Kubernetes 入门教程：核心对象与调度原理

1. 为什么需要 K8s？

Docker 解决单机容器问题，但生产环境有几十上百台机器：

• 容器放哪台机器？（调度）
• 机器挂了容器怎么办？（自愈）
• 流量大了怎么扩容？（自动伸缩）
• 服务之间怎么发现？（网络）
• 配置怎么管理？（配置中心）

Kubernetes 统一解决上述问题，将数据中心视为一台计算机。

2. 核心对象图谱

Cluster
├── Namespace (逻辑隔离)
│   ├── Pod (最小调度单元，1+ 容器共享网络)
│   │   ├── Container
│   │   └── Volume
│   ├── Deployment (管理 Pod 副本，滚动更新)
│   ├── ReplicaSet (维护固定数量 Pod)
│   ├── Service (Pod 网络抽象，稳定 IP/DNS)
│   ├── ConfigMap / Secret (配置解耦)
│   └── Ingress (七层路由，域名 → Service)
├── PersistentVolume / PersistentVolumeClaim
└── Node (物理/虚拟机)

3. Pod 详解

Pod 是 K8s 最小调度单元，一个 Pod 内所有容器共享网络 namespace 和 IPC：

spec:
  containers:
  - name: app
    image: myapp:latest
    ports: [containerPort: 5000]
  - name: sidecar  # 日志收集 sidecar
    image: fluentd:latest
    volumeMounts:
    - name: logs
      mountPath: /var/log/app

Pod 生命周期

Pending → Running → Succeeded (正常退出)
                   → Failed (异常退出)
     → Unknown

探针类型

探针	作用	失败后果
livenessProbe	容器是否存活	重启容器
readinessProbe	是否可接受流量	从 Service Endpoint 移除
startupProbe	启动是否完成	阻塞其他探针

4. Service 类型

类型	访问范围	使用场景
ClusterIP	集群内部	后端服务间通信
NodePort	节点 IP + 端口	开发调试
LoadBalancer	外部 LB	生产对外暴露
ExternalName	DNS CNAME	外部服务映射

5. 调度机制

K8s 调度器通过 Filtering（过滤）→ Scoring（打分） 选择最优 Node：

# 节点亲和性
affinity:
  nodeAffinity:
    requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
      nodeSelectorTerms:
      - matchExpressions:
        - key: disktype
          operator: In
          values: [ssd]

# Pod 反亲和性（分散部署）
podAntiAffinity:
  preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
  - weight: 100
    podAffinityTerm:
      topologyKey: kubernetes.io/hostname

6. 思考题

1. Deployment 和 StatefulSet 的核心区别？什么场景用 StatefulSet？
2. Service 如何实现 Pod 发现？kube-proxy 的 iptables 和 IPVS 模式有何不同？
3. 为什么建议一个 Pod 只跑一个容器？Sidecar 模式的例外场景有哪些？