Kubernetes 中的资源对象

Kubernetes 作为容器编排平台，通过各种资源对象来管理应用程序的部署、扩展和运行。这些对象都可以通过 YAML 或 JSON 文件进行声明式配置。

Kubernetes 资源对象分类

以下是 Kubernetes 中常用的资源对象：

工作负载对象

Pod - 最小部署单元，包含一个或多个容器
Deployment - 管理无状态应用的部署和扩展
StatefulSet - 管理有状态应用
DaemonSet - 确保每个节点运行特定 Pod
Job - 运行一次性任务
CronJob - 按计划运行任务
ReplicaSet - 维护指定数量的 Pod 副本

服务发现与负载均衡

Service - 为 Pod 提供稳定的网络访问
Ingress - 管理外部访问集群服务的 HTTP 和 HTTPS 路由

配置与存储

ConfigMap - 存储非敏感配置数据
Secret - 存储敏感信息如密码、令牌
Volume - 为容器提供存储
PersistentVolume (PV) - 集群级别的存储资源
PersistentVolumeClaim (PVC) - 用户对存储的请求

集群管理

Node - 集群中的工作节点
Namespace - 虚拟集群，用于资源隔离
Label - 键值对标签，用于资源选择和组织

安全与权限

ServiceAccount - 为 Pod 提供身份标识
Role - 命名空间级别的权限规则
ClusterRole - 集群级别的权限规则
SecurityContext - 定义 Pod 或容器的安全设置

资源管理

ResourceQuota - 限制命名空间的资源使用
LimitRange - 设置资源使用的默认值和限制
HorizontalPodAutoscaler (HPA) - 基于 CPU/内存使用率自动扩缩容

扩展性

CustomResourceDefinition (CRD) - 定义自定义资源类型

理解 Kubernetes 对象

Kubernetes 对象是集群中的持久化实体，用于表示集群的期望状态。每个对象描述：

运行内容 - 哪些容器化应用在运行，运行在哪些节点上
可用资源 - 应用可以使用的计算、存储和网络资源
行为策略 - 重启策略、升级策略、容错策略等

Kubernetes 对象采用声明式管理模式 - 你声明期望的状态，Kubernetes 控制平面持续工作以确保实际状态与期望状态保持一致。

对象规范与状态

每个 Kubernetes 对象包含两个关键字段：

spec（规范）

用途：描述对象的期望状态
来源：用户提供
示例：Deployment 中指定副本数为 3

status（状态）

用途：描述对象的当前实际状态
来源：Kubernetes 系统维护
示例：当前实际运行的副本数

工作机制：Kubernetes 控制器持续监控对象状态，当发现实际状态与期望状态不符时，会采取措施进行修正。

对象定义格式

创建 Kubernetes 对象时，通常使用 YAML 格式文件，包含以下必需字段：

apiVersion: apps/v1      # API 版本
kind: Deployment         # 对象类型  
metadata:               # 元数据
    name: nginx-deployment # 对象名称
    namespace: default     # 命名空间（可选）
    labels:               # 标签（可选）
        app: nginx
spec:                   # 对象规范
    replicas: 3           # 期望状态配置
    selector:
        matchLabels:
            app: nginx
    template:
        metadata:
            labels:
                app: nginx
        spec:
            containers:
            - name: nginx
                image: nginx:1.25
                ports:
                - containerPort: 80

对象管理操作

创建对象

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

查看对象状态

kubectl get deployment nginx-deployment
kubectl describe deployment nginx-deployment

更新对象

# 修改 YAML 文件后重新应用
kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

删除对象

kubectl delete -f nginx-deployment.yaml
# 或者
kubectl delete deployment nginx-deployment

最佳实践

使用声明式管理：优先使用 kubectl apply 而非命令式操作
版本控制：将 YAML 文件纳入版本控制系统
标签规范：为对象添加有意义的标签便于管理
命名规范：使用清晰、一致的命名约定
资源限制：为容器设置合适的资源请求和限制