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Kubernetes:Kubernetes基础概念与架构.docx
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1
Kubernetes:Kubernetes 基础概念与架构
1 Kubernetes 基础概念与架构
1.1 Kubernetes 简介
Kubernetes, 简称 K8s, 是一个开源的容器编排平台,由 Google 在 2014 年发
起,现由云原生计算基金会(CNCF)维护。Kubernetes 旨在自动化容器应用的
部署、扩展和管理,提供了一种高效、可扩展的解决方案,以应对现代云原生
应用的复杂性和高可用性需求。
Kubernetes 的核心优势在于其能够跨多个主机集群自动部署、管理和扩展
容器化应用,同时提供服务发现和负载均衡,自动恢复应用故障,以及滚动更
新和回滚功能。这些特性使得 Kubernetes 成为构建和运行微服务架构的理想选
择。
1.2 容器与容器编排
1.2.1 容器技术
容器技术,如 Docker,允许将应用及其依赖打包到一个轻量级、可移植的
容器中,从而确保应用在任何环境中都能一致地运行。容器与虚拟机(VM)不
同,它们共享主机的内核,因此启动更快,资源消耗更少。
1.2.1.1 示例:Docker 容器的创建与运行
#
创建一个基于
Ubuntu
的
Docker
镜像
docker build -t my-ubuntu-image .
#
运行基于该镜像的容器
docker run -d --name my-ubuntu-container my-ubuntu-image
1.2.2 容器编排
随着容器数量的增加,手动管理容器变得不切实际。容器编排工具,如
Kubernetes,提供了一种自动化管理容器集群的方式,包括容器的部署、扩展、
网络和存储配置,以及故障恢复。
1.3 Kubernetes 核心概念
Kubernetes 的核心概念包括 Pods、Services、Volumes、ReplicaSets、
Deployments、Jobs 和 CronJobs 等。

2
1.3.1 Pods
Pod 是 Kubernetes 中最小的可部署单元,一个 Pod 可以包含一个或多个容
器。Pod 内的容器共享存储和网络资源,这意味着它们可以使用相同的 IP 地址
和端口空间。
1.3.1.1 示例:创建一个包含 Nginx 容器的 Pod
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: my-nginx-pod
spec:
containers:
- name: my-nginx-container
image: nginx:latest
1.3.2 Services
Service 定义了如何访问 Pod,即使 Pod 的 IP 地址发生变化,Service 也能提
供稳定的访问入口。Service 通过标签(Labels)选择器来关联 Pod。
1.3.2.1 示例:创建一个 Service 以访问 Nginx Pod
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: my-nginx-service
spec:
selector:
app: my-nginx-pod
ports:
- protocol: TCP
port: 80
targetPort: 80
1.3.3 Volumes
Volume 是 Kubernetes 中用于持久化存储的机制,它独立于 Pod 的生命周
期,即使 Pod 被销毁并重新创建,Volume 中的数据仍然保留。

3
1.3.3.1 示例:创建一个包含持久化存储的 Pod
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: my-pod
spec:
containers:
- name: my-container
image: my-image
volumeMounts:
- name: my-volume
mountPath: /data
volumes:
- name: my-volume
hostPath:
path: /mnt/data
1.3.4 ReplicaSets
ReplicaSet 确保任何时候都有指定数量的 Pod 副本运行。如果 Pod 数量低
于设定值,ReplicaSet 会自动创建新的 Pod。
1.3.4.1 示例:创建一个 ReplicaSet 以确保有 3 个 Nginx Pod 副本
apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
name: my-nginx-replicaset
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: my-nginx-pod
template:
metadata:
labels:
app: my-nginx-pod
spec:
containers:
- name: my-nginx-container
image: nginx:latest

4
1.3.5 Deployments
Deployment 是 Kubernetes 中用于管理 ReplicaSet 的高级抽象,它提供了声
明式的更新机制,允许用户更新应用的配置和镜像,而不会中断服务。
1.3.5.1 示例:使用 Deployment 管理 Nginx 应用
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: my-nginx-deployment
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: my-nginx-pod
template:
metadata:
labels:
app: my-nginx-pod
spec:
containers:
- name: my-nginx-container
image: nginx:latest
1.3.6 Jobs 与 CronJobs
Job 用于运行一次性任务,确保任务成功运行一次。CronJob 则用于定期运
行任务,类似于 Linux 的 cron。
1.3.6.1 示例:创建一个 Job 以运行一个一次性任务
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
name: my-job
spec:
template:
spec:
containers:
- name: my-container
image: busybox
command: ['sh', '-c', 'echo Hello Kubernetes; sleep 30; echo Finished']
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