2020版Kubernetes快速上手指南

Kubernetes作为新一代云计算平台，自2014年开源以来得到快速发展（2016年）并逐步成熟（2018年），极大推动了云原生领域及技术（微服务、FaaS和Serverless）的发展，被誉为影响云计算未来10年的革新技术。随着Kubernetes及其生态的广泛成熟，我想2020年除了那些大厂外，在中小型IT公司Kubernetes也一定得到的普遍青睐和积极采用。可以说2020年是Kubernetes大踏步进入中小企业市场的最佳时机，因此作为开发人员，很有必要花点时间跟进学习下Kubernetes这门新技术。本文结合自己的实践分享下Kubernetes简单快速上手过程（简称快手指南，哈哈)，希望对大家有所帮助。

注：从 Google 搜索引擎的趋势数据来看，Kubernetes和Spring Boot的关注度同趋势地从2016年后迅猛增长，而相应OpenStack和Hadoop在2016后遇冷下降明显，折射着云计算2.0时代的到来。

目标

作为新人，Kubernetes上手普遍存在如下痛点：

技术门槛较高，有较多概念和依赖。例如：Docker技术栈、Kubernetes体系新名词、复杂的YAML配置让人头疼。部署困难。例如：多节点群集，多个部署工具和方式选择困难，Kubernetes部署过程中问题多。欠缺好的文章指导，目前能Google搜索的技术文章不是滞后就是凌乱，而官方文档虽然权威、详尽，但新人起步的针对性不足。让人心烦的网络和存储配置。作为云计算平台，除了计算容器化外，平台的网络和存储需要额外选择和配置。额外的应用适配。搭建好了的平台，只有跑上我们开发的应用才是终极胜利。但这又是另外一件不很轻松的事情。

基于以上常见痛点，本文结合实验室搭建的Kubernetes演示环境，通过“所见即所得”方式来讲解下具体的实践过程，希望能达到如下目标：

通过试用免费开放的实验环境，增强体验感和可操作性；Github提供同步学习的源代码，增强演示过程的可复制性，让所见即所得；精简Kubernetes概念，快速了解核心内容；同步最新版本，通过Step-by-Step方式跳过各种坑，轻松部署Kubernetes；通过运行演示的NodeJs和SpringBoot应用，达到学以致用的最终目标；面向产线增加关键知识点延伸，便于接下来进一步拓展学习；

预演

本教程涉及源代码可以通过如下方式下载：

国内Gitlab: https://gitlab.abcxlab.com/bootcamp/k8s-quick-start国外Github：https://github.com/abcxlab/k8s-quick-start

本教程支持在线演示环境体验，具体访问方式如下：

群集演示地址: https://k8s.abcxlab.com/演示登录Token: 关注ABC实验室微信公众号，输入"k8s" 即可获取

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演示群集Dashboard截图

 

 

建议先体验演示环境，获取直观感受！

概述

Kubernetes 希腊语为“舵手”，是一个轻便、可扩展的工业级容器编排平台，用于管理容器化应用和服务。Google基于内部Borg系统研发并于2014年正式开源，目前最新发布了V1.18版本。

架构

Kubernetes架构如下图所示

 

 

Kubernetes群集一个主从的分布式架构，由Master节点（多个）组成的控制平面和Work节点（多个）组成的数据计算平面共同组成。主要组件如下：

API Server：负责所有组件之间通信，并负责存储状态和配置到Etcd库中;

Controller Manager：包含不同类型的群集控制器（如ReplicationSet/Deployment/Service等控制器），执行群集级别的功能，如复制组件、持续跟踪工作节点、处理节点识别等;

Scheduler：重点负责给应用的Pod调度分配相应节点;

Etcd：一个可靠的分布式数据存储，持久化保存群集状态和元数据;Kubelet：管理所在工作节点的所有容器，并持续跟踪和保持和API Server通讯，响应相关容器管理事件;

Kube-proxy：他负责组件之间的负载均衡和服务的网络连通;Docker引擎：底层运行环境，可以是docker、rtk或其他引擎;

核心概念

Pod：最小的调度分配单元，可包含一组容器和卷组成，同一个Pod的容器组共享同一个网络命名空间;

ReplicationController/ReplicateSet: 用于控制Pod副本数量，保证Pod始终运行;

DeamonSet： 保证在所有群集节点上运行一个Pod;

Service: 为一组功能相同的Pods提供单一不变的接入点，解耦Pods伸缩能力;

Deployment：类似ReplicationController/ReplicateSet， 增加滚动升降级策略和能力;

ConfigMap：配置选项，支持配置从Pod解耦分离;Secret：类似ConfigMap，用于敏感数据保存;

StatefulSet：类似ReplicateSet，但StatefulSet提供Pod状态保持，在重新调度后保留他们的标识和状态，适合数据库等有状态应用场景;

特点

Kubernetes平台有如下典型特征：

容器的自动装箱，即调度;水平扩容和伸缩，控制Pod副本数达到;

服务发现和负载均衡;

服务自愈和恢复能力;

应用自动发布和回滚;

服务流量路由;

可扩展跟踪;