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  7. Kubernetes 基础教程

Kubernetes 基础教程

🔷 0. Kubernetes 1.33 新变化（重要）

在介绍核心概念之前，先说 1.33 相比旧版本的关键变化：（非常重要）

✅ 1. dockershim 已彻底移除（很久前移除，1.33 完全不支持 Docker）

只能用：

  • containerd（最标准）
  • CRI-O

✅ 2. Pod Security Admission（PSA）完全替代 PodSecurityPolicy

PSP 早已废弃，1.33 必须使用 PSA：

  • privileged
  • baseline
  • restricted

✅ 3. kube-proxy 可选：支持 eBPF 模式（Cilium 主流）

iptables/ipvs 依旧兼容，但 eBPF 越来越常见。

✅ 4. Service API（Gateway API）愈发成熟

Ingress 仍可用，但 Gateway API 是未来趋势。

✅ 5. Kubelet 100% GA（稳定）

包含：

  • secure serving
  • cri 封装
  • resource metrics

✅ 6. 增强调度（Scheduler v2 特性持续增强）

包括：

  • Topology Aware Scheduling
  • NUMA 感知调度
  • 节点容量扩展插件

⚠️ 7. 1.33 默认不落盘 kubeadm config IF 不使用 –config

理论上 kubeadm init 不会自动创建 /etc/kubernetes/kubeadm-config.yaml。

🟦 1. Cluster（集群）

由 控制平面（Control-plane）+ 工作节点（Node） 组成。

🟦 2. Control Plane（控制平面）组件·1.33 标准

2.1 kube-apiserver（核心 API 网关）

所有CLI、Controller、Scheduler 都必须经过 API Server。

2.2 etcd（唯一数据源）

存储：

  • Pod / Deployment / Node / Service / ConfigMap 全部集群状态

2.3 kube-scheduler

负责调度 Pod 到对应 Node。

1.33 的增强点：

  • 滚动更新插件
  • NUMA 调度
  • 节点拓扑负载调度

2.4 kube-controller-manager

集成多个 Controller：

  • Deployment Controller
  • StatefulSet Controller
  • Node Controller
  • Job Controller
  • TTL Controller
  • CSR Controller
  • ……

所有控制器本质都是：“目标状态” VS “实际状态” -> 自动调节

2.5 cloud-controller-manager（云环境可选）

管理云相关资源：

  • LoadBalancer
  • Volume
  • Route

🟦 3. Node（节点）组件 · Kubernetes 1.33 标准

3.1 kubelet

Node 的守护进程：

  • 保证 Pod 运行
  • 负责与 API Server 通信
  • 管理容器生命周期

3.2 kube-proxy（iptables / ipvs / eBPF 三种）

三模式仍支持，但：

  • eBPF（Cilium）是最新趋势
  • kube-proxy 本身并未来被废弃（官方澄清）

3.3 Container Runtime（必须是 CRI）

K8S 1.33 仅支持：

  • containerd
  • CRI-O

Docker 已长期不支持。

🟦 4. Pod（最小调度单位）

  • 一组容器
  • 共享：IP、Volume、IPC、PID

Pod 是“调度单位”，不是“运行单位”。

🟦 5. Workload（应用工作负载）

5.1 Deployment（无状态服务）

支持：

  • 滚动更新
  • 回滚
  • 副本自愈

最常用。

5.2 StatefulSet（有状态服务）

特性：

  • 稳定持久的 Pod 名称
  • 稳定绑定 PVC
  • 有序部署

适用于数据库：

  • PostgreSQL
  • MongoDB
  • ES
  • Redis Cluster

5.3 DaemonSet

所有 Node 运行一个副本，例如：

  • 监控（Node Exporter）
  • CNI 代理（Calico Node）
  • 日志收集（Fluent-bit）

5.4 Job / CronJob

一次性任务、定时任务。

🟦 6. Service（服务发现）

Service 是“虚拟 IP（ClusterIP）”。

Pod IP 会变，但 Service IP 不变。

类型：

  • ClusterIP（默认，只能内部访问）
  • NodePort（30000–32767）
  • LoadBalancer（云环境）
  • Headless（无 ClusterIP）

用于 StatefulSet 域名。

Kubernetes 1.33 新重点：Gateway API

Ingress 未来被 Gateway API 替代。

🟦 7. Ingress / Gateway API（L7 HTTP 代理）

Ingress 一直支持，但 K8S 的未来标准是：

Gateway API（成熟度已高）

  • HTTPRoute
  • TCPRoute
  • TLSRoute
  • GatewayClass

🟦 8. ConfigMap / Secret（配置信息）

ConfigMap

非敏感信息。

Secret

敏感信息（base64，但不安全）

K8S 1.33 推荐开启：

KMS 键管理
SecretEncryption

🟦 9. Volume / PV / PVC（持久化存储）

Volume（Pod 内）

临时或持久。

PV（PersistentVolume）

由管理员提供。

PVC（PersistentVolumeClaim）

用户的请求（绑定 PV）。

新变化

K8S 1.33 对 CSI 插件支持更完善（特性 GA）。

🟦 10. Namespace（逻辑隔离）

常见：

  • default
  • kube-system
  • kube-public
  • dev / test / prod

🟦 11. Label / Selector

用于选择 Pod、Deployment、Service。

核心查找机制：

app: nginx
env: prod
component: backend

🟦 12. Annotation

存储元信息，如：

  • 版本
  • 发布人
  • commit hash
  • Sidecar 注入 hint

🟦 13. Taint & Toleration

控制 Pod 不能调度到某节点。

例子：

node-role.kubernetes.io/master=:NoSchedule

🟦 14. Affinity（亲和）/ Anti-Affinity（反亲和）

决定 Pod 运行在哪些节点。

用于：

  • 高可用
  • 分布式架构隔离

🟦 15. CNI（网络插件）

负责 Pod 网络通信。

主流：

  • Calico（默认首选）
  • Cilium（eBPF）
  • Flannel（简单但过时）
  • Weave（历史项）

🟦 16. CSI（存储插件）

提供存储接口：

  • Ceph RBD
  • NFS
  • EBS
  • Local Path

🟦 17. CRD（自定义资源定义）

扩展 Kubernetes 的 API。

所有生态工具（如 Istio）都基于 CRD。

🟦 18. Operator（自动化运维）

基于 CRD 的自动化控制器。

例如：

  • Postgres Operator
  • MongoDB Operator
  • Redis Operator

🟦 19. kubeadm（集群管理） · 1.33 特性

  1. 允许生成 kubeadm-config.yaml
  2. init/join 支持 K8S 1.33 所有新字段
  3. 更好的 TLS 管理（cert renew）

🟦 20. kubectl（集群 CLI）

常用操作：

  • apply
  • get
  • describe
  • logs
  • exec
  • rollout
  • drain / cordon / uncordon