Kubernetes入门：从概念到第一个集群部署

为什么需要 Kubernetes

Docker 解决了“单机容器化”的问题，但生产环境要面对的是：几十上百个容器跨多台机器运行、某台机器宕机要自动迁移、流量要负载均衡、版本要滚动更新与回滚、配置和密钥要集中管理。手动维护这些几乎不可能，这就是容器编排系统存在的意义。Kubernetes（K8s）在激烈的竞争中胜出，成为云原生时代的事实标准。

本文用最小认知负担带你入门：先理清核心概念，再动手部署第一个应用。

核心概念：一张图理清关系

理解 K8s，先记住这条数据流：Pod 跑容器，Deployment 管 Pod，Service 暴露 Pod，Ingress 把外部流量接入 Service。

Pod：K8s 最小调度单位，一个或多个紧密协作的容器共享网络和存储。通常一 Pod 一容器。

Deployment：声明“我要几个什么样的 Pod”，负责副本数、滚动更新、回滚。它是无状态应用的标配。

Service：为一组 Pod 提供稳定的访问入口和负载均衡。Pod 的 IP 会变，Service 提供固定 DNS 名和虚拟 IP。

Ingress：七层路由，把 HTTP/HTTPS 流量按域名/路径转发到不同 Service。

ConfigMap / Secret：管理配置和敏感信息，与镜像解耦。

Namespace：逻辑隔离，把集群划分成多个虚拟集群。

Pod 与 Deployment

先看一个最简单的 Deployment，运行 3 个 Nginx 副本：

yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deploy
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx:1.27-alpine
          ports:
            - containerPort: 80
          resources:
            requests:
              cpu: 50m
              memory: 64Mi
            limits:
              cpu: 200m
              memory: 128Mi

关键字段解读：

replicas: 3：期望运行 3 个 Pod。

selector.matchLabels + template.labels：Deployment 通过标签找到它管理的 Pod，两者必须匹配。

resources：声明资源请求与上限，是调度和稳定性的基础。不设资源限制的容器是集群不稳定的头号元凶。

bash

kubectl apply -f deployment.yaml
kubectl get pods -l app=nginx
kubectl rollout status deployment/nginx-deploy

Service：给 Pod 一个稳定入口

Pod 重启后 IP 会变，不能直接给前端用。Service 通过标签选择器动态关联一组 Pod，提供稳定 DNS 名：

yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
  type: ClusterIP

ClusterIP（默认）：集群内可达，外部不可达。

NodePort：在每个节点开一个端口，可从外部访问，适合调试。

LoadBalancer：云厂商提供外部负载均衡器，生产常用。

集群内其他服务可以通过 nginx-svc.default.svc.cluster.local 这个 DNS 名访问。

Ingress：统一外部入口

LoadBalancer 类型的 Service 每个都占一个云负载均衡器，成本高。Ingress 用一个入口按域名/路径路由到多个 Service：

yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: web-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  ingressClassName: nginx
  rules:
    - host: app.example.com
      http:
        paths:
          - path: /
            pathType: Prefix
            backend:
              service:
                name: nginx-svc
                port:
                  number: 80
          - path: /api
            pathType: Prefix
            backend:
              service:
                name: api-svc
                port:
                  number: 8080

Ingress 需要安装 Ingress Controller（如 ingress-nginx）才能生效，它是真正处理流量的组件。

配置与密钥分离

把配置从镜像里剥离出来，是 12-Factor App 的核心实践。

yaml

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: app-config
data:
  LOG_LEVEL: "info"
  DB_HOST: "db.internal"
---
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: app-secret
type: Opaque
stringData:
  DB_PASSWORD: "super-secret"

在 Deployment 中注入：

yaml

spec:
  containers:
    - name: app
      image: myapp:1.0
      envFrom:
        - configMapRef:
            name: app-config
        - secretRef:
            name: app-secret

Secret 只是 base64 编码，并非加密，生产环境应配合云厂商的 KMS 或外部密钥管理（如 External Secrets Operator）。

健康检查：让 K8s 自动恢复故障

yaml

spec:
  containers:
    - name: app
      image: myapp:1.0
      livenessProbe:
        httpGet:
          path: /health
          port: 8080
        initialDelaySeconds: 10
        periodSeconds: 10
      readinessProbe:
        httpGet:
          path: /ready
          port: 8080
        initialDelaySeconds: 5
        periodSeconds: 5

livenessProbe：失败则重启容器，恢复“卡死”进程。

readinessProbe：失败则从 Service 端点摘除，不再接收流量，但不会重启。这保证了滚动更新时不把流量打到还没就绪的新 Pod。

滚动更新与回滚

Deployment 默认滚动更新：逐步创建新 Pod、逐步删除旧 Pod，全程服务不中断。

bash

# 更新镜像版本
kubectl set image deployment/nginx-deploy nginx=nginx:1.28-alpine

# 查看发布历史
kubectl rollout history deployment/nginx-deploy

# 回滚到上一版本
kubectl rollout undo deployment/nginx-deploy

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

配合 readinessProbe 和合理的 maxUnavailable / maxSurge，可以实现零停机发布。

本地练手：用 kind 起一个集群

无需云账号，本地就能练：

bash

# 安装 kind（Kubernetes in Docker）
kind create cluster --name demo

kubectl get nodes
# 部署前面的 yaml
kubectl apply -f deployment.yaml
kubectl apply -f service.yaml

# 端口转发，本地访问
kubectl port-forward svc/nginx-svc 8080:80
# 浏览器打开 http://localhost:8080

小结

K8s 的学习曲线确实陡，但核心模型并不复杂：Pod 是运行单元，Deployment 管理副本与更新，Service 提供稳定网络，Ingress 统一入口，ConfigMap/Secret 管配置。从这五个对象入手，先在本地用 kind 跑通一个完整应用，再逐步接触 StatefulSet、HPA、PV/PVC 等进阶概念。别一上来就背全部 API，动手部署一次远比读十遍文档有效。当你能熟练地声明式管理应用并做滚动更新与回滚时，你就真正迈进了云原生的大门。

为什么需要 Kubernetes

核心概念：一张图理清关系

Pod 与 Deployment

Service：给 Pod 一个稳定入口

Ingress：统一外部入口

配置与密钥分离

健康检查：让 K8s 自动恢复故障

滚动更新与回滚

本地练手：用 kind 起一个集群

小结

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