01-Kubernetes 入门：概念与安装

Kubernetes 入门：概念与安装

Part 1：什么是 Kubernetes

概念引入

想象你经营一个巨大的集装箱港口：

每天有上百艘货船要停靠（你的应用程序）
每艘船需要泊位、电力、工人（CPU、内存、存储）
有的船坏了要换一艘顶上（自动修复）
旺季来了要多安排船，淡季要减少（自动扩缩）
你不可能每艘船都手动管

Kubernetes（简称 K8s）就是那个港口调度系统。 你告诉它"我要 3 艘这样的船"，它会自动帮你安排泊位、调度工人、坏了就替换、多了就缩减。

名字由来

Kubernetes 来自希腊语，意思是"舵手"或"飞行员"。Google 内部叫它 Borg，2014 年开源后改名 Kubernetes。因为 K 和 s 之间有 8 个字母，所以简称 K8s。

原理讲解

K8s 解决什么问题？

在 K8s 之前，你可能这样部署应用：
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手动 SSH
手动 SSH
手动 SSH
开发者
服务器1
服务器2
服务器3

问题：每台服务器手动操作，不可扩展、容易出错、无法自动修复。

有了 K8s 之后：
#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}@keyframes edge-animation-frame{from{stroke-dashoffset:0;}}@keyframes dash{to{stroke-dashoffset:0;}}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .edge-animation-slow{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 50s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .edge-animation-fast{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 20s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .edge-thickness-normal{stroke-width:1px;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .edge-thickness-invisible{stroke-width:0;fill:none;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF svg{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF p{margin:0;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .label{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;color:#333;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .cluster-label text{fill:#333;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .cluster-label span{color:#333;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .cluster-label span p{background-color:transparent;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .label text,#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF span{fill:#333;color:#333;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .node rect,#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .node circle,#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .node ellipse,#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .node polygon,#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .rough-node .label text,#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .node .label text,#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .image-shape .label,#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .icon-shape .label{text-anchor:middle;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .node .katex path{fill:#000;stroke:#000;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .rough-node .label,#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .node .label,#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .image-shape .label,#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .icon-shape .label{text-align:center;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .node.clickable{cursor:pointer;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .root .anchor path{fill:#333333!important;stroke-width:0;stroke:#333333;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .arrowheadPath{fill:#333333;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .edgePath .path{stroke:#333333;stroke-width:2.0px;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .flowchart-link{stroke:#333333;fill:none;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .edgeLabel{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .edgeLabel p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .edgeLabel rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .labelBkg{background-color:rgba(232, 232, 232, 0.5);}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aaaa33;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .cluster text{fill:#333;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .cluster span{color:#333;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:12px;background:hsl(80, 100%, 96.2745098039%);border:1px solid #aaaa33;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .flowchartTitleText{text-anchor:middle;font-size:18px;fill:#333;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF rect.text{fill:none;stroke-width:0;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .icon-shape,#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .image-shape{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .icon-shape p,#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .image-shape p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);padding:2px;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .icon-shape .label rect,#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .image-shape .label rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .label-icon{display:inline-block;height:1em;overflow:visible;vertical-align:-0.125em;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF .node .label-icon path{fill:currentColor;stroke:revert;stroke-width:revert;}#mermaid-svg-T5Dxcl4nq7o11chF :root{--mermaid-font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;} 声明式 YAML
调度到
调度到
调度到
开发者
K8s 集群
控制平面
节点1
节点2
节点3

你只需要声明"我要什么"，K8s 自动帮你实现。

核心概念速览

概念	比喻	说明
Cluster	整个港口	一组服务器组成的集群
Node	港口里的码头	集群中的一台服务器
Pod	一艘货船	K8s 的最小调度单元，包含一个或多个容器
Deployment	航运公司的调度计划	声明"我要几艘这样的船"
Service	港口接待处	稳定的访问入口，不管后面的船怎么换

K8s 架构一览

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工作节点 (Worker Node)
控制平面 (Control Plane)
kube-apiserver

所有操作的入口
etcd

集群状态存储
kube-scheduler

决定 Pod 放哪个节点
kube-controller-manager

维持期望状态
kubelet

管理 Pod
kube-proxy

网络转发
containerd

运行容器
Pod
Pod
kubelet
kube-proxy
containerd
Pod
Pod

💡 现在不用记住每个组件。 后面每篇文章会逐步介绍它们。这里只需要知道：控制平面负责"决策"，工作节点负责"干活"。

声明式 vs 命令式

K8s 最大的特点是声明式操作：

	命令式（传统）	声明式（K8s）
方式	"在服务器 A 上启动这个容器"	"我要 3 个这样的 Pod"
谁做决策	你	K8s
自动修复	❌ 需要手动	✅ K8s 自动补上
示例	`docker run nginx`	`kubectl apply -f deploy.yaml`

声明式的好处：你写一份 YAML 描述想要的状态，K8s 会持续把现实状态调整到与你声明的一致------即使 Pod 崩溃了、节点宕机了，K8s 都会自动修复。

自检问题

K8s 的 K 和 s 之间有几个字母？为什么叫 K8s？

查看答案 8 个字母（ubernete），所以 K + 8 + s = K8s。

Pod 和容器是什么关系？

查看答案 Pod 是 K8s 的最小调度单元，一个 Pod 可以包含一个或多个容器。Pod 里的容器共享网络和存储。

声明式和命令式的核心区别是什么？

查看答案命令式是你告诉系统"怎么做"（具体步骤），声明式是你告诉系统"要什么"（期望状态），由系统自己决定怎么做。K8s 是声明式的。

Part 2：安装 Kind

概念引入

现在你知道了 K8s 是什么，但你不可能在港口调度系统上直接练习------你需要一个迷你港口。

Kind（Kubernetes in Docker） 就是这样一个迷你港口。它在你电脑的 Docker 里运行一个完整的 K8s 集群，启动只要不到 1 分钟，用完随时删掉。就像在你书桌上放了一个港口模型，可以随便摆弄。
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Kind 集群
kubectl
Docker 引擎
Kind Node

(Docker 容器)
K8s 控制平面 + 工作节点
你

为什么选 Kind？

工具	启动速度	资源占用	多节点	适合场景
Kind	⚡ <1分钟	小	✅	本地学习、CI 测试
Minikube	🐢 2-5分钟	大	✅	需要完整 VM 隔离
Docker Desktop	⚡ 即开	小	❌ 单节点	只需要简单单节点

原理讲解

Kind 的工作原理

Kind 的每个"节点"实际上是一个 Docker 容器。容器里运行着完整的 K8s 组件：
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kube-apiserver
etcd
kube-scheduler
controller-manager
kubelet
kube-proxy
containerd
你的 Pod

这意味着你可以在一台电脑上创建多节点集群------每个节点就是一个容器。

前提条件

Kind 依赖 Docker。你需要先安装：

Docker Desktop （macOS/Windows）或 Docker Engine（Linux）
kubectl（K8s 命令行工具）
Kind 本身

🪟 Windows 用户 ：本文所有实验命令均为 Linux/macOS shell 语法。建议通过 WSL2 学习：

在 PowerShell（管理员）中执行 wsl --install，重启后进入 Ubuntu 终端

安装 Docker Desktop，在 Settings → Resources → WSL Integration 中启用你的 Ubuntu 发行版

后续所有命令直接在 WSL2 Ubuntu 终端中执行（走下面的 Linux 路线即可）

动手实验

步骤 1：安装 Docker

macOS ：从 docker.com 下载 Docker Desktop

Linux (Ubuntu)：

bash 复制代码

# 安装 Docker
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y docker.io
sudo usermod -aG docker $USER
# 重新登录使 docker 组生效

验证：

bash 复制代码

docker version

预期输出：

复制代码

Client:
 Version:           29.x.x
Server:
 Version:           29.x.x

步骤 2：安装 kubectl

bash 复制代码

# macOS
brew install kubectl

# Linux
curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl"
# 如果上面网络下载不了，试下换谷歌源
#curl -LO "https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/$(curl -L -s https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl"
chmod +x kubectl
sudo mv kubectl /usr/local/bin/

验证：

bash 复制代码

kubectl version --client

预期输出：

复制代码

Client Version: v1.31.0
Kustomize Version: v5.4.2

步骤 3：安装 Kind

bash 复制代码

# macOS
brew install kind

# Linux
[ $(uname -m) = x86_64 ] && curl -Lo ./kind https://kind.sigs.k8s.io/dl/v0.24.0/kind-linux-amd64
[ $(uname -m) = aarch64 ] && curl -Lo ./kind https://kind.sigs.k8s.io/dl/v0.24.0/kind-linux-arm64
chmod +x ./kind
sudo mv ./kind /usr/local/bin/kind

验证：

bash 复制代码

kind version

预期输出：

复制代码

kind v0.24.0 go1.22.6 linux/amd64

步骤 4：创建你的第一个集群

先创建配置文件（后续 Ingress 和 NodePort 实验需要端口映射）：

bash 复制代码

cat > kind-config.yaml << 'EOF'
kind: Cluster
apiVersion: kind.x-k8s.io/v1alpha4
nodes:
- role: control-plane
  image: kindest/node:v1.31.0 
  kubeadmConfigPatches:
  - |
    kind: InitConfiguration
    nodeRegistration:
      kubeletExtraArgs:
        node-labels: "ingress-ready=true"
  extraPortMappings:
  - containerPort: 80
    hostPort: 80
    protocol: TCP
  - containerPort: 443
    hostPort: 443
    protocol: TCP
  - containerPort: 30080
    hostPort: 30080
    protocol: TCP
- role: worker
  image: kindest/node:v1.31.0 
- role: worker
  image: kindest/node:v1.31.0 
EOF

然后创建集群：

bash 复制代码

kind create cluster --name k8s-guide --config kind-config.yaml

预期输出：

复制代码

Creating cluster "k8s-guide" ...
 ✓ Ensuring node image (kindest/node:v1.31.0) 🖼
 ✓ Preparing nodes 📦 📦 📦
 ✓ Writing configuration 📜
 ✓ Starting control-plane 🕹️
 ✓ Installing CNI 🔌
 ✓ Installing StorageClass 💾
 ✓ Joining worker nodes 🚜
Set kubectl context to "kind-k8s-guide"
You can now use your cluster with:

kubectl cluster-info --context kind-k8s-guide

Not sure what to do next? 😅  Check out https://kind.sigs.k8s.io/docs/user/quick-start/

步骤 5：验证集群

bash 复制代码

kubectl get nodes

预期输出：

复制代码

NAME                      STATUS   ROLES           AGE     VERSION
k8s-guide-control-plane   Ready    control-plane   2m29s   v1.31.0
k8s-guide-worker          Ready    <none>          85s     v1.31.0
k8s-guide-worker2         Ready    <none>          85s     v1.31.0

bash 复制代码

kubectl cluster-info

预期输出：

复制代码

Kubernetes control plane is running at https://127.0.0.1:45819
CoreDNS is running at https://127.0.0.1:45819/api/v1/namespaces/kube-system/services/kube-dns:dns/proxy

🎉 恭喜！你有了一个运行中的 K8s 集群！

步骤 6：清理

实验完成后，删除集群：

bash 复制代码

kind delete cluster --name k8s-guide

💡 如果你还想继续学习，先不要删！后面的文章会继续用这个集群。

自检问题

Kind 集群的"节点"实际上是什么？

查看答案是一个 Docker 容器。Kind 在 Docker 容器里运行完整的 K8s 组件（kubelet、kube-apiserver 等）。

为什么 Kind 比 Minikube 启动快？

查看答案 Kind 直接利用已有的 Docker 引擎创建容器，不需要启动完整的虚拟机。Minikube 默认需要启动一个 VM，所以更慢。

kubectl 和 Kind 是什么关系？

查看答案 Kind 负责创建和管理集群，kubectl 负责与集群交互（部署应用、查看状态等）。Kind 创建集群后会自动配置 kubectl 的 context。

下一步

集群准备好了，让我们部署第一个应用：

→ 02. 工作负载：Pod、ReplicaSet 与 Deployment

📚 本文来自 K8s Guide ------ 开源免费的 Kubernetes 中文学习指南

🗺️ 初学者轨道 + 面试轨道，从零基础到拿 Offer 一站式覆盖

🧪 每篇文章配套 Kind 实验脚本，本地一键运行

🔗 本文源码：docs/beginner/01-what-is-k8s.md / docs/beginner/02-install-kind.md

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