Kubernetes 系列【4】基础概念

文章目录

[1. Cluster（集群）](#1. Cluster（集群）)
[2. Control Plane（控制平面）](#2. Control Plane（控制平面）)
[3. Node（节点）](#3. Node（节点）)
[4. Pod（容器组）](#4. Pod（容器组）)
[5. Deployment（部署控制器）](#5. Deployment（部署控制器）)
[6. Service（服务）](#6. Service（服务）)
[7. Labels（标签）](#7. Labels（标签）)
[8. Label Selector（标签选择器）](#8. Label Selector（标签选择器）)

1. Cluster（集群）

Kubernetes 是可直接用于生产环境的开源编排平台，负责调度容器应用在多台服务器组成的集群中运行。它将多台服务器构建成高可用集群，对外呈现为一个整体。依托平台的抽象能力，我们能够直接将容器应用部署到集群，无需绑定到单台物理主机。

想要使用该部署模式，应用必须打包为容器，实现与宿主机解耦。对比传统直接在物理机安装软件的模式，容器化应用更灵活、可用性更强。Kubernetes 能够自动完成容器在集群中的分发与调度，提升硬件资源利用率，并且开源免费，支持直接部署到生产环境。

一个集群包含两大资源：

控制平面 （Control Plane）：全局统一管理整个集群
节点（Node）：执行业务、运行容器的工作机器

工作流程：

用户向控制平面下发部署指令，控制平面把容器调度到各个节点运行。
节点上的 kubelet 通过 Kubernetes API 与控制平面持续通信。
开发人员也可以直接调用 API 来操作集群。

2. Control Plane（控制平面）

统一管控集群整体以及所有业务节点，统筹集群全部运维工作，包含应用调度、维持副本期望状态、弹性扩缩容、新版本灰度发布。

在旧版本 Kubernetes 中，集群管控节点叫做 Master 节点，1.24 版本之后正式废弃 Master 叫法，统一命名为 Control Plane（控制平面）。

查看节点状态时，角色也是 control-plane ：

3. Node（节点）

节点可以是物理服务器或虚拟机，承担集群的业务负载 。每个节点都会运行 kubelet 代理进程，管理本机容器，并与控制平面交互。节点还需要安装容器运行时，如 containerd、CRI-O 等。

4. Pod（容器组）

Pod 是 Kubernetes 中最小的调度单元。

一个 Pod 可以包含一个或多个容器，并共享：

网络命名空间。
IP 地址。
存储卷。
运行上下文。

通常情况下，一个 Pod 只运行一个主业务容器。只有容器之间强耦合、需要共享网络或磁盘时，才建议将多个容器放在同一个 Pod 中。

5. Deployment（部署控制器）

Deployment 是 Kubernetes 最常用的控制器，用来声明应用的期望运行状态，由集群自动维持状态，不用人工干预。创建 Deployment 后，控制平面会根据集群资源情况，将 Pod 调度到合适的 Node 上运行。

核心能力：

创建 Pod 副本：根据配置自动拉起指定数量的业务 Pod。
持续维持副本数量：一旦 Pod 崩溃、节点故障，立刻自动新建 Pod 补齐数量，实现自愈。
弹性扩缩容：随时修改副本数，集群自动增加或减少实例。
滚动版本升级：新版本逐步替换旧 Pod，业务不中断，升级失败可以一键回滚。

运行流程：

开发者编写配置，声明副本数量、镜像版本；
Deployment 把配置提交给控制平面；
调度器将 Pod 调度到合适的 Node 节点运行；
控制器不间断监控 Pod 状态，保证始终符合期望。

6. Service（服务）

Pod 会频繁重建，IP 地址不断变化，外部无法固定访问。如果使用 Deployment 运行您的应用程序，Deployment 将会在 Pod 消亡后再创建一个新的 Pod 以维持所需要的副本数。Pod 的 IP 会随着 Pod 重建而变化，因此不能直接依赖 Pod IP 对外提供稳定访问。

Service 用于为一组 Pod 提供稳定访问入口，并支持服务发现和负载均衡：

常见 Service 类型：

类型	说明
ClusterIP	默认类型，仅集群内部访问
NodePort	在每个节点开放端口，可通过 `节点IP:端口` 访问
LoadBalancer	云环境中创建外部负载均衡
ExternalName	将服务映射到外部域名

7. Labels（标签）

标签是附加在 Pod、Node、Deployment 等所有 K8s 资源上的键值对 （key/value），仅用于人工 / 程序筛选、归类资源，对 K8s 内核无强制语义约束。

语法限制：

Key：可选前缀 + 名称，总长 ≤253，名称 ≤63 字符；k8s.io/为系统保留前缀
Value：≤63 字符，允许空值，首尾只能是数字字母

示例 Pod 标签：

yml 复制代码

metadata:
  labels:
    environment: production
    app: nginx

8. Label Selector（标签选择器）

Label 是资源上的键值对，用于标识和筛选资源。Label Selector 用于按标签批量匹配资源，多条件逗号分隔代表逻辑与，原生不支持逻辑或。

匹配方式：

等值匹配（=、==、!=）
集合匹配（功能更强）

使用场景：

场景 1：命令行 / API 查询过滤（kubectl list/watch）
场景 2：控制器内部绑定资源（两种配置字段）
- matchLabels：仅等值匹配，兼容旧资源 Service、RC
- matchExpressions：支持全套集合运算符（Deployment、RS、Job、DaemonSet 等新版资源支持）

示例，通过 -l 指定标签筛选：

bash 复制代码

# 等值匹配
kubectl get pods -l environment=production,tier=frontend

# 集合匹配，多值或
kubectl get pods -l 'environment in (production,qa)'

# 存在该标签
kubectl get pods -l partition

示例，Service 通过 Selector 匹配带有指定 Label 的 Pod，从而将流量转发给正确的后端实例。