一、K8s 集群基础架构
Kubernetes（简称 K8s）是 Google 开源的容器编排管理平台，实现容器应用自动化部署、弹性伸缩、故障自愈、服务发现与负载均衡。 K8s 集群分为控制平面（Control Plane，Master 节点） 和**工作节点（Worker Node）**两大模块。
控制平面组件（集群大脑，做调度与管理）
- kube‑apiserver 集群唯一 REST API 入口，所有组件、kubectl 命令都和它通信。负责请求校验、鉴权，所有资源读写都经过 apiserver，再存入 etcd。
- etcd 分布式键值数据库，集群的 "数据库"，保存集群全部状态数据：Pod、Service、Deployment、节点信息等。必须做高可用，集群数据全部存在这里。
- kube‑controller‑manager 控制器管理器，运行一堆控制器，持续对比 "期望状态" 和 "实际状态"，自动修正集群。 常见控制器：副本控制器、节点控制器、服务账号控制器。例如 Deployment 设置 3 个 Pod 副本，如果一个 Pod 崩溃，控制器就自动新建 Pod，保证副本数量。
- kube‑scheduler 调度器，当创建新 Pod，筛选满足资源、标签、亲和策略的 Worker 节点，把 Pod 调度绑定到合适工作节点上。
Worker 工作节点组件（运行业务容器）
- kubelet：每个工作节点上的代理服务，接收 apiserver 下发指令，管理本机 Pod 生命周期，创建、停止容器，定期上报节点和 Pod 状态。
- kube‑proxy：网络代理，运行在每个节点，维护 iptables/ipvs 规则，实现 Service 服务发现和集群内部负载均衡。
- 容器运行时：真正跑容器，例如 containerd、docker，负责拉镜像、启停容器。
网络插件 CNI
K8s 本身不提供 Pod 跨节点网络，必须额外部署 CNI 插件，常用 Calico、Flannel，完成 Pod 之间跨主机通信。如果不安装 CNI 插件，节点状态会一直 NotReady。
二、K8s 四大部署方式详解
方式 1：kubeadm 部署（企业生产主流，作业重点）
原理：K8s 官方提供集群引导工具，不会安装操作系统，只自动化部署 K8s 各个组件，简化证书、组件配置流程。支持单 Master 和多 Master 高可用，生产环境大量使用。
部署前置环境（所有节点都执行）
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设置主机名，配置 hosts 解析，节点之间主机名可以互相解析
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关闭防火墙、SELinux
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关闭 swap 分区（K8s 强制要求，swap 开启会导致调度异常）
swapoff -a
sed -i '/swap/s/^/#/' /etc/fstab -
配置内核参数，开启 ipvs 转发
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时间同步 chrony，集群节点时间必须一致
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安装容器运行时 containerd
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所有节点安装统一版本 kubeadm、kubelet、kubectl，锁定版本防止自动升级
Master 控制节点初始化
kubeadm init \
--apiserver-advertise-address=192.168.10.10 \
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
--kubernetes-version v1.28.2 \
--service-cidr=10.96.0.0/12 \
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16执行成功输出关键信息：
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提示配置 kubectl 认证文件
mkdir -p HOME/.kube sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf HOME/.kube/config
sudo chown (id -u):(id -g) $HOME/.kube/config -
输出
kubeadm join命令，worker 节点用这条命令加入集群。
📸【截图 1】：kubeadm init 命令执行成功完整输出截图（作业需要自己跑环境截取）
Worker 节点加入集群
复制 master 输出的 join 命令，在所有 worker 节点执行：
kubeadm join 192.168.10.10:6443 --token xxxxx \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:xxxxxxx安装 CNI 网络插件 Calico
kubectl apply -f calico.yaml等待网络 Pod 全部启动完成。
集群验证命令
#查看所有节点状态，全部Ready代表集群正常
kubectl get nodes📸【截图 2】kubectl get nodes 输出截图，STATUS 全部为 Ready
#查看集群系统Pod状态
kubectl get pods -n kube-system📸【截图 3】kube‑system 命名空间 Pod 运行状态截图，所有 pod 状态 Running
✅优点：官方工具，部署速度快；支持高可用；企业生产广泛使用。 ❌缺点：前置环境需要手动配置；多 Master 高可用需要额外部署负载均衡。
方式 2：二进制部署（学习底层原理，面试高频）
原理 ：不使用 yum 软件包，手动下载每个组件的二进制可执行文件。手动生成全部 SSL 证书；手动编写 systemd 服务文件逐个启动 apiserver、etcd、scheduler、controller‑manager、kubelet、kube‑proxy。完全手动搭建整套集群。
部署步骤简述：
- 准备多台服务器，基础环境和 kubeadm 一致（关闭 swap、内核参数等）
- 部署 etcd 集群，手动签发 etcd 证书
- 部署 apiserver，配置证书、systemd 服务启动
- 部署 controller‑manager、scheduler，配置连接 apiserver 证书
- 工作节点部署 kubelet、kube‑proxy，配置证书访问 apiserver
- 部署 CNI 网络插件，完成集群。
✅优点：完全掌握每一个组件工作原理；深度理解证书、配置文件。面试常问。
❌缺点：步骤极其繁琐，证书手动维护易错；企业几乎不会线上手工二进制部署，多用于学习。
方式 3：Kubespray 部署（大规模自动化部署）
原理：基于 Ansible 自动化剧本，批量远程在多台机器完成环境初始化、容器运行时、K8s 组件部署。
流程：
- 准备 ansible 环境，编写 inventory 主机清单，填写 master、worker 机器 IP
- 修改配置文件设置 k8s 版本
- 执行 ansible-playbook 一键部署整个集群
✅优点：自动化程度高；原生支持多 Master 高可用；适合几十上百台大规模集群。
❌缺点：依赖 Ansible；部署时间较长；环境排错难度高。
方式 4：minikube（本地单机测试）
原理 ：单机轻量化 K8s，会在本机启动容器或者虚拟机模拟完整 K8s 环境，只有单节点，不能生产使用，仅用于本地开发学习。
启动命令：
minikube start --driver=docker✅优点：一条命令启动，电脑本地快速体验 k8s。
❌缺点：单节点，不支持多 worker；性能有限，不能用于生产环境。
三、集群核心原理（自己理解总结）
- etcd：集群唯一数据库，存储集群全部资源数据（pod、service、配置），集群所有读写都经过 apiserver 操作 etcd，etcd 必须做高可用。
- apiserver：集群唯一入口，所有组件和 kubectl 都和 apiserver 交互，做鉴权、校验，读写 etcd。
- scheduler 调度器：新建 Pod 之后，scheduler 筛选符合条件的 node 节点，把 Pod 绑定到合适节点。
- controller‑manager 控制器：一系列控制器，维持集群期望状态。例如副本控制器，保证 deployment 的 pod 副本数和 yaml 定义一致，如果 pod 宕机自动重建。
- kubelet：运行在每个 node，接收 apiserver 指令，管理本机 Pod 生命周期，上报节点状态。
- kube‑proxy：每个节点代理，维护 service 网络规则，实现 pod 之间、pod 和 service 访问。
- CNI 网络插件：k8s 本身不提供 pod 网络，必须部署 Calico/flannel 实现跨节点 pod 互通。
四、部署完成后验证操作
#查看节点状态
kubectl get nodes
#查看集群组件状态
kubectl get cs
#查看全部pod，kube‑system命名空间是集群组件pod
kubectl get pods -n kube-system五、个人学习总结
- 四种部署场景区分：
- 学习底层原理：选二进制部署；
- 企业生产：优先 kubeadm；大规模集群自动化用 kubespray；
- 本地电脑快速做实验：minikube。
- K8s 集群部署，环境预处理非常重要：关闭 swap、时间同步、内核转发、主机互通，环境不对，部署必然失败。
- 控制平面负责集群决策调度，worker 节点真正执行业务 Pod。所有状态数据全部存于 etcd，apiserver 是所有组件交互唯一入口。
- CNI 网络属于独立组件，K8s 内核不实现 Pod 网络，必须安装第三方网络插件。