【Kubernets】Kubernetes 的基础知识，Pod是什么？ 和容器的关系？多个容器如何在同一个 Pod 里协作？

1. Kubernetes 的核心概念

(1) Node（节点）

• 定义：Node 是 Kubernetes 集群中的工作机器，可以是物理机或虚拟机。
• 类型 ：
  • Master Node：运行控制平面组件（如 API Server、Scheduler）。
  • Worker Node：运行应用负载（如 Pod）。
• 关键组件 ：
  • Kubelet：负责与 Master Node 通信，管理 Pod 和容器。
  • Kube Proxy：负责网络代理和负载均衡。
  • 容器运行时：负责运行容器（如 Docker、containerd）。

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(2) Namespace（命名空间）

• 定义：Namespace 是 Kubernetes 中用于隔离资源的虚拟集群。
• 作用 ：
  • 将资源分组，便于管理。
  • 实现多租户环境下的资源隔离。
• 常见 Namespace ：
  • default：默认命名空间。
  • kube-system：Kubernetes 系统组件的命名空间。
  • kube-public：公共资源的命名空间。

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(3) Label 和 Selector（标签和选择器）

• Label ：
  • 键值对，用于标识和分类资源（如 Pod、Service）。
  • 示例：app=web, env=prod。
• Selector ：
  • 用于根据 Label 选择资源。
  • 示例：选择所有 app=web 的 Pod。

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(4) Annotation（注解）

• 定义：Annotation 是附加到资源上的元数据，用于存储非标识性信息。
• 作用 ：
  • 记录构建信息、版本号等。
  • 配置工具或库的行为。
• 示例：build-version: v1.2.3。

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2. Kubernetes 的核心资源

(1) Pod

• 定义：Kubernetes 的最小调度单元，包含一个或多个容器。
• 特点 ：
  • 共享网络和存储资源。
  • 生命周期短暂，通常由控制器（如 Deployment）管理。

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(2) Deployment

• 定义：用于定义 Pod 的副本数和更新策略。

• 作用 ：

  • 确保指定数量的 Pod 副本始终运行。
  • 支持滚动更新和回滚。

• 示例 ：

  apiVersion: apps/v1
  kind: Deployment
  metadata:
    name: web-app
  spec:
    replicas: 3
    template:
      spec:
        containers:
        - name: web
          image: nginx

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(3) Service

• 定义：用于定义如何访问 Pod。

• 作用 ：

  • 提供稳定的 IP 和 DNS 名称。
  • 实现负载均衡和服务发现。

• 类型 ：

  • ClusterIP：集群内部访问。
  • NodePort：通过节点端口访问。
  • LoadBalancer：通过云提供商的负载均衡器访问。

• 示例 ：

  apiVersion: v1
  kind: Service
  metadata:
    name: web-service
  spec:
    selector:
      app: web
    ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80

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(4) ConfigMap 和 Secret

• ConfigMap ：

  • 用于存储配置数据（如环境变量、配置文件）。

  • 示例：

    apiVersion: v1
    kind: ConfigMap
    metadata:
      name: app-config
    data:
      log-level: "info"

• Secret ：

  • 用于存储敏感数据（如密码、密钥）。

  • 示例：

    apiVersion: v1
    kind: Secret
    metadata:
      name: db-secret
    data:
      username: YWRtaW4=
      password: MWYyZDFlMmU2N2Rm

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3. Kubernetes 的核心功能

(1) 自动扩展

• Horizontal Pod Autoscaler (HPA) ：

  • 根据 CPU 使用率或其他指标自动调整 Pod 的副本数。

• 示例 ：

  apiVersion: autoscaling/v2beta2
  kind: HorizontalPodAutoscaler
  metadata:
    name: web-app-hpa
  spec:
    scaleTargetRef:
      apiVersion: apps/v1
      kind: Deployment
      name: web-app
    minReplicas: 1
    maxReplicas: 10
    metrics:
    - type: Resource
      resource:
        name: cpu
        target:
          type: Utilization
          averageUtilization: 50

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(2) 自我修复

• 功能 ：
  • 自动重启失败的容器。
  • 替换不可用的 Pod。
• 实现 ：
  • 通过控制器（如 Deployment、StatefulSet）确保 Pod 的期望状态。

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(3) 滚动更新和回滚

• 滚动更新 ：

  • 逐步替换旧版本的 Pod，确保应用不中断。

• 回滚 ：

  • 回滚到之前的版本。

• 示例 ：

  kubectl set image deployment/web-app web=nginx:1.19
  kubectl rollout undo deployment/web-app

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4. Kubernetes 的常用命令

(1) 查看资源

• 查看 Pod：

  kubectl get pods

• 查看 Deployment：

  kubectl get deployments

(2) 创建资源

• 通过 YAML 文件创建：

  kubectl apply -f deployment.yaml

(3) 删除资源

• 删除 Pod：

  kubectl delete pod <pod-name>

(4) 查看日志

• 查看 Pod 日志：

  kubectl logs <pod-name>

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Pod定义，和容器的关系

• Pod 是 Kubernetes 中的最小部署单位 ，它封装了一个或多个容器 ，这些容器共享 存储、网络、生命周期。
• Pod 是对容器的抽象 ，它解决了单个容器无法满足的需求，比如 多个进程协作、共享存储、共享网络。

可以简单理解为：

Pod 是一个"容器组" ，里面可以有 1 个或多个容器 ，但这些容器是相互依赖的，需要协作完成任务。

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多个容器如何在同一个 Pod 里协作？

在同一个 Pod 里的容器，可以通过以下 三种方式协作：

1. 共享网络（Network）

• Pod 里的所有容器共享同一个 IP 地址（Pod IP）
• 容器之间可以用 localhost 直接通信
• 适用于：一个主应用 + 辅助应用（如 Nginx + PHP）

示例

# 在 Pod 里，两个容器可以这样通信：
curl http://localhost:8080

不需要跨 Pod 访问，容器间直接使用 localhost 访问

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2. 共享存储（Storage）

• Pod 内的容器可以共享 Volume（存储卷），用于共享数据
• 适用于：日志收集、数据缓存、共享配置等

示例

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: shared-volume-pod
spec:
  volumes:
    - name: shared-storage
      emptyDir: {}  # 共享存储
  containers:
    - name: app
      image: my-app
      volumeMounts:
        - mountPath: /data
          name: shared-storage
    - name: sidecar
      image: log-collector
      volumeMounts:
        - mountPath: /data
          name: shared-storage

两个容器（app 和 log-collector）共享 /data 目录，可以用于日志处理。

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3. Sidecar 模式（辅助容器）

• 在同一个 Pod 里运行一个 主容器 和一个 辅助容器（Sidecar）
• Sidecar 负责 日志处理、监控、数据同步等任务
• 适用于：日志收集、代理服务、自动更新等场景

示例：日志收集

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: sidecar-pod
spec:
  containers:
    - name: app
      image: my-app
    - name: log-agent
      image: fluentd

Fluentd（日志收集器）和业务容器一起运行，专门处理日志

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总结

协作方式	作用	适用场景
共享网络	容器之间可以用 localhost 直接通信	主应用 + 代理（如 Nginx + PHP）
共享存储	共享 Volume 数据	日志收集、数据缓存
Sidecar 模式	辅助主容器	日志收集、自动更新

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Pod 中多容器协作的实际示例

示例 1：Web 应用与日志收集

• 场景 ：
  • 一个 Web 应用需要将日志发送到集中式日志系统。
• Pod 配置 ：
  • 主容器：运行 Web 应用。
  • Sidecar 容器：运行日志收集工具（如 Fluentd）。
• 协作方式 ：
  • Web 应用容器将日志写入共享存储卷。
  • Sidecar 容器从共享存储卷读取日志并发送到日志系统。

示例 2：数据预处理与应用

• 场景 ：
  • 一个应用需要处理大量数据，但数据需要先进行预处理。
• Pod 配置 ：
  • Init 容器：运行数据预处理工具。
  • 主容器：运行应用。
• 协作方式 ：
  • Init 容器从远程存储下载数据并进行预处理。
  • 预处理完成后，主容器启动并使用处理后的数据。

示例 3：Web 应用与代理

• 场景 ：
  • 一个 Web 应用需要通过代理访问外部服务。
• Pod 配置 ：
  • 主容器：运行 Web 应用。
  • Sidecar 容器：运行代理（如 Envoy）。
• 协作方式 ：
  • Web 应用容器通过 localhost 访问代理容器。
  • 代理容器负责将请求转发到外部服务。

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https://github.com/0voice