K8S基本概念是什么

# K8S基本概念是什么

## 1. 什么是Kubernetes（K8S）？

Kubernetes（常簡稱為K8S，其中"8"代表中間省略的8個字母）是一個開源的**容器編排平臺**，由Google于2014年正式發布，現由云原生計算基金會（CNCF）維護。它用于自動化部署、擴展和管理容器化應用程序。

### 核心價值
- **自動化運維**：自動處理容器部署、擴縮容和故障恢復
- **跨環境一致性**：支持多云、混合云和本地數據中心統一管理
- **聲明式配置**：通過YAML/JSON文件定義系統期望狀態

## 2. 核心架構與組件

### 2.1 控制平面（Control Plane）
控制節點負責集群的全局決策和事件響應：

| 組件             | 功能說明                                                                 |
|------------------|--------------------------------------------------------------------------|
| API Server       | 集群操作入口，處理REST請求，驗證并更新etcd數據                           |
| Scheduler        | 決定Pod應該運行在哪個Node上（基于資源需求、策略等）                      |
| Controller Manager | 運行各種控制器（如Deployment、Node控制器），確保系統實際狀態符合聲明狀態 |
| etcd             | 分布式鍵值存儲，保存集群所有配置數據                                     |

### 2.2 工作節點（Worker Node）
執行實際工作負載的機器：

| 組件          | 功能說明                                                                 |
|---------------|--------------------------------------------------------------------------|
| kubelet       | 節點代理，負責與Control Plane通信，管理Pod生命周期                       |
| kube-proxy    | 維護節點網絡規則，實現Service的IP轉發和負載均衡                          |
| 容器運行時    | 如Docker、containerd等，實際運行容器的軟件                               |

![K8S架構圖](https://example.com/k8s-arch.png)  
*(示意圖：控制平面與工作節點的交互)*

## 3. 關鍵概念解析

### 3.1 Pod
**最小調度單元**，特點包括：
- 包含1個或多個緊密關聯的容器（共享網絡命名空間和存儲卷）
- 每個Pod分配唯一集群IP
- 典型生命周期：Pending → Running → Succeeded/Failed

```yaml
# 示例Pod定義
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-pod
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.14.2

3.2 Deployment

聲明式更新控制器，提供： - Pod副本數維護（通過ReplicaSet實現） - 滾動更新與回滾能力 - 版本歷史記錄

# 創建Deployment示例
kubectl create deployment nginx --image=nginx:1.14.2 --replicas=3

3.3 Service

網絡抽象層，解決： - Pod動態IP問題（提供穩定虛擬IP） - 服務發現（通過DNS名稱） - 負載均衡（ClusterIP/NodePort/LoadBalancer類型）

3.4 ConfigMap & Secret

• ConfigMap：存儲非敏感配置數據（如環境變量）
• Secret：存儲敏感信息（Base64編碼，建議配合加密使用）

4. 核心工作流程

4.1 應用部署流程

1. 用戶通過kubectl提交YAML到API Server
2. Scheduler選擇合適Node
3. kubelet拉取鏡像并啟動容器
4. 控制器持續監控狀態差異

4.2 自我修復機制

當檢測到異常時（如Pod崩潰）： 1. kubelet嘗試重啟容器 2. 若節點故障，控制器在其他節點重建Pod 3. 健康檢查（Liveness/Readiness Probe）指導恢復過程

5. 擴展概念

5.1 Namespace

邏輯隔離單元，典型用途： - 環境隔離（dev/test/prod） - 團隊資源劃分 - 系統組件隔離（如kube-system）

5.2 Volume

持久化存儲方案： - 臨時卷（emptyDir） - 網絡存儲（NFS、AWS EBS等） - 現代方案（PersistentVolume + PersistentVolumeClaim）

5.3 Ingress

七層流量管理： - 基于Host/Path的路由規則 - 集成SSL終止 - 需配合Ingress Controller（如nginx-ingress）使用

6. 生態系統工具

7. 學習路徑建議

1. 基礎掌握：

   • Minikube/Kind本地實驗環境搭建
   • kubectl常用命令（get/describe/logs/exec）
   • 理解Pod生命周期

2. 進階實踐：

   • Deployment滾動更新策略
   • 資源配額（Resource Quota）管理
   • 網絡策略（NetworkPolicy）配置

3. 生產級考量：

   • 高可用集群部署
   • 安全加固（RBAC, Pod安全策略）
   • 自定義資源定義（CRD）開發

8. 常見誤區

? “K8S可以完全替代傳統運維”
? 實際是改變了運維模式，需要新的技能體系

? “所有應用都適合容器化”
? 有狀態服務需要特殊設計（如StatefulSet）

? “K8S部署后就不需要關注底層”
? 節點管理、存儲性能等仍需監控

學習資源推薦：
- 官方文檔：kubernetes.io/docs
- 交互式教程：katacoda.com
- 書籍：《Kubernetes in Action》《Kubernetes權威指南》 “`

注：實際使用時需注意： 1. 圖片URL需替換為真實地址 2. 代碼示例可根據具體場景調整 3. 建議配合實際操作練習理解概念