一、核心定位

• 容器编排与自动化运维平台，由 Google 开源，基于 Borg 系统演进而来，解决大规模容器的部署、扩展、管理、自愈问题。

• 核心逻辑是 “声明式配置”：用户通过 YAML 定义 “期望状态”（如 3 个 Nginx 副本），K8s 通过控制器持续比对实际状态，自动调整至期望状态，无需手动干预。

二、核心组件与架构

• 集群节点：

  • Master 节点（控制平面）：

    • kube-apiserver：所有操作的统一入口，提供 REST API，负责认证、授权和请求处理。

    • etcd：分布式键值数据库，存储集群所有配置和状态数据（如 Pod 数量、Service IP），是集群的 “大脑”。

    • kube-scheduler：根据节点资源（CPU / 内存）、亲和性规则等，智能选择 Pod 运行的 Worker 节点。

    • kube-controller-manager：包含多种控制器（如 Deployment 控制器、Node 控制器），实现自愈、扩缩容等核心功能。

  • Worker 节点（工作节点）：

    • kubelet：监听 apiserver 指令，管理本节点 Pod 的生命周期（创建、启动、停止），并定期向 Master 汇报节点状态。

    • kube-proxy：维护节点网络规则，实现 Service 的负载均衡和跨节点通信。

    • 容器引擎（如 containerd）：负责容器的实际创建和运行，K8s 通过 CRI（容器运行时接口）与其交互。

三、核心资源对象

1. Pod：最小部署单元，包含 1 个或多个紧密关联的容器（如应用容器 + 日志收集容器）。所有容器共享 Pod 的网络（localhost通信）和存储，Pod 重启后 IP 会变化，因此不直接对外提供服务。

2. Service：为一组相同功能的 Pod 提供固定访问入口，通过标签选择器关联 Pod。类型包括 ClusterIP（集群内访问）、NodePort（节点端口暴露）、LoadBalancer（结合云负载均衡器），自动实现请求分发（负载均衡）。

3. Deployment：最常用的无状态应用控制器，通过管理 ReplicaSet 实现 Pod 的扩缩容（kubectl scale）、滚动更新（逐个替换旧 Pod，零停机）和版本回滚（kubectl rollout undo）。适用于 web 服务、API 等无本地状态依赖的应用。

4. StatefulSet：用于管理有状态应用（如 MySQL、Redis 集群），每个 Pod 有固定名称（如 mysql-0、mysql-1）和网络标识，结合 PVC 实现存储持久化，支持有序部署、扩展和更新。

5. ConfigMap/Secret：

• ConfigMap：存储非敏感配置（如数据库地址、日志级别），通过环境变量或文件挂载注入 Pod，修改后无需重新构建镜像。

• Secret：存储敏感信息（如密码、证书），内容经 Base64 编码（需配合加密工具增强安全性），使用方式与 ConfigMap 类似。

6. PV/PVC：

• PV（PersistentVolume）：集群级别的存储资源，由管理员创建，可关联物理磁盘、NFS、云存储等。

• PVC（PersistentVolumeClaim）：用户对存储的请求（如 10GB 空间、读写权限），K8s 自动匹配合适的 PV 并绑定，实现存储 “供给” 与 “需求” 的解耦。

7. Ingress：通过 Ingress Controller（如 Nginx Ingress）实现集群外部访问的统一入口，支持基于域名（如api.example.com）或路径（如 /example/shop）的请求路由，可配置 HTTPS 证书，替代多个 NodePort 的繁琐管理。

四、核心能力与应用场景

• 核心能力：自动化部署、弹性扩缩容（基于 CPU / 自定义指标）、自愈（Pod 故障重启、节点宕机迁移）、服务发现与负载均衡、滚动更新与回滚、资源隔离与调度。

• 典型场景：微服务架构部署（Spring Cloud/Dubbo）、大规模容器化应用运维、云原生应用开发、CI/CD 流水线集成（自动部署到 K8s）。

五、常用操作与工具

• kubectl：命令行工具，核心操作：

  • 查看资源：kubectl get pods/services/deployments（-o wide 查看详情，-n 指定命名空间）。

  • 创建 / 更新资源：kubectl apply -f xxx.yaml（推荐，支持增量更新）。

  • 排查问题：kubectl describe pod <name>（查看事件和状态）、kubectl logs <name>（查看日志）、kubectl exec -it <name> -- bash（进入容器）。

• 辅助工具：Minikube/Kind（本地集群搭建）、kube-ps1（命令行显示当前集群 / 命名空间）、Lens（图形化管理界面）。

六、其他

• 理解 “控制器模式”：K8s 的自愈、扩缩容等能力均基于控制器的 “调谐循环”（监控→对比→调整）。

• 掌握 Pod、Service、Deployment 的联动关系：Deployment 管理 Pod，Service 关联 Pod 并提供访问入口，这是 K8s 的基础工作流。

• 重视实践：通过部署实际应用（如 Nginx+MySQL）理解资源对象的配置和交互，遇到问题优先查阅官方文档或排查 etcd 数据、kubelet 日志。