主题
02 - Kubernetes 架构与实战
K8s 是什么？
Docker Compose 管单机多容器
Kubernetes 管多机多容器（容器编排平台）
Docker Compose: K8s:
┌──────────┐ ┌──────────┐┌──────────┐┌──────────┐
│ 单台机器 │ │ Node 1 ││ Node 2 ││ Node 3 │
│ ┌─┐┌─┐ │ │ ┌─┐┌─┐ ││ ┌─┐┌─┐ ││ ┌─┐ │
│ │A││B│ │ │ │A││B│ ││ │A││C│ ││ │B│ │
│ └─┘└─┘ │ │ └─┘└─┘ ││ └─┘└─┘ ││ └─┘ │
└──────────┘ └──────────┘└──────────┘└──────────┘
K8s 能做什么:
┌────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 1. 自动部署: 声明要几个副本，K8s 自动分配到各节点 │
│ 2. 自动扩缩容: CPU 高了自动加 Pod，低了自动减 │
│ 3. 自动恢复: Pod 挂了自动重启/重新调度 │
│ 4. 服务发现: Pod IP 会变，Service 提供稳定的访问入口 │
│ 5. 滚动更新: 不停机发布新版本 │
│ 6. 配置管理: ConfigMap / Secret 管理配置和密钥 │
└────────────────────────────────────────────────────────┘1. K8s 架构
┌──────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Kubernetes 架构 │
│ │
│ ┌──────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Control Plane (控制平面) │ │
│ │ │ │
│ │ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ ┌───────────────┐ │ │
│ │ │ API Server │ │ Scheduler │ │ Controller │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ Manager │ │ │
│ │ │ 所有操作的 │ │ 决定 Pod 放 │ │ 维护期望状态 │ │ │
│ │ │ 唯一入口 │ │ 在哪个 Node │ │ (副本数/健康) │ │ │
│ │ └──────────────┘ └──────────────┘ └───────────────┘ │ │
│ │ │ │
│ │ ┌──────────────┐ │ │
│ │ │ etcd │ 分布式 KV 存储，保存集群所有状态 │ │
│ │ └──────────────┘ │ │
│ └──────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │ kubectl / API │
│ ┌────────────────────────▼─────────────────────────────────┐ │
│ │ Worker Nodes (工作节点) │ │
│ │ │ │
│ │ Node 1 Node 2 │ │
│ │ ┌─────────────────────────┐ ┌──────────────────────┐ │ │
│ │ │ kubelet (节点代理) │ │ kubelet │ │ │
│ │ │ kube-proxy (网络代理) │ │ kube-proxy │ │ │
│ │ │ Container Runtime │ │ Container Runtime │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ │ │ ┌─────┐ ┌─────┐ │ │ ┌─────┐ ┌─────┐ │ │ │
│ │ │ │Pod A│ │Pod B│ │ │ │Pod C│ │Pod D│ │ │ │
│ │ │ │┌───┐│ │┌───┐│ │ │ │┌───┐│ │┌───┐│ │ │ │
│ │ │ ││app││ ││web││ │ │ ││app││ ││db ││ │ │ │
│ │ │ │└───┘│ │└───┘│ │ │ │└───┘│ │└───┘│ │ │ │
│ │ │ └─────┘ └─────┘ │ │ └─────┘ └─────┘ │ │ │
│ │ └─────────────────────────┘ └──────────────────────┘ │ │
│ └──────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
└──────────────────────────────────────────────────────────────────┘
组件职责:
┌────────────────────┬───────────────────────────────────┐
│ API Server │ 所有请求的入口（kubectl → API） │
│ Scheduler │ 把 Pod 调度到合适的 Node │
│ Controller Manager│ 维持期望状态（副本数、健康检查） │
│ etcd │ 集群状态的唯一真相来源 │
│ kubelet │ 每个 Node 上的代理，管理 Pod │
│ kube-proxy │ 维护网络规则，实现 Service 转发 │
└────────────────────┴───────────────────────────────────┘2. 核心资源对象
K8s 资源对象层次关系:
┌────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ Ingress (入口，域名路由) │
│ │ │
│ ▼ │
│ Service (服务发现 + 负载均衡) │
│ │ │
│ ▼ │
│ Deployment (无状态应用管理) │
│ │ 或 StatefulSet (有状态应用管理) │
│ ▼ │
│ ReplicaSet (副本集，维护 Pod 数量) │
│ │ │
│ ▼ │
│ Pod (最小调度单位，1~N 个容器) │
│ │ │
│ ▼ │
│ Container (Docker 容器) │
│ │
│ 辅助资源: │
│ ├── ConfigMap (配置信息) │
│ ├── Secret (敏感信息，如密码) │
│ ├── PersistentVolume (持久化存储) │
│ ├── HPA (自动扩缩容) │
│ └── Namespace (命名空间，隔离环境) │
│ │
└────────────────────────────────────────────────────┘Pod — 最小调度单位
yaml
# pod.yaml — 通常不直接创建，由 Deployment 管理
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: my-app
labels:
app: my-app
spec:
containers:
- name: app
image: my-app:1.0
ports:
- containerPort: 8080
resources:
requests: # 最低保障
cpu: "100m" # 0.1 核
memory: "128Mi"
limits: # 最高限制
cpu: "500m"
memory: "512Mi"
livenessProbe: # 存活探针（挂了就重启）
httpGet:
path: /healthz
port: 8080
initialDelaySeconds: 10
periodSeconds: 5
readinessProbe: # 就绪探针（没好就不转发流量）
httpGet:
path: /ready
port: 8080Pod 内部结构:
┌──────────────────────────────────┐
│ Pod │
│ ┌────────────┐ ┌────────────┐ │
│ │ Container1 │ │ Container2 │ │ 一个 Pod 可以有多个容器
│ │ (app) │ │ (sidecar) │ │ 共享网络和存储
│ └──────┬─────┘ └──────┬─────┘ │
│ │ │ │
│ └──────┬───────┘ │
│ 共享 localhost │
│ 共享 Volume │
│ │
│ Probes (探针): │
│ ┌─────────────┬────────────┐ │
│ │ Liveness │ Readiness │ │
│ │ "你还活着吗?"│"准备好了吗?"│ │
│ │ 失败→重启 │ 失败→不转发 │ │
│ └─────────────┴────────────┘ │
└──────────────────────────────────┘Deployment + Service — 最常用的组合
yaml
# deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: my-app
spec:
replicas: 3 # 3 个副本
selector:
matchLabels:
app: my-app
strategy:
type: RollingUpdate # 滚动更新
rollingUpdate:
maxSurge: 1 # 更新时最多多 1 个
maxUnavailable: 0 # 更新时不允许少
template:
metadata:
labels:
app: my-app
spec:
containers:
- name: app
image: my-app:1.0
ports:
- containerPort: 8080
env:
- name: DB_HOST
valueFrom:
configMapKeyRef:
name: app-config
key: db_host
---
# service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: my-app-svc
spec:
type: ClusterIP # 集群内部访问
selector:
app: my-app # 匹配标签
ports:
- port: 80 # Service 端口
targetPort: 8080 # Pod 端口
---
# configmap.yaml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
name: app-config
data:
db_host: "postgres-svc"
db_port: "5432"Deployment + Service 的工作方式:
外部请求
│
▼
┌──────────────────────────────────────────────────┐
│ Service: my-app-svc (ClusterIP: 10.96.0.100) │
│ │
│ 负载均衡（轮询） │
│ ┌──────────┬──────────┬──────────┐ │
│ ▼ ▼ ▼ │
│ ┌──────┐ ┌──────┐ ┌──────┐ │
│ │Pod 1 │ │Pod 2 │ │Pod 3 │ ← Deployment │
│ │:8080 │ │:8080 │ │:8080 │ 管理 3 个副本 │
│ └──────┘ └──────┘ └──────┘ │
│ │
│ Pod IP 会变（重启后新IP），但 Service IP 不变 │
│ 其他 Pod 通过 my-app-svc:80 访问 │
└──────────────────────────────────────────────────┘
滚动更新过程 (image: 1.0 → 2.0):
┌────────────────────────────────────────────────┐
│ 步骤1: 创建一个新 Pod (v2.0) │
│ [v1] [v1] [v1] [v2 启动中...] │
│ │
│ 步骤2: v2 就绪后，删除一个旧 Pod │
│ [v1] [v1] [v2 ✓] │
│ │
│ 步骤3: 重复直到全部更新 │
│ [v2 ✓] [v2 ✓] [v2 ✓] │
│ │
│ 全程不停机! 始终有 Pod 在服务 │
└────────────────────────────────────────────────┘3. 完整部署 Go 应用示例
bash
# 1. 构建镜像
docker build -t my-go-app:1.0 .
# 2. 应用 K8s 资源
kubectl apply -f deployment.yaml
kubectl apply -f service.yaml
kubectl apply -f configmap.yaml
# 3. 查看状态
kubectl get pods # 查看 Pod 列表
kubectl get svc # 查看 Service
kubectl describe pod my-app-xxx # Pod 详情
kubectl logs -f my-app-xxx # 查看日志
# 4. 扩缩容
kubectl scale deployment my-app --replicas=5
# 5. 更新镜像版本
kubectl set image deployment/my-app app=my-app:2.0
# 6. 回滚
kubectl rollout undo deployment/my-app
kubectl rollout history deployment/my-app4. 小结
┌──────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Kubernetes 速查 │
├──────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 核心资源: │
│ ├── Pod → 最小调度单位（1~N 个容器） │
│ ├── Deployment → 管理无状态应用（副本、滚动更新） │
│ ├── Service → 服务发现 + 负载均衡 │
│ ├── ConfigMap → 配置（环境变量、配置文件） │
│ ├── Secret → 敏感配置（密码、密钥） │
│ ├── Ingress → HTTP 路由（域名→Service） │
│ └── HPA → 自动水平扩缩容 │
│ │
│ 架构: │
│ ├── Control Plane: API Server + Scheduler + Controller │
│ └── Worker Node: kubelet + kube-proxy + Pods │
│ │
│ 核心理念: 声明式 │
│ 你告诉 K8s "我要 3 个副本" │
│ K8s 自己保证始终有 3 个在运行 │
│ 挂了自动拉起，多了自动删除 │
│ │
└──────────────────────────────────────────────────────────────┘模块九完成！