Kubernetes（K8s）资源管理

Kubernetes（K8s）资源管理

一、资源管理概述

在 Kubernetes 中，所有内容都被抽象为 "资源"，用户通过操作资源实现对集群的管理。核心资源关系如下：

• Pod：容器的管理单元（非直接管理容器，而是容器的载体）；

• Pod 控制器：K8s 通过控制器（如 Deployment、StatefulSet）间接管理 Pod；

• Service：为 Pod 提供统一访问入口，实现服务暴露；

• 存储资源：提供数据持久化能力（如 PV、PVC、ConfigMap 等）。

二、kubectl 命令行工具

kubectl是 K8s 集群的命令行工具，用于管理集群和部署应用。

2.1 基本语法

kubectl [command] [type] [name] [flags]

• command：对资源执行的操作（如create创建、get查询、delete删除）；

• type：资源类型（如pod、deployment、service）；

• name：资源名称（大小写敏感）；

• flags：可选参数（如-o yaml指定输出格式）。

2.2 常用命令速查

|----------------------------------------------------|-------------------------------------------------------------------|
| 命令示例 | 功能说明 |
| kubectl --help | 查看所有 kubectl 命令及说明 |
| kubectl get pods | 查看当前命名空间下所有 Pod |
| kubectl get pod <pod名称> | 查看指定 Pod 的基本信息 |
| kubectl get pod <pod名称> -o yaml | 以 YAML 格式查看指定 Pod 的详细配置 |
| kubectl run <pod名称> --image=<镜像> --port=<端口> | 直接创建一个 Pod（如kubectl run nginx-pod --image=nginx:1.17.1 --port=80） |

三、命名空间（Namespace）

命名空间是 K8s 中用于隔离资源的虚拟环境，避免同名资源冲突。

3.1 常用操作

|--------------------------------------------------|---------------------------------------------------------|
| 命令 | 功能 |
| kubectl create namespace <命名空间名> | 创建命名空间（如kubectl create namespace test） |
| kubectl get ns 或 kubectl get namespace | 查看所有命名空间 |
| kubectl run <pod名称> --image=<镜像> -n <命名空间> | 在指定命名空间创建 Pod（如kubectl run nginx --image=nginx -n test） |
| kubectl get pod -n <命名空间> | 查看指定命名空间的 Pod（如kubectl get pod -n test） |
| kubectl delete pod <pod名称> -n <命名空间> | 删除指定命名空间的 Pod |
| kubectl delete ns <命名空间名> | 删除命名空间（会同时删除该空间下所有资源） |

3.2 系统默认命名空间

|-----------------|---------------------------------------------|
| 命名空间 | 作用 |
| default | 未指定命名空间的资源默认分配到此 |
| kube-node-lease | 维护集群节点间的心跳（v1.13 + 引入） |
| kube-public | 所有用户（包括未认证用户）可访问的资源 |
| kube-system | Kubernetes 系统组件（如 API Server、Calico）所在的命名空间 |

四、资源管理的三种方式

K8s 提供三种资源管理方式，适用于不同场景：

4.1 命令式对象管理

特点：直接通过命令操作资源，无需配置文件。

适用场景：测试环境（快速验证、临时操作）。

优点：简单直观，上手快；

缺点：仅能操作当前活动对象，无法跟踪历史变更，不便于审计。

操作示例

1. 创建 Pod ：

   # 在default命名空间创建nginx Pod
   
   kubectl run nginx-pod --image=nginx:1.17.1 --port=80

2. 查询资源 ：

   # 查看所有Pod
   
   kubectl get pods
   
   # 查看指定Pod的详细信息
   
   kubectl describe pod nginx-pod

3. 删除资源 ：

   # 删除指定Pod
   
   kubectl delete pod nginx-pod

4. 命名空间操作（见 3.1 节）。

4.2 命令式对象配置

特点：通过配置文件（YAML/JSON）定义资源，再用命令操作文件。

适用场景：开发环境（需跟踪配置变更）。

优点：配置文件可版本控制，便于审计和回溯；

缺点：项目规模大时配置文件繁多，操作繁琐。

操作示例

1. 创建配置文件 （如test.yaml，支持多资源定义，用---分隔）：

   # 定义命名空间dev
   
   apiVersion: v1
   
   kind: Namespace
   
   metadata:
   
   name: dev
   
   ---
   
   # 在dev命名空间定义nginx Pod
   
   apiVersion: v1
   
   kind: Pod
   
   metadata:
   
   name: nginx-pod
   
   namespace: dev # 指定命名空间
   
   spec:
   
   containers:
   
   - name: nginx-container # 容器名称
   
   image: nginx:latest # 容器镜像

2. 创建资源 ：

   kubectl create -f test.yaml

3. 查询资源 （可直接通过配置文件查询）：

   kubectl get -f test.yaml

4. 更新资源 （修改配置文件后执行）：

   kubectl patch -f test.yaml -p '{"spec":{"containers":[{"name":"nginx-container","image":"nginx:1.23"}]}}'

5. 删除资源：

   kubectl delete -f test.yaml

4.3 声明式对象配置

特点：通过kubectl apply命令操作配置文件，仅描述资源的 "最终状态"。

适用场景：开发 / 生产环境（支持批量操作，适合复杂项目）。

优点：支持目录级操作，自动判断资源状态（创建或更新）；

缺点：异常情况下调试难度较高。

核心原理

kubectl apply会对比配置文件中的 "期望状态" 与集群中资源的 "当前状态"：

• 若资源不存在：自动创建（等效于kubectl create）；

• 若资源已存在：自动更新差异部分（等效于kubectl patch）。

操作示例

1. 创建 / 更新资源 （使用 4.2 节的test.yaml）：

   # 首次执行：创建资源
   
   kubectl apply -f test.yaml
   
   # 修改test.yaml后再次执行：更新资源
   
   kubectl apply -f test.yaml

2. 批量操作目录中的配置文件：

   对configs目录下所有.yaml文件执行apply

   kubectl apply -f configs/

五、资源管理方式推荐

|-----------|---------|----------------------------------------------------------------|
| 操作场景 | 推荐方式 | 命令示例 |
| 创建 / 更新资源 | 声明式对象配置 | kubectl apply -f <配置文件/目录> |
| 删除资源 | 命令式对象配置 | kubectl delete -f <配置文件> |
| 查询资源 | 命令式对象管理 | kubectl get <资源类型> [名称] 或 kubectl describe <资源类型> [名称] |

六、kubectl --help 核心命令解释

kubectl --help列出的命令按功能可分为基础操作、资源管理、集群维护、故障排查、工具辅助五大类，以下是核心命令的详细解释：

6.1 基础操作类（资源创建 / 查询 / 删除）

|----------|--------------------------------------------|---------------------------------------------------------------------------|
| 命令 | 功能说明 | 示例 |
| create | 从命令行或配置文件创建资源（支持 Pod、Deployment、Service 等） | kubectl create deployment nginx --image=nginx（创建 Deployment） |
| get | 查看资源的基本信息（默认显示名称、就绪状态、重启次数、年龄） | kubectl get pods -n dev（查看 dev 命名空间的 Pod） |
| describe | 查看资源的详细信息（含事件、关联资源、配置详情） | kubectl describe pod nginx-pod（查看 nginx-pod 的详细日志） |
| delete | 删除指定资源（支持按名称、标签、配置文件删除） | kubectl delete pod nginx-pod（删除单个 Pod）、kubectl delete -f test.yaml（按文件删除） |

6.2 资源更新类（配置修改 / 版本管理）

|---------|--------------------------------|--------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 命令 | 功能说明 | 示例 |
| apply | 声明式创建 / 更新资源（对比配置文件与集群状态，自动同步） | kubectl apply -f nginx-deploy.yaml（创建或更新 Deployment） |
| patch | 增量更新资源的指定字段（无需完整配置文件） | kubectl patch deployment nginx -p '{"spec":{"replicas":3}}'（将副本数改为 3） |
| replace | 全量替换资源配置（需提供完整配置文件，覆盖原有配置） | kubectl replace -f nginx-deploy.yaml（用新文件替换旧 Deployment） |
| rollout | 管理资源的发布流程（支持查看状态、历史版本、回滚） | kubectl rollout undo deployment nginx（回滚 nginx 的上一版本）、kubectl rollout history deployment nginx（查看发布历史） |

6.3 集群维护类（节点 / 命名空间管理）

|----------|-----------------------------------------|--------------------------------------------------------------------|
| 命令 | 功能说明 | 示例 |
| cordon | 标记节点为 "不可调度"（新 Pod 不分配到该节点，保留已有 Pod） | kubectl cordon node1（标记 node1 不可调度） |
| uncordon | 取消节点的 "不可调度" 标记，恢复正常调度 | kubectl uncordon node1（恢复 node1 调度） |
| drain | 排空节点（优雅驱逐所有 Pod 到其他节点，用于节点维护） | kubectl drain node1 --ignore-daemonsets（排空 node1，忽略 DaemonSet Pod） |
| taint | 为节点添加 / 移除 "污点"（控制 Pod 是否能调度到该节点） | kubectl taint node node1 key=value:NoSchedule（添加污点，禁止 Pod 调度） |
| top | 查看节点或 Pod 的资源使用率（需依赖 metrics-server 组件） | kubectl top node（查看所有节点 CPU / 内存使用）、kubectl top pod（查看 Pod 资源使用） |

6.4 故障排查类（日志 / 容器交互）

|--------------|---------------------------------------------------------------------|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 命令 | 功能说明 | 示例 |
| logs | 查看 Pod 中容器的日志（支持实时日志、多容器指定） | kubectl logs -f nginx-pod（实时查看 nginx-pod 日志）、kubectl logs nginx-pod -c nginx-container（指定容器） |
| exec | 在 Pod 的容器中执行命令（支持交互式终端） | kubectl exec -it nginx-pod -- /bin/bash（进入 nginx-pod 的 bash 终端） |
| port-forward | 将本地端口转发到 Pod 端口（本地访问 Pod 服务） | kubectl port-forward pod/nginx-pod 8080:80（本地 8080 端口映射到 Pod 的 80 端口） |
| cp | 在本地与 Pod 之间复制文件 / 目录 | kubectl cp local-file.txt nginx-pod:/tmp/（本地文件复制到 Pod 的 /tmp 目录） |
| proxy | 启动集群 API 代理（本地通过localhost访问集群 API） | kubectl proxy --port=8001（启动代理，访问http://localhost:8001/api查看 API） |

6.5 工具辅助类（信息查询 / 配置管理）

|---------------|-------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------------------------|
| 命令 | 功能说明 | 示例 |
| version | 查看 kubectl 客户端与集群服务端的版本 | kubectl version（显示客户端 v1.28.0、服务端 v1.28.0） |
| api-resources | 列出集群所有可用的资源类型（含 API 版本、是否命名） | kubectl api-resources（显示 pods、deployments、services 等资源信息） |
| api-versions | 列出集群支持的所有 API 版本（如 v1、apps/v1） | kubectl api-versions（显示 apps/v1、networking.k8s.io/v1 等） |
| config | 管理 kubeconfig 配置文件（切换上下文、设置集群 / 用户） | kubectl config use-context minikube（切换到 minikube 上下文）、kubectl config get-contexts（查看所有上下文） |
| help | 查看指定命令的详细帮助（含参数、示例） | kubectl help get（查看 get 命令的用法）、kubectl help rollout undo（查看回滚命令的用法） |

总结

Kubernetes 资源管理的核心是通过操作 "资源" 实现集群管控，三种方式各有侧重：

• 命令式对象管理适合临时测试；

• 命令式对象配置适合跟踪单个配置文件的变更；

• 声明式对象配置适合复杂项目的批量管理，是生产环境的首选。

掌握kubectl命令和 YAML 配置文件的编写，是高效管理 K8s 集群的基础。而熟悉kubectl --help中的核心命令，能进一步提升集群操作的效率和故障排查能力。