k8s系统学习路径

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:applycreatedeletegetdescribe

• 调试命令:logsexecport-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):requestslimits

• 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

Kubernetes 官方互动教程

Katacoda Kubernetes 场景练习


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!

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