【k8s理论】Kubernetes（简称 K8s）是目前最流行的容器编排系统，由 Google 开发并开源，现由 Cloud Native Computing Foundation（CNCF）维护。K8s 的核心目标是自动化部署、扩展和管理容器化应用，提高系统的可靠性和可维护性。以下是对 K8s 理论的总结与归纳。
一、K8s 核心概念
| 概念 | 定义 |
| Pod | 最小的部署单元，包含一个或多个容器，共享网络和存储资源。 |
| Node | 运行容器的物理或虚拟机器，由 kubelet 管理。 |
| Cluster | 由多个 Node 组成的集群，提供计算资源。 |
| Deployment | 管理 Pod 的副本数，支持滚动更新和回滚。 |
| Service | 提供稳定的网络访问入口，实现负载均衡。 |
| ConfigMap / Secret | 存储配置信息和敏感数据，供 Pod 使用。 |
| Persistent Volume (PV) / Persistent Volume Claim (PVC) | 实现持久化存储，支持数据在 Pod 重启后保留。 |
| Namespace | 对集群资源进行逻辑隔离，便于多团队协作。 |
二、K8s 架构组成
K8s 的架构分为控制平面（Control Plane）和工作节点（Worker Node）：
| 组件 | 作用 |
| API Server | 接收所有请求，是集群的“大脑”。 |
| etcd | 分布式键值存储，保存集群状态信息。 |
| Controller Manager | 管理各种控制器，如 ReplicaSet、Deployment 控制器等。 |
| Scheduler | 将 Pod 分配到合适的 Node 上运行。 |
| kubelet | 在每个 Node 上运行，负责与 API Server 通信并管理容器。 |
| kube-proxy | 实现网络策略和负载均衡，维护网络规则。 |
| Container Runtime | 如 Docker 或 containerd，负责运行容器。 |
三、K8s 工作流程
1. 用户通过 `kubectl` 命令提交配置文件。
2. API Server 接收请求，并将信息写入 etcd。
3. Scheduler 根据策略选择合适的 Node。
4. kubelet 在指定 Node 上创建 Pod 并启动容器。
5. kube-proxy 配置网络规则，确保服务可访问。
6. Controller Manager 监控 Pod 状态，确保符合预期。
四、K8s 优势与适用场景
| 优势 | 说明 |
| 自动化运维 | 自动部署、扩缩容、故障恢复。 |
| 高可用性 | 支持多副本部署，避免单点故障。 |
| 灵活扩展 | 可根据负载动态调整资源。 |
| 跨平台支持 | 支持多种云环境和本地部署。 |
| 生态丰富 | 丰富的插件和工具链，如 Helm、Ingress、Operator 等。 |
| 适用场景 | 说明 |
| 微服务架构 | 管理多个微服务实例。 |
| 持续集成/持续交付（CI/CD） | 自动化构建和部署流程。 |
| 多租户环境 | 通过 Namespace 实现资源隔离。 |
| 弹性计算 | 根据负载自动伸缩资源。 |
五、常见问题与解决方案
| 问题 | 解决方案 |
| Pod 无法启动 | 检查镜像是否正确、资源是否充足、网络配置是否正常。 |
| 服务无法访问 | 检查 Service 配置、端口映射、防火墙设置。 |
| 节点不可用 | 查看 kubelet 日志，检查节点资源使用情况。 |
| 持久化数据丢失 | 确保 PVC 正确绑定 PV，并定期备份数据。 |
六、总结
Kubernetes 是现代云原生应用的核心技术之一，它提供了强大的容器编排能力，使开发者能够更高效地管理大规模应用。理解其基本理论和组件对于实际部署和运维至关重要。随着技术的不断发展，K8s 也在持续演进，为更多复杂场景提供支持。