K8S关键业务概念

目录

• • 1. Pod
  • 2. Deployment
    • 一、Deployment 的核心作用
      • 1. 声明式管理 Pod 副本
      • 2. 滚动更新（Rolling Update）
      • 3. 版本回滚（Rollback）
      • 4. 扩缩容（Scaling）
    • 二、Deployment 的组成
      • 1. 核心字段解析
      • 2. 与 ReplicaSet 的关系
    • 三、Deployment 的典型使用场景
      • 1. 部署应用
      • 2. 更新镜像版本
      • 3. 回滚到旧版本
      • 4. 调整副本数
      • 5. 蓝绿部署（高级场景）
    • 四、Deployment 的配置策略
      • 1. 滚动更新策略
      • 2. 健康检查
    • 五、Deployment 与 StatefulSet 的区别
    • 六、总结
  • 3. Service
  • 4. ConfigMap & Secret
  • 5. Volume
  • 6. Namespace
  • 7. StatefulSet
  • 8. DaemonSet
  • 9. Job & CronJob
  • 10. Ingress
  • 11. 节点（Node）
• 参考资料

1. Pod

• 最小调度单元：一个或多个容器（Container）的逻辑组合，共享网络和存储。
• 生命周期短暂：Pod 可能因节点故障或调度策略被销毁重建。

2. Deployment

在 Kubernetes（K8S）中，Deployment 是用于管理 Pod 和 ReplicaSet 的核心抽象，旨在简化应用的部署、更新、扩缩容和回滚操作。以下是其核心概念、功能及使用场景的详细解析：

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一、Deployment 的核心作用

1. 声明式管理 Pod 副本

• 功能：定义应用的期望状态（如运行多少个副本、使用哪个镜像版本），由 Deployment 控制器确保实际状态与期望一致。
• 场景：
  当 Pod 因节点故障、手动删除或更新失败时，Deployment 会自动创建新 Pod 以维持副本数。

2. 滚动更新（Rolling Update）

• 功能：逐步替换旧版本 Pod 为新版本，确保服务不中断。
• 优势：
  • 分批更新：每次只更新部分 Pod，剩余旧 Pod 继续处理请求。
  • 自动回退：若更新后健康检查失败，自动回滚到上一个稳定版本。

3. 版本回滚（Rollback）

• 功能：快速回退到历史版本（通过 kubectl rollout undo 命令）。
• 原理：Deployment 会记录每次更新的历史版本（ReplicaSet），回滚时切换到此版本。

4. 扩缩容（Scaling）

• 功能：手动或自动调整 Pod 副本数量（通过 kubectl scale 或 Horizontal Pod Autoscaler）。

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二、Deployment 的组成

1. 核心字段解析

在 Deployment 的 YAML 配置中，以下字段是关键：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment  # Deployment 名称
spec:
  replicas: 3             # 期望的 Pod 副本数
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx          # 匹配 Pod 的标签
  template:               # Pod 模板
    metadata:
      labels:
        app: nginx        # Pod 标签（必须与 selector 匹配）
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx:1.20  # 容器镜像
          ports:
            - containerPort: 80

2. 与 ReplicaSet 的关系

• ReplicaSet：Deployment 通过创建 ReplicaSet 间接管理 Pod。
  • 每次更新（如镜像版本变更）会生成新的 ReplicaSet。
  • 旧 ReplicaSet 会被保留，用于版本回滚。

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三、Deployment 的典型使用场景

1. 部署应用

# 创建 Deployment
kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

# 查看 Deployment 状态
kubectl get deployments
kubectl get pods -l app=nginx

2. 更新镜像版本

# 滚动更新到新版本（nginx:1.21）
kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.21

# 观察更新过程
kubectl rollout status deployment/nginx-deployment

3. 回滚到旧版本

# 查看历史版本
kubectl rollout history deployment/nginx-deployment

# 回滚到上一个版本
kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment

# 回滚到指定版本（通过 --to-revision）
kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment --to-revision=2

4. 调整副本数

# 手动扩缩容
kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas=5

# 自动扩缩容（需提前安装 HPA）
kubectl autoscale deployment nginx-deployment --cpu-percent=50 --min=3 --max=10

5. 蓝绿部署（高级场景）

通过调整 selector 或权重，逐步将流量从旧版本切换到新版本（需配合 Service 或 Ingress）。

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四、Deployment 的配置策略

1. 滚动更新策略

spec:
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxSurge: 25%        # 允许临时超出副本数的比例（默认25%）
      maxUnavailable: 25%  # 更新期间允许不可用的副本比例（默认25%）

2. 健康检查

通过 Readiness Probe 和 Liveness Probe 确保更新过程可靠：

containers:
  - name: nginx
    livenessProbe:
      httpGet:
        path: /
        port: 80
      initialDelaySeconds: 5
      periodSeconds: 5

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五、Deployment 与 StatefulSet 的区别

特性	Deployment	StatefulSet
适用场景	无状态应用（如 Web 服务）	有状态应用（如数据库、分布式存储）
网络标识	Pod 名称随机（如 nginx-5c689d4d5-abcx）	Pod 名称固定且有序（如 mysql-0, mysql-1）
存储	临时存储或共享存储	每个 Pod 有独立的持久化存储
扩缩容顺序	无顺序要求	按顺序扩容/缩容（如先启动 mysql-0，再 mysql-1）

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六、总结

• Deployment 是管理无状态应用的核心工具：
  通过声明式配置实现 Pod 的部署、滚动更新、扩缩容和回滚。
• 核心价值：
  • 稳定性：确保指定数量的 Pod 始终运行。
  • 灵活性：支持无缝更新和版本回退。
  • 自动化：减少人工干预，提升运维效率。
• 典型应用：
  Web 服务、API 后端、微服务组件等无状态场景。

3. Service

• 服务暴露与负载均衡：为一组 Pod 提供稳定的 IP 地址和 DNS 名称。
• 类型：
  • ClusterIP：集群内部访问（默认）。
  • NodePort：通过节点端口暴露服务。
  • LoadBalancer：集成云厂商的负载均衡器（如 AWS ALB）。

4. ConfigMap & Secret

• ConfigMap：存储非敏感配置（如环境变量、配置文件）。
• Secret：存储敏感数据（Base64 编码，非加密），如数据库密码。

5. Volume

• 持久化存储：挂载外部存储到 Pod，支持本地磁盘、云存储（如 AWS EBS）、分布式存储（如 Ceph）。

6. Namespace

• 资源隔离：将集群划分为多个虚拟空间（如 dev、prod），隔离资源、权限和网络策略。

7. StatefulSet

• 有状态应用管理：适用于需要稳定网络标识（如数据库）、持久化存储和有序部署/扩展的场景（如 MySQL、Redis）。

8. DaemonSet

• 节点级守护进程：确保每个节点运行一个 Pod 副本（如日志采集器 Fluentd、监控代理 Prometheus Node Exporter）。

9. Job & CronJob

• Job：运行一次性任务，确保任务完成。
• CronJob：定时执行任务（如每日备份）。

10. Ingress

• 外部流量管理：通过路由规则（如域名、路径）将 HTTP/HTTPS 流量分发到不同服务，通常配合 Ingress Controller（如 Nginx、Traefik）使用。

11. 节点（Node）

在 Kubernetes 中，节点（Node） 是集群中的工作单元，可以是物理机或虚拟机，负责运行容器化应用（Pod）。
阿里云 ECS 是一种弹性计算服务，属于虚拟机，属于 基础设施资源（IaaS）。
每个节点上运行着kubelet、容器运行时等组件。然后，需要解释节点在调度中的作用，即调度器选择节点来运行Pod的过程。接着，用户的问题可能涉及节点资源不足、标签不匹配、污点等原因导致Pod无法分配，我需要详细说明这些因素。用户可能需要了解如何检查节点的状态和配置，比如使用kubectl命令查看节点信息，检查资源使用情况，标签和污点设置。这有助于他们诊断调度问题。还要提到节点状态的条件，如Ready、MemoryPressure等，这些状态会影响调度决策。

参考资料