【 Kubernetes（K8s）完全指南】从入门到实战（含命令+配置+表格对比）

周杰伦_Jay2025-12-04 17:35

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前言

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Kubernetes（简称K8s）是容器编排领域的事实标准，能实现容器的自动化部署、扩缩容、负载均衡和高可用管理，是大规模容器化项目的核心基础设施。本文从核心概念、环境搭建到实战部署，覆盖K8s核心操作、资源配置、故障排查等关键场景，结合详细命令表格、YAML配置示例和实战案例，适合开发者、运维工程师快速上手K8s。

一、K8s基础入门

1. 核心概念解析（必懂）

概念 官方定义 通俗类比 核心作用
集群（Cluster） 由一组节点（Node）组成的K8s部署环境 数据中心服务器集群 统一管理所有节点和容器资源
节点（Node） 集群中的工作机器（物理机/虚拟机），运行容器 单个服务器 提供容器运行的硬件资源（CPU/内存/存储）
Pod K8s最小部署单元，包含1个或多个关联容器 逻辑主机（共享网络/存储） 封装容器组，实现容器间紧密协作
Deployment 声明式管理Pod和ReplicaSet，支持滚动更新 容器集群控制器 确保指定数量的Pod副本运行，支持版本迭代
Service 定义Pod的访问入口，提供固定访问地址 负载均衡器+固定IP 解决Pod动态IP问题，实现服务发现和负载均衡
ConfigMap/Secret 配置存储资源（Secret加密存储敏感信息） 配置文件/密码箱 解耦配置与代码，实现配置统一管理
PV/PVC 持久化存储资源（PV：集群级存储，PVC：Pod级存储请求） 共享硬盘/存储申请单 实现容器数据持久化，避免Pod删除后数据丢失
Namespace 集群资源隔离机制 独立办公区域 隔离不同项目/环境的资源（如开发/测试/生产）
ReplicaSet（RS） 确保Pod副本数量维持在期望状态 Pod副本监控器 Deployment的底层依赖，管理Pod生命周期

2. 环境搭建（3种方案选型）

（1）本地测试环境（推荐Minikube）

适合初学者快速体验K8s核心功能，无需多节点服务器：

bash 复制代码 
# 1. 安装Minikube（依赖Docker/Docker Desktop）
# Windows/macOS：直接下载安装（https://minikube.sigs.k8s.io/docs/start/）
# Linux：
curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64
sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube

# 2. 启动Minikube集群（指定国内镜像源加速）
minikube start --image-mirror-country=cn --kubernetes-version=v1.28.0

# 3. 验证集群状态
minikube status  # 输出Running即成功
kubectl cluster-info  # 查看集群信息
（2）生产级集群（Kubeadm部署）

适合多节点生产环境，需至少2台服务器（1主2从推荐）：

bash 复制代码 
# 前提：所有节点安装Docker，关闭防火墙/SELinux，配置时间同步
# 主节点初始化（192.168.56.10为master节点IP）
sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 --image-repository=registry.aliyuncs.com/google_containers

# 配置kubectl（按初始化输出提示执行）
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

# 安装网络插件（Calico，必需）
kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/v3.26/manifests/calico.yaml

# 从节点加入集群（替换为master初始化输出的join命令）
sudo kubeadm join 192.168.56.10:6443 --token xxx --discovery-token-ca-cert-hash sha256:xxx
（3）云厂商托管集群（推荐生产使用）

无需手动维护集群节点，开箱即用：

3. kubectl核心基础命令（必背）

kubectl是K8s集群的命令行工具，用于操作集群资源：

命令 功能描述 常用参数 实操示例
kubectl version 查看kubectl和K8s集群版本 --short（简化输出） kubectl version --short
kubectl cluster-info 查看集群状态信息 无 kubectl cluster-info
kubectl get nodes 查看集群所有节点 -o wide（显示详细信息） kubectl get nodes -o wide（查看节点IP、状态）
kubectl get pods 查看当前命名空间Pod -n 命名空间、-o wide、-w（实时监控） kubectl get pods -n default -w
kubectl describe 资源类型 名称 查看资源详细信息 -n 命名空间 kubectl describe pod my-pod（查看Pod事件、容器信息）
kubectl apply -f 配置文件.yml 创建/更新资源 无 kubectl apply -f deployment.yml
kubectl delete 资源类型 名称 删除资源 -n 命名空间、-f 配置文件.yml kubectl delete pod my-pod、kubectl delete -f deployment.yml
kubectl logs Pod名称 查看Pod日志 -f（实时跟踪）、--tail N（最后N行） kubectl logs -f my-pod --tail 100
kubectl exec -it Pod名称 -- 命令 进入Pod容器终端 -it（交互式终端）、-c 容器名（多容器指定容器） kubectl exec -it my-pod -- /bin/bash

二、K8s核心资源操作指南

1. Pod操作（最小部署单元）

（1）Pod核心命令
操作 命令 实操示例
创建Pod（命令行） kubectl run Pod名 --image=镜像名:标签 kubectl run nginx-pod --image=nginx:1.25（创建Nginx Pod）
创建Pod（配置文件） kubectl apply -f pod.yml 配置文件见下文示例
查看Pod详情 kubectl describe pod Pod名 kubectl describe pod nginx-pod
进入Pod容器 kubectl exec -it Pod名 -- 终端命令 kubectl exec -it nginx-pod -- /bin/bash
端口转发（本地访问Pod） kubectl port-forward pod/Pod名 本地端口:容器端口 kubectl port-forward pod/nginx-pod 8080:80（本地8080访问Pod 80端口）
删除Pod kubectl delete pod Pod名 kubectl delete pod nginx-pod
（2）Pod配置文件示例（pod.yml）
yaml 复制代码 
apiVersion: v1  # API版本（必需）
kind: Pod       # 资源类型（必需）
metadata:
  name: nginx-pod  # Pod名称（必需）
  labels:          # 标签（用于Service关联）
    app: nginx
spec:
  containers:      # 容器列表（必需）
  - name: nginx    # 容器名称
    image: nginx:1.25  # 容器镜像
    ports:
    - containerPort: 80  # 容器暴露端口（仅声明）
    resources:      # 资源限制（可选）
      requests:     # 最小资源需求
        cpu: "100m"  # 100毫核（0.1CPU）
        memory: "128Mi"
      limits:       # 最大资源限制
        cpu: "500m"
        memory: "256Mi"
    env:            # 环境变量（可选）
    - name: APP_ENV
      value: "production"

2. Deployment操作（Pod集群管理）

Deployment是管理Pod的推荐方式，支持自动扩缩容、滚动更新、回滚等功能：

（1）Deployment核心命令
操作 命令 实操示例
创建Deployment kubectl create deployment 名称 --image=镜像名 kubectl create deployment nginx-deploy --image=nginx:1.25
查看Deployment kubectl get deployments kubectl get deployments -o wide
扩容/缩容 kubectl scale deployment 名称 --replicas=副本数 kubectl scale deployment nginx-deploy --replicas=3（扩缩为3个Pod）
滚动更新镜像 kubectl set image deployment/名称 容器名=新镜像:标签 kubectl set image deployment/nginx-deploy nginx=nginx:1.26
查看更新状态 kubectl rollout status deployment 名称 kubectl rollout status deployment nginx-deploy
回滚到上一版本 kubectl rollout undo deployment 名称 kubectl rollout undo deployment nginx-deploy
查看更新历史 kubectl rollout history deployment 名称 kubectl rollout history deployment nginx-deploy
（2）Deployment配置文件示例（deployment.yml）
yaml 复制代码 
apiVersion: apps/v1  # API版本（apps/v1为稳定版）
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deploy
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3  # 期望Pod副本数（默认1）
  selector:    # 标签选择器（匹配Pod标签）
    matchLabels:
      app: nginx
  strategy:    # 更新策略（可选）
    rollingUpdate:  # 滚动更新（默认）
      maxSurge: 1   # 最多可额外创建1个Pod
      maxUnavailable: 1  # 最多不可用1个Pod
  template:    # Pod模板（与Pod配置一致）
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.25
        ports:
        - containerPort: 80
        livenessProbe:  # 存活探针（检测容器是否运行）
          httpGet:
            path: /
            port: 80
          initialDelaySeconds: 30  # 启动30秒后开始探测
          periodSeconds: 10        # 每10秒探测一次
        readinessProbe: # 就绪探针（检测容器是否可用）
          httpGet:
            path: /
            port: 80
          initialDelaySeconds: 5
          periodSeconds: 5

3. Service操作（服务发现与负载均衡）

Service为Pod提供固定访问地址，解决Pod动态IP问题：

（1）Service核心类型与命令
Service类型 核心特点 适用场景
ClusterIP 集群内部访问（默认类型），仅集群内Pod可访问 内部服务通信（如后端API供前端调用）
NodePort 暴露端口到所有节点，外部通过节点IP:NodePort访问 开发/测试环境外部访问
LoadBalancer 结合云厂商负载均衡器，提供公网访问地址 生产环境公网访问
ExternalName 映射到外部域名，无需Pod后端 访问集群外部服务（如第三方API）
（2）Service核心命令
操作 命令 实操示例
创建Service（NodePort） kubectl expose deployment 名称 --type=NodePort --port=端口 --target-port=容器端口 kubectl expose deployment nginx-deploy --type=NodePort --port=80 --target-port=80
查看Service kubectl get services 或 kubectl get svc kubectl get svc -o wide（查看端口映射）
查看Service详情 kubectl describe svc 名称 kubectl describe svc nginx-deploy
删除Service kubectl delete svc 名称 kubectl delete svc nginx-deploy
（3）Service配置文件示例（service.yml）
yaml 复制代码 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc
spec:
  type: NodePort  # Service类型
  selector:
    app: nginx    # 关联标签为app=nginx的Pod
  ports:
  - port: 80      # Service暴露端口（集群内访问端口）
    targetPort: 80  # 容器端口（与Pod容器端口一致）
    nodePort: 30080 # 节点端口（可选，范围30000-32767）

4. 配置管理（ConfigMap+Secret）

（1）ConfigMap（存储非敏感配置）
bash 复制代码 
# 1. 命令行创建ConfigMap
kubectl create configmap app-config --from-literal=APP_PORT=8080 --from-literal=DB_HOST=mysql-svc

# 2. 从配置文件创建（configmap.yml）
kubectl apply -f configmap.yml

# 3. 查看ConfigMap
kubectl get configmaps
kubectl describe configmap app-config

配置文件示例（configmap.yml）：

yaml 复制代码 
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: app-config
data:
  APP_PORT: "8080"
  DB_HOST: "mysql-svc"
  DB_PORT: "3306"
  app.conf: |  # 存储完整配置文件
    log_level: info
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