K8S 核心组件与资源概念 + 带注释命令 + 实操案例版笔记

一、K8S 整体介绍

Kubernetes 简称 k8s，是容器编排工具；集群内部默认所有资源可以互相通信；使用名称空间 namespace实现资源逻辑隔离，用来区分不同项目、环境 (测试、生产)。

1. Master 控制平面组件（控制平面，集群大脑）

表格

组件	通俗释义	核心作用
kube‑api	通信插件	集群唯一入口，所有组件交互、用户执行 kubectl 命令都要经过它，负责身份认证、权限校验；所有请求的大门。
etcd	K8s 集群数据库 (数据中心)	保存集群全部数据：节点信息、Pod 配置、Service 配置；只有 etcd 存的数据才是持久化的。
kube‑controller‑manager(controlmanger)	管理控制插件	控制器，循环监测集群实际状态，对比期望状态，状态不一致就自动修复；比如 pod 挂了自动重建。
kube‑scheduler	调度插件	负责挑选合适 Node 节点，把 Pod 调度到符合资源、污点、亲和性条件的节点上。

2. Node 节点组件（工作节点，干活机器）

1. kubelet (工作插件)：运行在每个 node 节点；接收 api‑server 下达指令，管理本机 Pod：创建容器、监控 pod 状态、上报状态给 master。
2. kube‑proxy (代理插件)：运行在每个 node；维护 Service 网络规则，实现四层负载均衡，处理 pod 之间、外部访问 pod 的网络请求。
3. node：物理层面概念，一台服务器或者虚拟机，用来运行 pod。

总结：master 负责决策，node 负责干活。

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二、Pod（K8S 最小调度单元【重中之重】）

1. pod 是 k8s 最小调度单元，K8s 所有业务全部封装在 Pod 里面；
2. 一个 Pod 里面可以运行 1 个或多个容器；
3. 同一个 Pod 内部所有容器共享：同一个网络名称空间、存储空间 (挂载点)，共享 IP 地址；不同 Pod 之间 IP 相互独立。

1.Pod 核心状态

• Pending：Pod 处于等待创建状态。 常见原因：节点 CPU 内存资源不足、节点有污点、镜像拉取不到、调度策略限制，scheduler 找不到合适节点。

配套概念：

• 污点 Taint：配置在 Node 节点上，节点设置污点后，普通 Pod 不会调度到此节点。
• 容忍 Toleration：配置在 Pod 上面，如果 pod 设置对应容忍策略，就可以调度到有对应污点的节点。

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三、工作负载资源（用来创建管理 Pod 的控制器）

共同点：deployment、statefulset、daemonset、Job、CronJob 本质都是管理 pod 的控制器，统称为工作负载。

1. Deployment（无状态应用控制器）

• 适用场景：部署无状态应用，例如：Nginx、tomcat；
• 无状态含义：每个 Pod 完全一样，没有专属数据，删除重建之后功能不变；
• 核心能力：副本扩容缩容、滚动更新、版本回滚；

yaml

# deployment简单案例 nginx-deploy.yaml
apiVersion: apps/v1    # deployment所属api版本
kind: Deployment       # 资源类型：无状态部署控制器
metadata:
  name: nginx-demo     # deployment名称
  namespace: yunjisuan # 指定创建到yunjisuan名称空间
spec:
  replicas: 3          # 期望创建3个pod副本
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx        # 标签匹配，控制器管理带此标签的pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx      # pod的标签
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.24  # 使用的镜像
        ports:
        - containerPort: 80

2. StatefulSet（有状态应用控制器）

• 适用场景：部署有状态服务：MySQL、Redis；
• 有状态含义：每个 pod 有独立身份标识，每个实例保存自己的数据，pod 重建之后存储数据依然保留，pod 名称固定；

3. DaemonSet

• 特点：集群里每一个 Node 节点上面都会运行一个 Pod；新增节点自动创建 pod，删除节点对应 pod 销毁；
• 典型案例：节点日志收集、监控组件（prometheus‑node‑exporter）。

4. Job（一次性任务控制器）

一次性任务：Pod 运行批处理脚本、数据备份；任务执行完成之后 pod 正常退出，不会重启；适合只运行一次的任务。

5. CronJob（定时任务控制器）

基于 Linux cron 表达式周期性执行任务；例如每天凌晨 2 点备份数据库。

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四、网络资源（把 pod 暴露给内部或者外部访问）

1. Service：四层负载均衡（TCP/UDP），给一组 pod 统一入口

四种访问模式：

1. ClusterIP(默认)：只能集群内部 Pod 之间互相访问，外部机器访问不到。
2. NodePort：外部客户端通过任意节点 IP + NodePort 端口访问 pod；
   • 端口固定范围：30000‑32767
3. LoadBalancer：对接云厂商负载均衡器，公网用户访问云 LB 地址再转发到 k8s 集群；阿里云、腾讯云环境使用。
4. ExternalName：集群内部访问集群外部第三方服务（外部数据库）。

简单 service 示例：

yaml

# service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc
  namespace: yunjisuan
spec:
  type: NodePort    # 访问模式
  selector:
    app: nginx      # 和pod标签对应，关联pod
  ports:
  - port: 80        # service内部端口
    targetPort: 80  # pod容器端口
    nodePort: 30080 # 对外暴露端口

2. Ingress：七层负载均衡（HTTP/HTTPS）

• 基于域名区分不同业务；占用 80、443 端口对外提供访问；
• Service 是四层，Ingress 是七层；Ingress 匹配域名，然后转发给后端不同 Service。

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五、存储相关资源

1. ConfigMap(cm)：存放非敏感配置信息，比如配置文件、环境变量，明文存储；
2. Secret：存放敏感数据：数据库账号密码、密钥，数据经过 base64 编码（注意：base64 不算加密）；
3. Volume：Pod 内部的挂载目录，可以挂载本地目录、NFS 共享存储；
4. PV(PersistentVolume)：持久化存储卷，管理员提前准备好的存储空间（NFS、云盘）；
5. PVC(PersistentVolumeClaim)：存储申请；用户只需要声明需要多大空间，自动绑定合适 PV；实现存储解耦。

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六、kubectl 命令（全部加上注释 + 实操示例）

1. 查看集群资源版本信息

bash

运行

# 查看k8s所有资源类型、资源简称、api版本
kubectl api-resources
# -o wide：详细格式输出，看到简称、APIGROUP、版本
kubectl api-resources -o wide

2. 节点相关操作

bash

运行

# 查看集群所有node节点状态
kubectl get nodes

# 给节点打污点示例（模拟污点问题）
kubectl taint nodes node01 key1=value1:NoSchedule

3. Pod 相关操作

bash

运行

# get：查看资源；pod完整写法pods，简写po
kubectl get pod
kubectl get pods
kubectl get po

# -o wide：查看pod详细信息：所在节点、podIP
kubectl get pod -o wide

# -n 指定名称空间，查看yunjisuan名称空间下面pod
kubectl get pod -n yunjisuan

# describe：查看资源详细事件，排查pod无法启动、pending问题最常用
# 格式：kubectl describe 资源类型 资源名称 -n 命名空间
kubectl describe pod nginx-demo-7967986b8c-2xfrd -n yunjisuan

# logs：查看pod日志，排查程序报错
kubectl logs nginx-demo-7967986b8c-2xfrd -n yunjisuan

# exec -it：进入pod内部容器；--后面写linux命令
kubectl exec -it nginx-demo-7967986b8c-2xfrd -n yunjisuan -- /bin/bash

4. 工作负载控制器操作

bash

运行

# 查看deployment资源，简写deploy
kubectl get deployment
kubectl get deploy -n yunjisuan

# 根据yaml文件创建资源
kubectl apply -f nginx-deploy.yaml -n yunjisuan
# 根据yaml创建service
kubectl apply -f service.yaml -n yunjisuan

# 删除资源：kubectl delete 资源类型 资源名字 -n 命名空间
kubectl delete pod nginx-demo-7967986b8c-2xfrd -n yunjisuan
kubectl delete deploy nginx-demo -n yunjisuan
# -f 删除yaml里定义的全部资源
kubectl delete -f nginx-deploy.yaml

5. Namespace 名称空间命令

bash

运行

# 创建名称空间yunjisuan
kubectl create namespace yunjisuan
# 简写ns
kubectl create ns yunjisuan

# 查看集群全部名称空间
kubectl get namespace
kubectl get ns

# 删除名称空间（空间里面所有资源全部清除）
kubectl delete ns yunjisuan

补充高频命令（拓展，后期运维必备）

bash

运行

# 查看当前集群配置
kubectl config view
# 设置默认名称空间，后续命令不用每次加 -n
kubectl config set-context --current --namespace=yunjisuan
# 查看所有资源(一键查看pod、deploy、svc)
kubectl get all -n yunjisuan

七、精简总结（背诵版）

1. Master：kube‑api、etcd、controller‑manager、scheduler做决策；
2. Node：kubelet、kube‑proxy负责执行；
3. Pod 是最小调度单元；
4. 控制器：deploy 无状态、statefulset 有状态、daemonset 每个节点运行 pod，Job 一次性、CronJob 定时；
5. Service 四层负载均衡，Ingress 七层负载均衡；
6. ConfigMap 普通配置，Secret 敏感配置，PV 提供存储，PVC 申请存储；
7. namespace 实现项目资源隔离。