Kubernetes知识整理

Kubernetes 组件

Kubernetes 由多个组件组成，共同协作以管理容器化应用程序。这些组件可以分为以下几类：

控制平面组件

  • API 服务器 (kube-apiserver)：Kubernetes API 的入口点，负责处理来自客户端的请求并协调集群状态。
  • 调度器 (kube-scheduler)：负责将 Pod 分配到集群中的工作节点。
  • 控制器管理器 (kube-controller-manager)：运行一组控制器，负责管理集群中的各种对象，例如 Pod、部署和服务。

节点组件

  • Kubelet：运行在每个工作节点上，负责管理 Pod 的生命周期并与 API 服务器通信。
  • 容器运行时：负责在工作节点上运行容器。常见的容器运行时包括 Docker 和 containerd。
  • Kube-proxy：负责在工作节点上维护网络代理，为 Pod 提供网络连接。

其他组件

  • etcd：一个分布式键值存储，用于存储集群状态。
  • DNS：一个 DNS 服务器，为 Pod 提供域名解析。
  • Ingress：一个入口控制器，负责将外部流量路由到集群中的服务。

组件组织

Kubernetes 组件组织成一个分层架构：

  • 控制平面：由 API 服务器、调度器和控制器管理器组成，负责集群的全局管理和决策。
  • 节点：由 Kubelet、容器运行时和 Kube-proxy 组成，负责在工作节点上运行和管理容器。
  • 存储：由 etcd 组成，提供集群状态的持久存储。
  • 网络：由 DNS 和 Ingress 组成，提供网络连接和流量管理。

组件交互

Kubernetes 组件通过 API 服务器进行交互。客户端（例如 kubectl）与 API 服务器通信以管理集群和应用程序。调度器和控制器管理器从 API 服务器获取集群状态，并根据需要做出决策。Kubelet 从 API 服务器获取 Pod 规范，并在工作节点上创建和管理 Pod。

Kubernetes 基础知识

Kubernetes（简称 K8s）是一个开源容器编排系统，用于自动化容器化应用程序的部署、管理和扩展。以下是 Kubernetes 的一些基础知识：

容器

容器是一种轻量级的虚拟化形式，它将应用程序及其依赖项打包在一个可移植的单元中。容器与虚拟机不同，因为它们不包含自己的操作系统，而是与主机操作系统共享内核。

编排

编排是指管理和协调多个容器化应用程序的过程。Kubernetes 通过提供一个平台来管理容器的生命周期、网络和存储等方面，实现了容器的编排。

集群

Kubernetes 集群是一组协同工作的机器，用于运行容器化应用程序。集群由一个主节点和多个工作节点组成。主节点负责管理集群，而工作节点负责运行容器。

Pod

Pod 是 Kubernetes 中的基本单元，它代表一组紧密相关的容器。Pod 中的容器共享相同的网络和存储资源。

部署

部署是 Kubernetes 中用于创建和管理 Pod 的对象。部署指定了要创建的 Pod 的数量、要运行的容器映像以及其他配置。

服务

服务是 Kubernetes 中用于公开 Pod 并管理对它们的流量的抽象。服务提供了一个稳定的端点，即使 Pod 重新启动或重新安排，也可以访问应用程序。

命名空间

命名空间是 Kubernetes 中用于组织和隔离资源的逻辑分组。它允许在同一集群中运行多个应用程序，而不会发生冲突。

标签和选择器

标签是附加到 Kubernetes 对象（如 Pod 和服务）的键值对。选择器用于根据标签过滤和选择对象。

存储

Kubernetes 支持多种存储选项，包括持久卷和存储类。持久卷提供持久存储，即使 Pod 重新启动或重新安排，数据也不会丢失。

网络

Kubernetes 为容器提供了网络连接和服务发现功能。它使用网络策略来控制容器之间的流量。

调度

Kubernetes 调度器负责将 Pod 分配到集群中的工作节点。它考虑因素包括资源可用性、亲和性和反亲和性规则。

监控和日志记录

优势

使用 Kubernetes 的一些优势包括：

  • 自动化容器化应用程序的部署和管理
  • 提高应用程序的可扩展性和可用性
  • 简化应用程序的维护和更新
  • 提供一个一致的平台，跨不同环境运行应用程序

# 1. 云计算基础

  • 云计算模型（IaaS、PaaS、SaaS）
  • 云服务类型（计算、存储、网络）
  • 云平台架构和组件

2. 热升级技术

  • 热升级概念和原理

  • 不同热升级技术的优缺点（滚动升级、蓝绿部署、金丝雀发布）

  • 热升级工具和框架

    热升级概念和原理

    热升级是一种在不中断服务的情况下更新软件或系统组件的技术。它允许在保持系统可用性的同时进行升级，从而最大限度地减少对用户的影响。

    热升级的原理是将新版本逐步引入系统，同时逐步淘汰旧版本。这可以通过以下方式实现：

    • 滚动升级：逐步替换系统中的单个组件，一次一个，直到所有组件都更新。
    • 蓝绿部署：创建两个相同的系统环境（蓝色和绿色），将新版本部署到绿色环境，然后将流量从蓝色环境切换到绿色环境。
    • 金丝雀发布：将新版本部署到一小部分用户或系统，然后逐步扩大范围，直到所有用户或系统都更新。

    不同热升级技术的优缺点

    滚动升级

    • 优点：
      • 风险较低，因为一次只更新一个组件。
      • 不会造成服务中断。
    • 缺点：
      • 耗时较长，特别是对于大型系统。
      • 如果出现问题，回滚可能很困难。

    蓝绿部署

    • 优点：
      • 快速且无缝，因为流量可以立即切换到新版本。
      • 易于回滚，只需将流量切换回旧版本即可。
    • 缺点：
      • 需要维护两个相同的系统环境，这可能会增加成本和复杂性。
      • 如果新版本存在重大问题，可能会影响所有用户。

    金丝雀发布

    • 优点：
      • 风险最低，因为新版本只部署到一小部分用户或系统。
      • 可以及早发现问题并回滚。
    • 缺点：
      • 耗时较长，因为需要逐步扩大新版本的范围。
      • 如果新版本存在重大问题，可能会影响一小部分用户。

    热升级工具和框架

    热升级工具和框架可以帮助自动化和简化热升级过程。一些流行的工具和框架包括：

    • AWS CodeDeploy：AWS 提供的热升级服务，支持滚动升级和蓝绿部署。
    • Azure App Service：Azure 提供的热升级服务，支持滚动升级和蓝绿部署。
    • Kubernetes：一个容器编排平台，提供热升级功能，例如滚动升级和金丝雀发布。
    • Helm：Kubernetes 的包管理工具，可以简化热升级过程。
    • Spinnaker：一个持续交付平台，支持热升级，包括蓝绿部署和金丝雀发布。

    选择合适的热升级工具或框架取决于云平台、系统架构和热升级策略。

3. 系统架构和设计

  • 分布式系统架构
  • 微服务架构
  • 无状态和有状态服务

4. 持续集成和持续交付 (CI/CD)

  • CI/CD 管道的概念和实践
  • 自动化构建、测试和部署
  • 云原生 CI/CD 工具和技术

5. 容器化技术

  • Docker 和 Kubernetes 的基础知识
  • 容器编排和管理
  • 容器化应用程序的热升级

6. 云平台特定知识

  • 特定云平台（例如 AWS、Azure、GCP）的热升级功能和工具
  • 云平台的最佳实践和指南

7. 监控和日志记录

  • 云平台监控和日志记录服务
  • 热升级期间的监控和故障排除
  • 日志分析和警报设置

8. 安全性

  • 云平台安全最佳实践
  • 热升级过程中的安全考虑
  • 访问控制和身份管理

9. 可靠性和容错性

  • 分布式系统的可靠性原则
  • 容错机制和故障转移
  • 热升级期间的容错性考虑

10. 性能优化

  • 云平台性能优化技术
  • 热升级对系统性能的影响
  • 性能监控和基准测试

通过掌握这些知识，云平台热升级工程师可以有效地计划、执行和管理热升级，以确保云平台的稳定性和可用性。自动化）

  • 性能优化和容量规划
  • 与开发团队的协作和沟通

通过掌握这些知识，云平台热升级工程师可以有效地执行热升级，确保云平台服务的持续可用性和稳定性。

基本 Helm 配置文件

  • apiVersion: 指示 Kubernetes API 的版本。
  • kind: 指示 Kubernetes 对象的类型（在本例中为 Service 和 Deployment）。
  • metadata: 包含有关 Kubernetes 对象的元数据，例如名称和标签。
  • spec: 指定 Kubernetes 对象的规范，例如端口、副本数和容器。

带滚动更新策略的 Helm 配置文件

  • strategy.type: 指定滚动更新策略。
  • rollingUpdate.maxSurge: 指定在滚动更新期间允许的最大副本数。
  • rollingUpdate.maxUnavailable: 指定滚动更新期间允许的最大不可用副本数。

带蓝绿部署策略的 Helm 配置文件

  • metadata.labels.track: 指定部署的跟踪标签。
  • selector.matchLabels.track: 指定用于选择部署的跟踪标签。

带金丝雀发布策略的 Helm 配置文件

  • strategy.type: 指定金丝雀发布策略。
  • canary.steps: 指定金丝雀发布的步骤，包括分析周期和百分比。

带有 Ingress 的 Helm 配置文件

  • apiVersion: 指示 Kubernetes API 的版本。
  • kind: 指示 Kubernetes 对象的类型（在本例中为 Ingress）。
  • metadata: 包含有关 Kubernetes 对象的元数据，例如名称和标签。
  • spec: 指定 Ingress 的规范，例如规则和后端服务。
  • rules: 指定 Ingress 规则，包括主机名和路径。
  • backend: 指定 Ingress 的后端服务，包括服务名称和端口。

带有 PersistentVolumeClaim 的 Helm 配置文件

  • apiVersion: 指示 Kubernetes API 的版本。
  • kind: 指示 Kubernetes 对象的类型（在本例中为 PersistentVolumeClaim）。
  • metadata: 包含有关 Kubernetes 对象的元数据，例如名称和标签。
  • spec: 指定 PersistentVolumeClaim 的规范，例如存储类和访问模式。
  • storageClassName: 指定要使用的存储类。
  • accessModes: 指定要使用的访问模式。名称和标签。
  • spec: 指定资源的规范，例如主机名、路径和后端服务。