快速开始

概述

本章将指导您快速上手Kubernetes，从安装到部署第一个应用。我们将使用Minikube作为开发环境，因为它简单易用。

环境准备

1. 安装Docker

bash

# Linux (Ubuntu/Debian)
sudo apt update
sudo apt install -y docker.io
sudo systemctl enable docker
sudo systemctl start docker

# 验证安装
docker --version

2. 安装Minikube

bash

# Linux
curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64
sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube

# macOS
brew install minikube

# Windows
choco install minikube

# 验证安装
minikube version

3. 安装kubectl

bash

# Linux
curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl"
sudo install -o root -g root -m 0755 kubectl /usr/local/bin/kubectl

# macOS
brew install kubectl

# Windows
choco install kubernetes-cli

# 验证安装
kubectl version --client

启动Kubernetes集群

启动Minikube

bash

# 启动集群
minikube start --driver=docker --cpus=2 --memory=4096

# 查看集群状态
minikube status

# 查看节点信息
kubectl get nodes

# 查看集群信息
kubectl cluster-info

配置kubectl自动补全

bash

# Bash
echo 'source <(kubectl completion bash)' >> ~/.bashrc
echo 'alias k=kubectl' >> ~/.bashrc
echo 'complete -o default -F __start_kubectl k' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

# Zsh
echo 'source <(kubectl completion zsh)' >> ~/.zshrc
echo 'alias k=kubectl' >> ~/.zshrc
echo 'complete -o default -F __start_kubectl k' >> ~/.zshrc
source ~/.zshrc

第一个应用：部署Nginx

1. 创建Deployment

bash

# 部署Nginx
kubectl create deployment nginx-deployment --image=nginx:1.21

# 查看Deployment
kubectl get deployments

# 查看Pod
kubectl get pods

# 查看Pod详细信息
kubectl describe pod <pod-name>

2. 创建Service

bash

# 创建NodePort Service
kubectl expose deployment nginx-deployment --type=NodePort --port=80

# 查看Service
kubectl get services

# 获取访问URL
minikube service nginx-deployment --url

# 访问应用
curl $(minikube service nginx-deployment --url)

3. 使用YAML文件部署

yaml

# nginx-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.21
        ports:
        - containerPort: 80
        resources:
          requests:
            memory: "64Mi"
            cpu: "250m"
          limits:
            memory: "128Mi"
            cpu: "500m"

bash

# 使用YAML文件部署
kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

# 查看部署状态
kubectl get deployments
kubectl get pods

常用操作

查看资源

bash

# 查看所有资源
kubectl get all

# 查看Pod详细信息
kubectl describe pod <pod-name>

# 查看Pod日志
kubectl logs <pod-name>

# 进入Pod容器
kubectl exec -it <pod-name> -- /bin/bash

扩缩容

bash

# 扩展副本数
kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas=5

# 查看扩展结果
kubectl get pods

# 缩减副本数
kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas=2

更新应用

bash

# 更新镜像版本
kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.22

# 查看更新状态
kubectl rollout status deployment/nginx-deployment

# 查看更新历史
kubectl rollout history deployment/nginx-deployment

回滚应用

bash

# 回滚到上一个版本
kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment

# 回滚到指定版本
kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment --to-revision=2

部署多容器应用

示例：WordPress + MySQL

yaml

# wordpress-deployment.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: wordpress-mysql
  labels:
    app: wordpress
spec:
  ports:
    - port: 3306
  selector:
    app: wordpress
    tier: mysql
  clusterIP: None
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mysql-pvc
  labels:
    app: wordpress
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 20Gi
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: wordpress-mysql
  labels:
    app: wordpress
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: wordpress
      tier: mysql
  strategy:
    type: Recreate
  template:
    metadata:
      labels:
        app: wordpress
        tier: mysql
    spec:
      containers:
      - image: mysql:5.7
        name: mysql
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-pass
              key: password
        ports:
        - containerPort: 3306
          name: mysql
        volumeMounts:
        - name: mysql-persistent-storage
          mountPath: /var/lib/mysql
      volumes:
      - name: mysql-persistent-storage
        persistentVolumeClaim:
          claimName: mysql-pvc
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: wordpress
  labels:
    app: wordpress
spec:
  ports:
    - port: 80
  selector:
    app: wordpress
    tier: frontend
  type: NodePort
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: wordpress
  labels:
    app: wordpress
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: wordpress
      tier: frontend
  strategy:
    type: Recreate
  template:
    metadata:
      labels:
        app: wordpress
        tier: frontend
    spec:
      containers:
      - image: wordpress:5.8
        name: wordpress
        env:
        - name: WORDPRESS_DB_HOST
          value: wordpress-mysql
        - name: WORDPRESS_DB_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-pass
              key: password
        ports:
        - containerPort: 80
          name: wordpress
        volumeMounts:
        - name: wordpress-persistent-storage
          mountPath: /var/www/html
      volumes:
      - name: wordpress-persistent-storage
        persistentVolumeClaim:
          claimName: wp-pvc

bash

# 创建Secret
kubectl create secret generic mysql-pass --from-literal=password=YOUR_PASSWORD

# 部署WordPress
kubectl apply -f wordpress-deployment.yaml

# 查看部署状态
kubectl get pods
kubectl get services

# 获取访问URL
minikube service wordpress --url

配置管理

使用ConfigMap

yaml

# configmap.yaml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: app-config
data:
  APP_NAME: "My Application"
  LOG_LEVEL: "INFO"
  MAX_CONNECTIONS: "100"

yaml

# deployment-with-configmap.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: app-deployment
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      containers:
      - name: app
        image: myapp:latest
        env:
        - name: APP_NAME
          valueFrom:
            configMapKeyRef:
              name: app-config
              key: APP_NAME
        - name: LOG_LEVEL
          valueFrom:
            configMapKeyRef:
              name: app-config
              key: LOG_LEVEL

使用Secret

yaml

# secret.yaml
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: app-secret
type: Opaque
data:
  DB_PASSWORD: cGFzc3dvcmQxMjM=  # base64编码的密码
  API_KEY: YXBpLWtleS1zZWNyZXQ=

存储管理

使用PersistentVolumeClaim

yaml

# pvc.yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: app-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi

yaml

# deployment-with-pvc.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: app-deployment
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: myapp
  template:
    metadata:
      labels:
        app: myapp
    spec:
      containers:
      - name: app
        image: myapp:latest
        volumeMounts:
        - name: app-storage
          mountPath: /data
      volumes:
      - name: app-storage
        persistentVolumeClaim:
          claimName: app-pvc

网络管理

创建Ingress

yaml

# ingress.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: app-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  rules:
  - host: myapp.local
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: app-service
            port:
              number: 80

bash

# 启用Ingress插件
minikube addons enable ingress

# 部署Ingress
kubectl apply -f ingress.yaml

# 查看Ingress
kubectl get ingress

# 添加hosts记录
echo "$(minikube ip) myapp.local" | sudo tee -a /etc/hosts

# 访问应用
curl http://myapp.local

多环境部署方案

1. 开发环境

使用Minikube

bash

# 启动开发环境集群
minikube start --driver=docker --cpus=2 --memory=4096 --kubernetes-version=v1.28.0

# 启用常用插件
minikube addons enable ingress
minikube addons enable metrics-server
minikube addons enable dashboard

# 访问Dashboard
minikube dashboard

开发工作流

本地开发和测试
构建Docker镜像
推送到私有镜像仓库
在Minikube中部署和验证

2. 测试环境

使用K3s

bash

# 安装K3s服务器
curl -sfL https://get.k3s.io | sh -

# 配置kubectl
export KUBECONFIG=/etc/rancher/k3s/k3s.yaml

# 添加Worker节点
curl -sfL https://get.k3s.io | K3S_URL=https://<server-ip>:6443 K3S_TOKEN=<token> sh -

测试环境特点

与生产环境配置相似
数据量较小
用于集成测试和预发布验证

3. 生产环境

使用kubeadm

bash

# 参考集群搭建章节的高可用部署
# 部署3个Master节点和多个Worker节点
# 配置负载均衡器和外部存储

生产环境特点

高可用设计
完善的监控和告警
严格的安全配置
定期备份和灾难恢复

4. 多环境配置管理

使用Kustomize

bash

# 创建基础配置
tree k8s/
├── base/
│   ├── deployment.yaml
│   └── service.yaml
└── overlays/
    ├── development/
    │   └── kustomization.yaml
    ├── testing/
    │   └── kustomization.yaml
    └── production/
        └── kustomization.yaml

部署到不同环境

bash

# 部署到开发环境
kubectl apply -k k8s/overlays/development

# 部署到测试环境
kubectl apply -k k8s/overlays/testing

# 部署到生产环境
kubectl apply -k k8s/overlays/production

开发环境搭建指南

1. 本地开发环境

使用Docker Desktop

bash

# 启用Kubernetes
# Docker Desktop -> Settings -> Kubernetes -> Enable Kubernetes

# 验证集群
kubectl get nodes

使用Minikube

bash

# 安装Minikube
curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64
sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube

# 启动集群
minikube start --driver=docker

# 配置kubectl
minikube update-context

2. 开发工具集成

IDE集成

VS Code: 安装Kubernetes扩展
IntelliJ IDEA: 安装Kubernetes插件
Eclipse: 安装Kubernetes工具

CI/CD集成

yaml

# .github/workflows/k8s-deploy.yml
name: Kubernetes Deploy

on:
  push:
    branches:
      - main

jobs:
  deploy:
    runs-on: ubuntu-latest
    steps:
    - uses: actions/checkout@v2
    - name: Set up Docker Buildx
      uses: docker/setup-buildx-action@v1
    - name: Build and push
      uses: docker/build-push-action@v2
      with:
        context: .
        push: true
        tags: myapp:${{ github.sha }}
    - name: Deploy to Kubernetes
      uses: steebchen/kubectl@master
      with:
        config: ${{ secrets.KUBE_CONFIG }}
        command: apply -f k8s/deployment.yaml

监控和日志

查看日志

bash

# 查看Pod日志
kubectl logs <pod-name>

# 查看指定容器日志
kubectl logs <pod-name> -c <container-name>

# 实时查看日志
kubectl logs -f <pod-name>

# 查看最近1小时的日志
kubectl logs --since=1h <pod-name>

# 查看Pod的前100行日志
kubectl logs --tail=100 <pod-name>

# 查看所有容器的日志
kubectl logs <pod-name> --all-containers

启用监控

bash

# 启用Metrics Server
minikube addons enable metrics-server

# 查看资源使用情况
kubectl top nodes
kubectl top pods
kubectl top pods --all-namespaces

# 查看Pod资源详情
kubectl describe pod <pod-name>

# 查看节点资源详情
kubectl describe node <node-name>

故障排查

常见问题解决

1. Pod处于Pending状态

问题原因：

节点资源不足
资源配额限制
调度约束不满足
镜像拉取失败

解决方案：

bash

# 查看Pod事件
kubectl describe pod <pod-name>

# 查看节点资源
kubectl describe node <node-name>

# 查看资源配额
kubectl get resourcequotas

# 检查镜像是否存在
docker pull <image-name>

# 检查网络连接
kubectl run test --image=busybox --rm -it -- ping docker.io

2. Pod处于CrashLoopBackOff状态

问题原因：

应用启动失败
配置错误
依赖服务不可用
资源限制不足

解决方案：

bash

# 查看Pod日志
kubectl logs <pod-name>
kubectl logs <pod-name> --previous  # 查看上一次启动的日志

# 查看容器退出码
kubectl describe pod <pod-name>

# 进入容器调试
kubectl exec -it <pod-name> -- /bin/sh

# 检查配置文件
kubectl get configmap <configmap-name> -o yaml

# 检查依赖服务
kubectl get pods -l app=<dependency-name>

3. Service无法访问

问题原因：

Endpoint未正确创建
网络策略限制
防火墙规则阻止
服务端口配置错误

解决方案：

bash

# 查看Service详情
kubectl describe service <service-name>

# 查看Endpoint
kubectl get endpoints <service-name>

# 测试网络连通性
kubectl run test --image=busybox --rm -it -- ping <service-name>
kubectl run test --image=busybox --rm -it -- wget -O- http://<service-name>:<port>

# 检查网络策略
kubectl get networkpolicy --all-namespaces

# 检查Pod状态
kubectl get pods -l <service-selector>

4. 镜像拉取失败

问题原因：

镜像不存在
网络连接问题
认证失败
镜像仓库不可用

解决方案：

bash

# 检查镜像拉取错误
kubectl describe pod <pod-name> | grep -A 10 "Failed to pull image"

# 手动拉取镜像
docker pull <image-name>

# 检查网络连接
ping docker.io

# 检查认证配置
kubectl get secret --type=docker-registry

# 使用国内镜像源
# 修改deployment使用国内镜像源

5. 节点NotReady状态

问题原因：

kubelet服务未运行
网络插件故障
节点资源耗尽
磁盘空间不足

解决方案：

bash

# 检查节点状态
kubectl describe node <node-name>

# 检查kubelet状态
ssh <node-ip> systemctl status kubelet

# 查看kubelet日志
ssh <node-ip> journalctl -u kubelet -f

# 检查节点资源
ssh <node-ip> free -m
ssh <node-ip> df -h

# 检查网络插件
kubectl get pods -n kube-system -l k8s-app=<network-plugin>

6. 配置错误

问题原因：

YAML语法错误
字段值无效
依赖资源不存在
权限不足

解决方案：

bash

# 验证YAML语法
kubectl apply --dry-run=client -f <file.yaml>

# 查看详细错误信息
kubectl apply -f <file.yaml> -v=9

# 检查依赖资源
kubectl get <resource-type> <resource-name>

# 检查权限
kubectl auth can-i create <resource-type> --namespace <namespace>

# 使用kubectl explain查看字段说明
kubectl explain <resource-type>.<field>

7. 集群无法启动

问题原因：

端口冲突
配置文件错误
依赖服务未运行
网络连接问题

解决方案：

bash

# 检查kubelet状态
systemctl status kubelet

# 查看kubelet日志
journalctl -u kubelet -f

# 检查apiserver状态
kubectl cluster-info

# 检查etcd状态
etcdctl --endpoints=https://127.0.0.1:2379 --cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt --cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.crt --key=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.key endpoint health

# 重启服务
systemctl restart kubelet
systemctl restart docker

清理资源

删除资源

bash

# 删除Deployment
kubectl delete deployment nginx-deployment

# 删除Service
kubectl delete service nginx-deployment

# 删除所有资源
kubectl delete all --all

# 停止Minikube集群
minikube stop

# 删除Minikube集群
minikube delete

学习路径建议

下一步学习

深入学习Pod：了解Pod生命周期、探针、资源限制
掌握Service：学习不同类型的Service及其应用场景
实践存储管理：使用PV、PVC、StorageClass
配置管理：掌握ConfigMap和Secret的使用
网络配置：学习Ingress和网络策略

实践项目

部署一个简单的Web应用
配置数据库持久化存储
实现应用滚动更新
配置应用健康检查
设置资源配额和限制

总结

通过本章的学习，您已经掌握了Kubernetes的基本操作和多环境部署方案：

核心内容

环境准备：安装Docker、Minikube和kubectl
集群管理：启动、停止和管理Kubernetes集群
应用部署：部署单容器和多容器应用
服务管理：创建和配置Service、Ingress
配置管理：使用ConfigMap和Secret管理配置
存储管理：使用PersistentVolumeClaim管理存储
监控日志：查看Pod日志和资源使用情况
故障排查：解决常见的Kubernetes问题

多环境部署

开发环境：使用Minikube，快速启动和测试
测试环境：使用K3s，模拟生产环境配置
生产环境：使用kubeadm部署高可用集群
配置管理：使用Kustomize管理多环境配置

开发工具集成

IDE集成：VS Code、IntelliJ IDEA、Eclipse等
CI/CD集成：GitHub Actions、GitLab CI等
本地开发：Docker Desktop、Minikube等

故障排查能力

Pod问题：Pending、CrashLoopBackOff等状态的解决
Service问题：网络连通性、Endpoint配置等
节点问题：NotReady状态、资源耗尽等
配置问题：YAML语法、权限不足等

通过本章的学习，您已经具备了Kubernetes的基本操作能力，可以开始构建和管理容器化应用。接下来可以深入学习各个核心概念，如Pod、Deployment、Service等，逐步掌握Kubernetes的高级特性和最佳实践。

快速开始 ​

概述 ​

环境准备 ​

1. 安装Docker ​

2. 安装Minikube ​

3. 安装kubectl ​

启动Kubernetes集群 ​

启动Minikube ​

配置kubectl自动补全 ​

第一个应用：部署Nginx ​

1. 创建Deployment ​

2. 创建Service ​

3. 使用YAML文件部署 ​

常用操作 ​

查看资源 ​

扩缩容 ​

更新应用 ​

回滚应用 ​

部署多容器应用 ​

示例：WordPress + MySQL ​

配置管理 ​

使用ConfigMap ​

使用Secret ​

存储管理 ​

使用PersistentVolumeClaim ​

网络管理 ​

创建Ingress ​

多环境部署方案 ​

1. 开发环境 ​

2. 测试环境 ​

3. 生产环境 ​

4. 多环境配置管理 ​

开发环境搭建指南 ​

1. 本地开发环境 ​

2. 开发工具集成 ​

监控和日志 ​

查看日志 ​

启用监控 ​

故障排查 ​

常见问题解决 ​

1. Pod处于Pending状态 ​

2. Pod处于CrashLoopBackOff状态 ​

3. Service无法访问 ​

4. 镜像拉取失败 ​

5. 节点NotReady状态 ​

6. 配置错误 ​

7. 集群无法启动 ​

清理资源 ​

删除资源 ​

学习路径建议 ​

下一步学习 ​

实践项目 ​

总结 ​

核心内容 ​

多环境部署 ​

开发工具集成 ​

故障排查能力 ​

下一步学习 ​

快速开始

概述

环境准备

1. 安装Docker

2. 安装Minikube

3. 安装kubectl

启动Kubernetes集群

启动Minikube

配置kubectl自动补全

第一个应用：部署Nginx

1. 创建Deployment

2. 创建Service

3. 使用YAML文件部署

常用操作

查看资源

扩缩容

更新应用

回滚应用

部署多容器应用

示例：WordPress + MySQL

配置管理

使用ConfigMap

使用Secret

存储管理

使用PersistentVolumeClaim

网络管理

创建Ingress

多环境部署方案

1. 开发环境

2. 测试环境

3. 生产环境

4. 多环境配置管理

开发环境搭建指南

1. 本地开发环境

2. 开发工具集成

监控和日志

查看日志

启用监控

故障排查

常见问题解决

1. Pod处于Pending状态

2. Pod处于CrashLoopBackOff状态

3. Service无法访问

4. 镜像拉取失败

5. 节点NotReady状态

6. 配置错误

7. 集群无法启动

清理资源

删除资源

学习路径建议

下一步学习

实践项目

总结

核心内容

多环境部署

开发工具集成

故障排查能力

下一步学习