2025年k8s需要java基础

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一步步学习k8s

1、目前使用docker的情况

使用docker的缺点：

使用Docker容器化封装应用程序的缺点(坏处)
单机使用，无法有效集群
随着容器数量的上升，管理成本攀升
没有有效的容灾/自愈机制
没有预设编排模板，无法实现快速、大规模容器调度
没有统一的配置管理中心工具
没有容器生命周期的管理工具
没有图形化运维管理工具k8s需要java基础

使用Docker容器化封装应用程序的意义(好处)

Docker引擎统一了基础设施环境-docker环境
- 硬件的配置
- 操作系统的版本
- 运行时环境的异构
Docker引擎统一了程序打包(装箱)方式-docker镜像
- java程序
- python程序
- nodejs程序
Docker引擎统一了程序部署（运行)方式-docker容器
- java -jar …→ docker run …
- python manage.py runserver → docker run …
- npm run dev → docker run …

2、因此我们需要一套容器编排工具

他就是: Kubernetes(K8S)
官网： https://kubernetes.io
GitHub： https://github.com/kubernetes/kubernetes
作用： 开源的容器编排框架工具（生态非常丰富）
意义： 解决Docker的
优势：

自动装箱，水平扩展，自我修复
服务发现和负载均衡
自动发布（默认滚动发布模式）和回滚
集中化配置管理和秘钥管理
存储编排
任务批处理运行

3、Kubernetes快速入门

3.1、四组基本概念

Pod/Pod控制器
Name/Namespace
Label/Label选择器
Service/Ingress

Pod：

Pod是K8S里能够被运行的最小的逻辑单元（原子单元）
1个Pod里面可以运行多个容器，他们共享UTS+NET+IPC名称空间
可以把Pod理解成豌豆荚，而同一个Pod内的每个容器是一颗颗豌豆
一个Pod里运行多个容器，又叫边车 (SideCar)模式

Pod控制器

Pod控制器是Pod启动的一种模板，用来保证在K8S里启动的Pod应始终按照人们的预期运行(副本数、生命周期、健康状态检查)
K8S内始终提供了众多的Pod控制器，常用的有以下几种
- Deployment
- DaemonSet
- ReplicaSet
- Statefulset
- Job
- Cronjob

Name

由于K8S内部，使用“资源”来定义每一种逻辑概念（功能），因此每一种“资源”都应该有自己的“名称”
“资源”有api版本（apiVersion）类别（kind）、元数据（metadata）、定义清单（spec）、状态（status）等配置信息
“名称”通常定义在“资源”的“元数据”信息里

Namespace

随着项目增多、人员增加、集群规模的扩大，需要一种能够隔离K8S内各种“资源”的方法，这就是名称空间
名称空间可以理解为K8S内部的虚拟集群组
不同名称空间内的“资源”，名称可以相同，相同名称空间内的同种“资源”，名称不能相同
合理的使用K8S的名称空间，使得集群管理员能够更好的对交付到K8S里的服务进行分类管理和浏览
K8S里默认存在的名称空间有：default、Kube-system、Kube-public
查询K8S里特定“资源”要带上相应的名称空间

Label

标签是K8S特色的管理方式，便于分类管理资源对象
一个标签可以对应多个资源，一个资源也可以有多个标签，他们是多对多的关系。
一个资源拥有多个标签，可以实现不同维度的管理。
标签的组成：Key = value
与标签类似的，还有一种“注解”（annitations）

Label选择器

给资源打上标签后，可以使用标签选择器过滤指定的标签
标签选择器目前有两个：基于等值关系（等于、不等于）和基于集合关系（属于、不属于、存在）
许多资源支持内嵌标签选择器字段
- matchLabels
- matchExpressions

Service

在K8S的世界里，虽然每个Pod都会被分配一个单独的IP地址，但这个IP地址会随着Pod的销毁而消失
Service（服务）就是用来解决这个问题的核心概念
一个Service可以看做一组提供相同服务的Pod的对外访问接口
Service作用于哪些Pod是通过标签选择器来定义的

Ingress

Ingress是K8S集群里工作在OSI网络参考模型下，第7层的应用，对外暴露的接口
Service只能进行L4 流量调度，表现形式是 ip + port
Ingress则可以调度不同业务域，不用URL访问路径的业务流量

4、 K8S的三条网络详解

核心组件

配置存储中心 → etcd服务
主控（master）节点
- kube-apiserver服务
- kube-controller-manager服务
- kube-scheduler服务
运算（node）节点
- kube-kubelet服务
- kube-porxy服务
CLI客户端
- kubectl（命令行工具）

核心附件

CNI网络插件 → flannel/calico
服务发现用插件 → coredns
服务暴露用插件 → traefik
GUI管理插件 → Dashborad

简单介绍一下

apiserver
- 提供了集群管理的RESTAPI接口（包括鉴权、数据校验及集群状态变更）
- 负责其他模块之间的数据交互，承担通信枢纽功能
- 是资源配额控制的入口
- 提供玩呗的集群安全机制
controller-manage
- 由一系列控制器组成，通过apiserver监控整个集群的状态，保证集群处于预期的工作状态
- Node Controller
- Deployment Controller
- Service Controller
- Volume Controller
- Endpoint Controller
- Garbage Controller
- Namespace Controller
- Job Controller
- Resource quta Controller
scheduler
- 主要功能是接收调度pod到合适的运算节点上
- 预算策略（predict）
- 优选策略（priorities）
kubelet
- 简单地说，kubelet的主要功能就是定时从某个地方获取节点上pod的期望状态（运行什么容器、运行的副本数量、网络或者存储如何配置等等），并调用对应的容器平台接口达到这个状态
- 定时汇报当前节点的状态给apiserver，以供调度的时候使用
- 镜像和容器的清理工作，保证节点上的镜像不会沾满磁盘空间，退出的容器不会占用太多资源
porxy
- 是k8s在每个节点上运行网络代理，service资源的载体
- 建立了pod网络和集群网络的关系（clusterip → podip）
- 常用三种流量调度模式
  - Userspace（废弃）
  - Iptables（濒临废弃）
  - Ipvs（推荐）
  - 负责建立和删除包括更新调度规则、通知apiserver自己的更新，或者从apiserver那里获取其他kube-proxy的调度规则变化来更新自己的

K8S架构图
在这里插入图片描述
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5、安装部署

常见的安装方式：

Minikube 单节点微型K8S（学习预览），官网链接：https://kubernetes.io/docs/tutorials/hello-minikube/
二进制安装部署（生产首选，推荐）
使用kubeadmin进行部署，K8S的部署工具，跑在K8S里（相对简单，熟练推荐）

5.1、环境检查

关闭防火墙

讯享网

禁用selinux

讯享网

5.2、调整操作系统

安装epel-release

装必要的工具

讯享网

DNS服务初始化

10.4.7.11 机器上安装 bind9

主配置文件

在10.4.7.11上配置区域文件

增加两个zone配置，od.com为业务域，host.com.zone为主机域

在10.4.7.11上配置主机域文件

在10.4.7.11上配置业务域文件

启动服务

所有服务器修改dns地址

5.3、准备签发证书环境

运维主机上：

安装CFSSL

证书签发工具CFSLL:R1.2

创建生成CA证书签名请求（csr）的JSON配置文件

生成CA证书和私钥

5.4、docker环境准备

可配置阿里云镜像加速