学习 Kubernetes(K8s)需要循序渐进,结合理论知识和实践操作。以下是学习 Kubernetes 的推荐步骤:
1. 先决条件
• 掌握容器基础 :先学习 Docker,理解容器化概念(镜像、容器、仓库)、Dockerfile 编写和容器生命周期管理。
• 熟悉 Linux 基础 :了解 Linux 命令行操作、网络、文件系统等。
• 了解云计算概念:如虚拟化、负载均衡、服务发现、分布式系统等。
2. Kubernetes 核心概念
• 基础概念 :
• Pod :最小的调度单位,包含一个或多个容器。
• Deployment :管理 Pod 的副本和滚动更新。
• Service :提供 Pod 的网络访问和负载均衡。
• Namespace :资源隔离的逻辑分组。
• ConfigMap & Secret :管理应用配置和敏感信息。
• PersistentVolume (PV) & PersistentVolumeClaim (PVC) :持久化存储管理。
• 核心组件 :
• 控制平面(Control Plane) :包括 API Server、Scheduler、Controller Manager、etcd。
• 工作节点(Node):包括 Kubelet、Kube-proxy、容器运行时(如 containerd)。
3. 安装和配置集群
• 本地实验环境 :
• Minikube :单节点本地集群,适合快速上手。
• Kind (Kubernetes in Docker) :用 Docker 容器模拟多节点集群。
• k3s :轻量级 Kubernetes,适合边缘计算或资源有限的环境。
• 生产环境工具 :
• kubeadm :手动搭建集群的工具。
• 托管 Kubernetes 服务:如 AWS EKS、Google GKE、Azure AKS(推荐新手使用)。
4. 基本操作
• 学习 kubectl
命令 :
• 资源管理:apply
、create
、delete
、get
、describe
。
• 调试命令:logs
、exec
、port-forward
。
• 示例练习 :
• 部署一个简单的 Nginx Pod。
• 通过 Deployment 管理 Pod 副本。
• 使用 Service 暴露应用。
• 挂载 ConfigMap 和 Secret。
5. 深入核心功能
• 资源管理 :
• 资源限制(CPU/内存):requests
和 limits
。
• 持久化存储:PV/PVC 动态供给。
• 网络与服务发现 :
• 理解 Kubernetes 网络模型(Pod 网络、Service 网络)。
• Service 类型:ClusterIP、NodePort、LoadBalancer。
• Ingress 控制器(如 Nginx Ingress、Traefik)。
• 配置管理 :
• 使用 ConfigMap 和 Secret 分离配置。
• 环境变量与配置文件注入。
6. 进阶主题
• 高级控制器 :
• StatefulSet :管理有状态应用(如数据库)。
• DaemonSet :在每个节点运行守护进程(如日志收集器)。
• Job & CronJob :运行定时任务或一次性任务。
• 监控与日志 :
• 使用 Prometheus + Grafana 监控集群和应用。
• 日志收集方案:EFK(Elasticsearch + Fluentd + Kibana)或 Loki。
• 安全与权限 :
• RBAC(基于角色的访问控制)。
• NetworkPolicy 控制网络流量。
• Pod 安全策略(Pod Security Admission)。
7. 持续部署与 DevOps
• CI/CD 集成 :
• 使用 Helm 管理应用包(Chart)。
• GitOps 工具:Argo CD、Flux。
• Jenkins Pipeline 或 GitHub Actions 自动化部署。
• 多环境管理:通过 Namespace 或集群分离开发/测试/生产环境。
8. 生产环境最佳实践
• 高可用集群设计 :
• 多 Master 节点 + etcd 集群。
• 跨可用区(AZ)部署。
• 灾备与恢复 :
• 定期备份 etcd 数据。
• Velero 工具实现集群资源备份。
• 自动扩缩容 :
• Horizontal Pod Autoscaler(HPA)。
• Cluster Autoscaler(节点自动扩缩容)。
• 资源优化 :
• 合理设置资源请求和限制。
• 使用 LimitRange 和 ResourceQuota 管理资源配额。
9. 学习资源推荐
• 官方文档 :Kubernetes 官方文档(必读!)
• 书籍 :
• 《Kubernetes in Action》
• 《Kubernetes Up & Running》
• 在线课程 :
• Coursera: "Kubernetes and Cloud Native Essentials"
• Udemy: "Kubernetes for the Absolute Beginners"
• 动手实验 :
10. 认证考试(可选)
• CKA(Certified Kubernetes Administrator) :官方认证,考察集群管理能力。
• CKAD(Certified Kubernetes Application Developer) :聚焦应用部署和调试。
• 备考资源:Killer.sh 模拟器、官方考试指南。
11. 持续学习与实践
• 参与社区 :
• 关注 Kubernetes 官方博客和 GitHub。
• 参与 Meetup 或 KubeCon 大会。
• 实战项目 :
• 部署一个完整的微服务应用(如博客系统、电商平台)。
• 参与开源 Kubernetes 生态项目(如 Prometheus、Istio)。
通过以上步骤,你可以逐步掌握 Kubernetes 的核心概念和实战技能。关键是多动手实践,结合真实场景解决问题!