Kubernetes 基础教程 - Jimmy Song

关于本教程

本教程迁移自《Kubernetes 中文指南——云原生应用架构实战手册》，原手册使用 Gitbook 发布，内容涵盖容器、Kubernetes、服务网格、Serverless 等云原生的多个领域。由于内容过于宽泛，且 Gitbook 项目已停止维护，现将其中的 Kubernetes 教程部分独立成书，并使用 Hugo 重新构建和持续更新。本书采用署名 - 非商业性使用 - 相同方式共享 4.0 (CC BY-NC-SA 4.0) 协议共享。

什么是云原生

云原生是一种行为方式和设计理念，其本质是通过一系列技术和方法论来提高云上资源利用率和应用交付效率。云计算的发展史就是一部云原生化的历史。

从技术发展历程来看：

Kubernetes 开启了云原生的序幕，提供了容器编排的标准
服务网格（如 Istio） 引领了后 Kubernetes 时代的微服务治理
Serverless 技术使云原生从基础设施层向应用架构层深入发展

我们正处于一个云原生技术快速演进的新时代。

版本信息

本书基于 Kubernetes v1.31+ 编写，持续更新最新的概念和 API，确保内容的时效性和准确性。

Kubernetes 简介

Kubernetes 是 Google 于 2014 年 6 月基于其内部使用的 Borg 系统开源的容器编排调度引擎。Google 将其作为初始和核心项目贡献给 CNCF（云原生计算基金会），现已成为云原生生态的核心基石。

Kubernetes 的使命

Kubernetes 的目标不仅仅是一个编排系统，而是：

提供规范来描述集群架构
定义服务的最终状态
使系统自动达到并维持该状态
作为云原生应用的操作系统

云原生技术栈

根据 CNCF 定义，云原生技术有利于各组织在公有云、私有云和混合云等新型动态环境中，构建和运行可弹性扩展的应用。

核心技术包括：

容器 - 应用打包和运行的标准单元
服务网格 - 微服务间通信的基础设施层
微服务 - 应用架构的设计模式
不可变基础设施 - 基础设施的管理理念
声明式 API - 系统配置和管理的方式

这些技术能够构建容错性好、易于管理和便于观察的松耦合系统，结合可靠的自动化手段，使工程师能够轻松地对系统作出频繁和可预测的重大变更。

关于本书

项目历程

Kubernetes Handbook 项目始于 2016 年底，开源于 2017 年 3 月，作为第一本系统介绍 Kubernetes 的中文电子书，经过多年持续完善和更新。

内容特色

本书记录了从零开始学习和使用 Kubernetes 的完整历程，具有以下特点：

实战导向 - 着重于经验总结和最佳实践分享
深入浅出 - 详细解析 Kubernetes 核心概念
生态完整 - 涵盖微服务、DevOps、服务网格、Serverless 等相关领域
持续更新 - 跟进最新技术发展和社区动态

章节目录

Kubernetes 架构

深入了解 Kubernetes 的架构设计原理、核心组件及其演进历程。

了解 Kubernetes 核心开放接口，包括容器运行时接口（CRI）、容器网络接口（CNI）和容器存储接口（CSI），以及它们如何实现云原生应用的资源管理和扩展。

深入了解 Kubernetes 中 Pod 这一最小调度单元的构成、生命周期管理以及容器启动机制，掌握 Pod 状态管理的核心概念。

集群资源管理

深入了解 Kubernetes 集群资源管理，包括 Namespace 命名空间隔离、Node 节点管理、Pod 调度策略等核心概念和实践方法。

深入了解 Kubernetes 中的各种控制器，包括 Deployment、StatefulSet、DaemonSet 等，掌握它们的工作原理和使用场景。

服务发现与路由

深入探讨 Kubernetes 集群中的服务发现机制与路由策略，涵盖 DNS 解析、负载均衡、Service 类型、Ingress 控制器以及在云原生微服务架构中的最佳实践。

身份与权限认证

深入了解 Kubernetes 中的身份认证与权限管理机制，包括 RBAC、ServiceAccount 等核心概念，以及 SPIFFE/SPIRE 等现代身份管理解决方案在云原生环境中的应用。

深入了解 Kubernetes 网络架构，包括网络插件、容器网络通信原理，以及主流网络解决方案如 Flannel、Calico 和 Cilium 的特点与应用场景。

深入了解 Kubernetes 存储机制，包括 Secret、ConfigMap、Volume、PV、PVC、StorageClass 等核心存储对象的使用方法和最佳实践。

了解如何通过自定义资源定义（CRD）、API 扩展、Operator 模式等方式扩展 Kubernetes 集群功能，构建符合特定需求的云原生应用平台。

多集群管理

了解 Kubernetes 多集群部署策略，包括多集群概念、访问配置、集群联邦以及现代多集群管理解决方案，提高应用的可用性、隔离性和可扩展性。

资源对象配置

深入了解 Kubernetes 中各种资源对象的配置方法和最佳实践，包括 Pod、Service、Deployment 等核心资源的详细配置指南。

Kubernetes 中 kubectl 和其他常用管理命令的详细使用指南，包括基础操作、高级技巧和最佳实践。

集群安全性管理

全面介绍 Kubernetes 集群安全管理的核心概念、最佳实践和实施策略，包括身份认证、授权控制、网络安全、Pod 安全标准等关键安全机制。

访问 Kubernetes 集群

详细介绍访问 Kubernetes 集群的多种方式，包括 kubectl 命令行工具、kubeconfig 配置、代理转发、Ingress 控制器等方法，帮助用户选择合适的集群访问方案。

在 Kubernetes 中开发部署应用

探讨如何将传统应用迁移到 Kubernetes 以及在 Kubernetes 中开发云原生应用的最佳实践，包括服务发现、应用设计和部署策略等关键要素。

深入了解如何在云原生 Kubernetes 环境中进行定制开发，包括扩展机制、API 开发、控制器模式等核心开发技能和最佳实践。

深入了解服务网格技术，探索微服务架构中的通信、安全和可观测性解决方案，包括 Istio、Linkerd 等主流服务网格实现。

云原生技术栈和理念的全面指南，涵盖容器化、微服务、DevOps 等核心概念和实践方法