以下幾個特性：

簡單：基于key-value存儲數據，并提供了一個簡單的HTTP/2 API。
安全：支持TLS證書和客戶端證書的雙向認證等安全機制，確保用戶數據的可靠性和安全性。
可靠：使用分布式的 Raft 協議來保證數據的一致性，并提供完善的恢復機制。
快速：etcd是快速的，支持高可用的分布式環境，并具有自動故障轉移能力。

2、etcd的工作原理

etcd的工作原理

etcd是一個分布式K-V存儲系統，由多臺機器組成的一個集群。在etcd 的集群中，每個節點都可以進行讀寫操作，而實際的數據傳輸和分布式一致性由整個集群共同完成。

etcd 集群通常由一個主節點和多個從節點組成，主節點負責處理用戶的請求和寫入操作，并將這些操作廣播到其他從節點。當主節點失效時，從節點會通過Raft算法選舉出一個新的主節點，確保系統的可恢復性和高可用性。

當一個用戶提交一個更新操作時，etcd 會將其記錄為一條寫入請求并將其應用到內部存儲中。它還將該請求通過集群廣播，以確保所有節點上的存儲都更新了相應的值。為了確保寫入操作的可靠性，etcd 會在多數節點上進行提交，以防止節點故障時丟失數據。

3、etcd的用途

由于Kubernetes使用etcd來存儲集群狀態和配置信息，因此etcd是Kubernetes的重要組件之一。

etcd的主要用途包括：

存儲Kubernetes配置信息：etcd存儲包括Pod、Deployment、Service等所- 有Kubernetes資源在內的所有配置信息。
存儲Kubernetes集群狀態：etcd存儲每個節點的狀態信息，包括節點的健康狀況、資源使用情況和Pod的運行狀態等。
提供API服務：etcd提供HTTP API來訪問存儲的數據，這是控制器管理器和調度器等組件的關鍵基礎。

4、etcd的使用場景

etcd不僅在Kubernetes中很有價值，而且在其它應用程序中也可廣泛使用，例如：

分布式系統間存儲共享的數據。
配置中心：存儲服務端和應用程序的配置信息。
分布式鎖：實現分布式鎖機制來協調并發訪問和修改數據。
服務發現：提供服務發現功能，為客戶端提供可用服務列表。

etcd是Kubernetes集群的狀態存儲和配置服務的核心組件之一。通過使用etcd來存儲Kubernetes中的所有狀態和配置信息，Kubernetes可以實現自動擴縮容、自動重啟和高可靠性等特性。這使得Kubernetes對于大規模容器化應用程序的管理和部署變得更加簡單方便，同時也為廣大應用程序的開發人員提供了更多分布式應用場景下的使用便利。

五、Kubernetes的安裝和配置

Kubernetes是一個開源的容器編排系統，它可以幫助用戶輕松管理和調度容器化應用程序。

在本節中，將介紹如何安裝和配置Kubernetes集群。

1、安裝前的準備工作

在安裝Kubernetes之前，需要準備一些前置任務以確保安裝能夠成功。

以下是一些準備工作：

可訪問的 linux虛擬機（VM）：需要安裝Kubernetes的服務器必須是運行Linux操作系統的虛擬機。服務器應該能夠通過SSH連接進行訪問，并且需要有足夠的資源來運行Kubernetes集群。
安裝Docker：Kubernetes使用Docker來容器化應用程序。因此，在安裝Kubernetes之前，必須安裝和配置Docker。
安裝Kubernetes工具：要安裝Kubernetes，需要安裝kubeadm、kubelet和kubectl等Kubernetes工具。

2、安裝Kubernetes

在完成了上述準備工作之后，可以開始安裝Kubernetes。

以下是安裝Kubernetes的具體步驟：

（1）安裝Kubeadm、Kubectl和Kubelet

Kubeadm、Kubectl和Kubelet是Kubernetes的核心組件?？墒褂靡韵旅畎惭b這些組件：

$ apt-get update && apt-get install -y apt-transport-https
$ curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | apt-key add -
$ cat <<EOF >/etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
deb https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main
EOF
$ apt-get update
$ apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl

（2）初始化Master節點

可以使用以下命令來初始化Master節點：

$ kubeadm init

在初始化期間，將創建Kubernetes Master節點，并生成一個Kubernetes配置文件。此文件將用于Connect到群集并配置Kubernetes節點。

（3）部署Kubernetes網絡

要安裝Kubernetes網絡，可以使用以下命令：

$ kubectl Apply -f https://docs.projectcalico.org/v3.8/manifests/calico.yaml

此命令將使用Calico網絡插件創建網絡。

（4）連接節點

可以使用以下命令連接到Kubernetes集群：

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

執行此命令后，將能夠使用kubectl在Kubernetes上執行命令。

（5）配置Kubernetes

安裝和部署Kubernetes之后，可以配置Kubernetes以滿足特定需求。

3、以下是一些常見的Kubernetes配置

默認命名空間：在Kubernetes中，命名空間可用于隔離應用程序和服務。默認情況下，Kubernetes使用default命名空間。使用以下命令創建自己的名字空間：

$ kubectl create namespace my-namespace

資源限制：可以使用Kubernetes資源限制來限制Pod使用的資源（例如CPU和內存）?？梢栽赑od定義中使用資源限制：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: Nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    resources:
      limits:
        cpu: "1"
        memory: "512Mi"
      requests:
        cpu: "250m"
        memory: "256Mi"

存儲：Kubernetes支持多種存儲選項，包括本地存儲和云存儲?？梢栽赑od定義中指定存儲。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
  - image: nginx
    name: nginx
    volumeMounts:
    - name: my-storage
      mountPath: /data
  volumes:
  - name: my-storage
    emptyDir: {}

安裝和配置Kubernetes可能看起來是一項艱巨的任務，但使用正確的指南和工具，可以輕松地安裝和配置這個容器編排系統。在安裝之前，必須為安裝做好準備，并確保有足夠的資源來運行Kubernetes集群。在安裝完成后，可以對Kubernetes進行配置以滿足特定需求。

六、Kubernetes的命令行工具(kubectl)

kubectl是一種命令行工具，可以幫助用戶與Kubernetes進行交互。

本文將介紹Kubernetes中的kubectl工具，它是Kubernetes的主要命令行接口。

1、kubectl的概述

kubectl是一種命令行工具，是Kubernetes中最主要的工具之一。kubectl提供了一種簡單的方法來部署、管理和操作Kubernetes中的應用程序和服務。它可以作為一個客戶端，通過終端或腳本與Kubernetes API交互，并執行各種操作，如創建和刪除資源對象、管理應用程序、監視和調試服務和Pod等。

2、kubectl的安裝

kubectl是一個獨立的二進制文件，可以從Kubernetes官方網站下載。

具體步驟如下：

（1）訪問https://kubernetes.io/docs/tasks/tools/install-kubectl，并選擇相應的操作系統版本。

（2）下載kubectl二進制文件，例如，在linux上可以使用以下命令下載：

curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl"

（3）確保kubectl二進制文件可以執行：

chmod +x kubectl

（4）將kubectl二進制文件移動到PATH環境變量所定義的目錄中。例如，可以將kubectl二進制文件移動到/usr/local/bin目錄中：

sudo mv ./kubectl /usr/local/bin/kubectl

安裝完成后，通過輸入kubectl help命令，可以查看kubectl的基本信息和使用說明。

七、kubectl的常用命令

kubectl是一種非常強大的工具，可以用來執行各種Kubernetes操作。

下面介紹一些最常見的kubectl命令：

1、獲取Kubernetes對象信息

獲取集群中的節點信息：

kubectl get nodes

獲取所有的pod信息：

kubectl get pod

獲取指定pod的信息：

kubectl get pod pod-name

獲取指定pod的日志：

kubectl logs pod-name

獲取指定pod的詳細信息：

kubectl describe pod pod-name

2、創建和刪除Kubernetes對象

創建一個deployment:

kubectl create deployment deploy-name --image=image-name

創建一個service：

kubectl create service loadbalancer service-name --tcp=80:80

刪除一個deployment：

kubectl delete deployment deploy-name

刪除一個service：

kubectl delete service service-name

3、管理和調試程序狀態

擴展deployment：

kubectl scale deployment deploy-name --replicas=2

滾動更新deployment：

kubectl set image deployment/deploy-name image-name=new-image-name --record

查看rolling-update狀態：

kubectl rollout status deployment/deploy-name

回滾rolling-update：

kubectl rollout undo deployment/deploy-name

端口轉發到本地：

kubectl port-forward pod-name local-port:pod-port

4、使用kubectl配置Kubernetes

查看集群信息：

kubectl cluster-info

查看當前的上下文：

kubectl config current-context

切換上下文

kubectl config use-context context-name

創建名稱空間：

kubectl create namespace namespace-name

以上是一些最常見的kubectl命令，但還有很多其他命令可用于管理Kubernetes環境。

kubectl是Kubernetes的主要命令行工具，提供一種簡單的方法來部署、管理和操作Kubernetes中的應用程序和服務。實際上，kubectl是很強大的工具，具有各種功能和選項，可用于管理Kubernetes環境。熟練掌握kubectl命令可以幫助用戶更好地管理和運行Kubernetes集群，更加高效地進行開發和部署。

八、Kubernetes的Dashboard

Kubernetes的Dashboard是一個Web界面，用于管理Kubernetes集群。它可以通過Web瀏覽器訪問，并提供了一系列的交互式功能，包括查看Pod和Pod創建的日志、管理服務和副本集等。Dashboard是Kubernetes的官方管理界面，提供了簡單、直觀的方式來管理Kubernetes集群和容器。

1、Dashboard的主要功能

Dashboard的主要功能包括以下幾個方面：

查看資源：Dashboard可用于查看集群中的各種資源，包括Pod、服務、副本集、部署等，用戶可以通過一個簡單的界面來查看他們的基本信息。
管理資源：Dashboard也支持創建、編輯和刪除Kubernetes資源。
查看日志：用戶可以查看Pod創建的日志，包括stdout和stderr的輸出日志。
執行命令：用戶可以在管理Pod時執行命令，在終端中運行相關命令。
調試應用程序：用戶可以使用Dashboard來調試應用程序，包括查看應用程序的狀態、連接到Pod并查看配置等。

2、Dashboard的架構

Dashboard的架構

Dashboard的架構是基于Kubernetes API，它通過Kubernetes API Server來訪問和管理集群資源。Dashboard還使用了Kubernetes的TLS證書來驗證用戶和集群之間的通信安全性。

Dashboard是一個部署在Kubernetes集群中的應用程序，它由多個容器組成。

其中最重要的是kubernetes-dashboard容器，它是Dashboard的核心組件，提供UI交互功能。

另外還包括了一個Heapster容器，用于收集和匯總集群的資源使用情況數據，同時還有一個InfluxDB容器，用于存儲Heapster匯總的數據。

3、Dashboard的使用

使用Dashboard很簡單，用戶可以通過以下幾個步驟來配置和使用：

部署Dashboard：用戶首先需要在Kubernetes集群中部署Dashboard。這可以通過使用Dashboard的YAML模板文件來完成。
訪問Dashboard：一旦Dashboard被成功部署，用戶可以通過Web瀏覽器訪問Dashboard的Web UI。可以使用kubectl命令行工具通過端口轉發命令來訪問Dashboard。
登錄到Dashboard：用戶需要登錄才能訪問Dashboard的全部功能。登錄需要使用Kubernetes集群的TLS證書進行身份驗證。
在登錄后，用戶就可以使用Dashboard來管理和監視Kubernetes集群了。例如，用戶可以查看Pod的狀態、查看Pod日志、管理服務等。

Kubernetes Dashboard是一款非常實用的集群管理工具。它提供了一個簡單、直觀的方式來管理Kubernetes集群和容器。

通過使用Dashboard，用戶可以輕松地查看集群中的各種資源、管理資源、查看日志、執行命令并調試應用程序。同時，它也提供了安全的接口，確保了用戶與集群之間的通信安全性。如果您希望更方便快捷地管理和監視您的Kubernetes集群，那么Dashboard是絕對不容錯過的工具。

九、Kubernetes的相關技術

1、相關容器技術(Docker)

Kubernetes的部署架構包括集群、節點、命名空間、標簽、服務等概念。

在部署應用程序之前，需要理解這些概念以及它們之間的關系。

2、相關編排技術(Docker Compose)

Kubernetes的應用程序可以是任何包含應用程序相關功能的部件。這些部件可以是容器、云資源、物理機器等。Kubernetes支持部署多種類型的應用程序，包括無狀態應用、有狀態應用和DaemonSet等。

十、Kubernetes的部署實踐

1、Kubernetes的部署架構

Kube-apiserver：提供Kubernetes API的接口服務
Kube-controller-manager：處理集群的控制邏輯，例如節點的自動擴縮容，Pod的自動重啟等
Kube-scheduler：調度器，根據Pod和節點的條件選擇最優的節點運行Pod
etcd：數據存儲，保存了Kubernetes集群狀態和配置信息
kubelet：運行在每個節點上，主要負責節點管理，包括Pod的創建、啟動、監控等
kube-proxy：運行在每個節點上，實現Kubernetes服務發現和負載均衡功能

2、Kubernetes的應用部署實踐

Kubernetes中的應用被抽象為Pod的概念，一個Pod可以包含多個容器，在同一個Pod中的容器會共享網絡、存儲等資源。

在Kubernetes中將應用部署到集群中需要以下步驟：

編寫應用部署的定義文件，例如使用yaml或json格式編寫Deployment或StatefulSet對象的定義文件
使用kubectl工具部署應用
監控應用的狀態，例如使用kubectl或Prometheus監控應用的運行狀態和性能指標

3、Kubernetes的日志采集實踐

Kubernetes中的Pod中運行的容器的日志會輸出到容器的標準輸出和標準錯誤輸出中，可以使用kubectl logs命令查看。為了更好地進行日志管理和分析，可以使用以下方法來采集Kubernetes中的日志：

使用容器日志收集器，例如Fluentd或Logstash，將Pod的日志輸出到集中式日志收集系統中，例如ELK或EFK等。
將容器的日志直接寫入到存儲系統中，例如使用Elasticsearch或Prometheus存儲容器日志。

本文轉載自微信公眾號「哪吒編程」

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Kubernetes的入門級實戰

一、Kube.NETes的優缺點

1、Kubernetes的優點

2、Kubernetes的缺點

3、Kubernetes的應用場景

二、Kubernetes的控制節點和工作節點

三、Kubernetes的控制平面和數據平面

1、控制平面

2、數據平面

3、控制平面和數據平面的關系

四、Kubernetes的etcd數據存儲

1、etcd的基本概念

2、etcd的工作原理

3、etcd的用途

4、etcd的使用場景

五、Kubernetes的安裝和配置

1、安裝前的準備工作

2、安裝Kubernetes

（1）安裝Kubeadm、Kubectl和Kubelet

（2）初始化Master節點

（3）部署Kubernetes網絡

（4）連接節點

（5）配置Kubernetes

3、以下是一些常見的Kubernetes配置

六、Kubernetes的命令行工具(kubectl)

1、kubectl的概述

2、kubectl的安裝

七、kubectl的常用命令

1、獲取Kubernetes對象信息

2、創建和刪除Kubernetes對象

3、管理和調試程序狀態

4、使用kubectl配置Kubernetes

八、Kubernetes的Dashboard

1、Dashboard的主要功能

2、Dashboard的架構

3、Dashboard的使用

九、Kubernetes的相關技術

1、相關容器技術(Docker)

2、相關編排技術(Docker Compose)