目錄

一、什么是K8S

核心功能

架構(gòu)組件

使用場(chǎng)景

二、入門到熟練的學(xué)習(xí)計(jì)劃

第一周：K8s基礎(chǔ)和概念

第二周：核心對(duì)象和網(wǎng)絡(luò)

第三周：進(jìn)階使用和管理

?第四周：CI/CD集成和監(jiān)控

第五周：實(shí)戰(zhàn)模擬和案例分析

第六周：綜合練習(xí)和準(zhǔn)備面試

---

一、什么是K8S

Kubernetes（常簡(jiǎn)稱為K8s）是一個(gè)開源的容器編排平臺(tái)，用于自動(dòng)化容器應(yīng)用的部署、擴(kuò)展和管理。它最初由Google設(shè)計(jì)并捐贈(zèng)給Cloud Native Computing Foundation（CNCF）來維護(hù)和發(fā)展。Kubernetes 成為了容器化應(yīng)用部署和管理的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，廣泛支持跨主機(jī)的容器協(xié)調(diào)。

核心功能

• 自動(dòng)化容器部署與回滾：Kubernetes 能夠確保應(yīng)用部署按照用戶定義的狀態(tài)進(jìn)行，自動(dòng)替換任何失敗的實(shí)例。
• 服務(wù)發(fā)現(xiàn)和負(fù)載均衡：Kubernetes 可以自動(dòng)發(fā)布服務(wù)IP和DNS名給容器組，并能夠負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)流量以實(shí)現(xiàn)高效的服務(wù)。
• 水平擴(kuò)縮：根據(jù) CPU 使用情況或其他選擇標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)擴(kuò)展或收縮應(yīng)用容器的數(shù)量。
• 自我修復(fù)：它能夠重新啟動(dòng)失敗的容器、替換和重新調(diào)度容器到其他節(jié)點(diǎn)、殺死不響應(yīng)用戶定義的健康檢查的容器。
• 密鑰與配置管理：Kubernetes 允許你存儲(chǔ)和管理敏感信息，如密碼、OAuth 令牌和ssh密鑰，可以在不重構(gòu)應(yīng)用程序鏡像的情況下更新應(yīng)用配置和密鑰。

架構(gòu)組件

• Master節(jié)點(diǎn)：控制平面的組成部分，負(fù)責(zé)管理集群的狀態(tài)，包括調(diào)度應(yīng)用、維護(hù)應(yīng)用的所期望的狀態(tài)、擴(kuò)展應(yīng)用以及滾動(dòng)更新。
• 工作節(jié)點(diǎn)：這些節(jié)點(diǎn)包含運(yùn)行應(yīng)用容器的機(jī)器，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè) Kubelet，用于管理節(jié)點(diǎn)并與 Kubernetes master 節(jié)點(diǎn)通信。
• etcd：可靠的分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，用于保存所有集群數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)集群的狀態(tài)備份和恢復(fù)。
• Pod：Kubernetes 的基本構(gòu)建塊，是一組一個(gè)或多個(gè)容器，這些容器共享存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源，規(guī)定了如何運(yùn)行這些容器。

使用場(chǎng)景

Kubernetes 非常適合微服務(wù)架構(gòu)，因?yàn)樗С址?wù)的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和負(fù)載均衡。此外，它也支持CI/CD實(shí)踐，自動(dòng)化測(cè)試和部署。

由于其強(qiáng)大的功能和靈活性，Kubernetes 已經(jīng)成為云環(huán)境中部署容器化應(yīng)用的重要平臺(tái)。

二、入門到熟練的學(xué)習(xí)計(jì)劃

本專欄假定你是一個(gè)對(duì)計(jì)算機(jī)運(yùn)維技術(shù)有一定的了解的初級(jí)運(yùn)維開發(fā)人員，我將花45天時(shí)間帶大家完成從K8S入門到熟練使用。我們需要將K8S的學(xué)習(xí)內(nèi)容分解到每天的學(xué)習(xí)任務(wù)中，這個(gè)計(jì)劃假設(shè)你每天能夠投入大約3-4小時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)踐。請(qǐng)根據(jù)個(gè)人情況靈活調(diào)整。

第一周：K8s基礎(chǔ)和概念

Day 1

• 了解K8s的背景和優(yōu)勢(shì)
• 安裝和配置K8s學(xué)習(xí)環(huán)境（Minikube，Docker等）

Day 2

• 學(xué)習(xí)Pods和Nodes的基本概念和功能
• 使用Minikube啟動(dòng)第一個(gè)Pod

Day 3

• 學(xué)習(xí)Services和Deployments的基本概念
• 用kubectl創(chuàng)建和管理Deployments

Day 4

• 學(xué)習(xí)K8s的架構(gòu)和主要組件（Master, etcd, kubelet等）
• 實(shí)踐：查看Minikube集群狀態(tài)和組件

Day 5

• 學(xué)習(xí)使用kubectl命令行工具進(jìn)行集群管理
• 實(shí)踐：使用kubectl運(yùn)行不同的命令查看和管理資源

Day 6

• 學(xué)習(xí)K8s的Labels和Selectors
• 實(shí)踐：給Pods和Deployments添加Labels

Day 7

• 復(fù)習(xí)本周學(xué)習(xí)的內(nèi)容
• 完成一個(gè)小項(xiàng)目：部署一個(gè)簡(jiǎn)單的多Pod應(yīng)用

第二周：核心對(duì)象和網(wǎng)絡(luò)

Day 8

• 學(xué)習(xí)K8s的Networking模型
• 實(shí)踐：創(chuàng)建一個(gè)Service并連接幾個(gè)Pods

Day 9

• 深入理解Volumes和Persistent Volumes
• 實(shí)踐：為Pods添加Volumes

Day 10

• 學(xué)習(xí)ConfigMaps和Secrets
• 實(shí)踐：使用ConfigMap配置應(yīng)用

Day 11

• 學(xué)習(xí)K8s的Namespaces
• 實(shí)踐：創(chuàng)建和管理不同的Namespaces

Day 12

• 學(xué)習(xí)Ingress資源和Ingress Controllers
• 實(shí)踐：配置簡(jiǎn)單的Ingress規(guī)則

Day 13

• 學(xué)習(xí)StatefulSets和DaemonSets
• 實(shí)踐：部署一個(gè)StatefulSet應(yīng)用

Day 14

• 復(fù)習(xí)本周學(xué)習(xí)的內(nèi)容
• 實(shí)踐：搭建一個(gè)具有前端、后端和數(shù)據(jù)庫(kù)的多層應(yīng)用

第三周：進(jìn)階使用和管理

Day 15

• 學(xué)習(xí)K8s的日志和監(jiān)控基礎(chǔ)
• 實(shí)踐：查看Pod日志和集群事件

Day 16

• 學(xué)習(xí)K8s的Autoscaling
• 實(shí)踐：配置Horizontal Pod Autoscaler

Day 17

• 學(xué)習(xí)Helm的基本用法
• 實(shí)踐：用Helm部署一個(gè)chart

Day 18

• 學(xué)習(xí)K8s的安全，RBAC
• 實(shí)踐：設(shè)置RBAC權(quán)限控制

Day 19

• 學(xué)習(xí)K8s的網(wǎng)絡(luò)策略
• 實(shí)踐：配置NetworkPolicies

Day 20

• 學(xué)習(xí)K8s的高級(jí)調(diào)度（Affinity, Taints, Tolerations）
• 實(shí)踐：配置Pod的調(diào)度偏好

Day 21

• 復(fù)習(xí)本周學(xué)習(xí)的內(nèi)容
• 實(shí)踐：用學(xué)到的知識(shí)優(yōu)化之前的多層應(yīng)用部署

?第四周：CI/CD集成和監(jiān)控

Day 22

• 學(xué)習(xí)CI/CD的概念以及如何與K8s集成
• 實(shí)踐：了解Jenkins或其他CI/CD工具

Day 23

• 實(shí)踐：使用CI/CD工具自動(dòng)化部署應(yīng)用到K8s

Day 24

• 學(xué)習(xí)Prometheus和Grafana進(jìn)行監(jiān)控
• 實(shí)踐：為K8s集群設(shè)置監(jiān)控

Day 25

• 學(xué)習(xí)ELK Stack或Elasticsearch進(jìn)行日志管理
• 實(shí)踐：集成日志收集和分析工具

Day 26

• 學(xué)習(xí)備份和恢復(fù)策略
• 實(shí)踐：備份K8s集群資源和數(shù)據(jù)

Day 27

• 學(xué)習(xí)集群維護(hù)和升級(jí)策略
• 實(shí)踐：嘗試升級(jí)K8s集群的版本

Day 28

• 復(fù)習(xí)本周學(xué)習(xí)的內(nèi)容
• 實(shí)踐：模擬CI/CD流程，從代碼提交到部署

第五周：實(shí)戰(zhàn)模擬和案例分析

Day 29

• 研究并分析一個(gè)成功的K8s案例研究，例如高流量的web應(yīng)用遷移到K8s的案例
• 實(shí)踐：嘗試重現(xiàn)案例中提到的K8s配置和部署策略

Day 30

• 研究關(guān)于K8s在機(jī)器學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用案例
• 實(shí)踐：模擬一個(gè)小型的機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用部署在K8s上

Day 31

• 分析一個(gè)復(fù)雜的多層應(yīng)用在K8s上的部署案例（包括前端、后端服務(wù)和數(shù)據(jù)庫(kù)）
• 實(shí)踐：構(gòu)建并部署一個(gè)類似的多層應(yīng)用到你的Minikube或云環(huán)境中

Day 32

• 研究K8s在不同行業(yè)（如金融、醫(yī)療、零售）中的實(shí)際使用案例
• 實(shí)踐：根據(jù)行業(yè)特定需求設(shè)計(jì)一個(gè)K8s部署方案

Day 33

• 研究K8s的災(zāi)難恢復(fù)案例
• 實(shí)踐：設(shè)置并測(cè)試K8s集群的備份和恢復(fù)流程

Day 34

• 準(zhǔn)備面試題目，尤其是相關(guān)案例研究中可能提到的問題
• 實(shí)踐：和同伴或朋友進(jìn)行模擬面試，專注于K8s的實(shí)際應(yīng)用和問題解決

Day 35

• 參與K8s社區(qū)，例如Kubernetes論壇、Slack頻道或本地用戶組
• 實(shí)踐：提出你的疑問并嘗試幫助解答他人的問題

第六周：綜合練習(xí)和準(zhǔn)備面試

Day 36

• 復(fù)習(xí)K8s基礎(chǔ)架構(gòu)和核心概念
• 實(shí)踐：檢查你的集群狀態(tài)，確保你理解每個(gè)組件的作用和狀態(tài)

Day 37

• 復(fù)習(xí)Pods、Deployments、Services和其他K8s對(duì)象
• 實(shí)踐：嘗試設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)雜的部署，包括多個(gè)服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)配置

Day 38

• 復(fù)習(xí)K8s的存儲(chǔ)和持久化選項(xiàng)
• 實(shí)踐：部署一個(gè)需要持久化存儲(chǔ)的應(yīng)用，如數(shù)據(jù)庫(kù)

Day 39

• 復(fù)習(xí)K8s的安全特性，如RBAC、Secrets、Network Policies
• 實(shí)踐：審計(jì)你的集群安全設(shè)置，確保沒有不安全的配置

Day 40

• 復(fù)習(xí)CI/CD與K8s的集成以及監(jiān)控和日志管理
• 實(shí)踐：優(yōu)化現(xiàn)有CI/CD流程，確保監(jiān)控和日志收集的有效性

Day 41

• 總結(jié)學(xué)習(xí)筆記，準(zhǔn)備面試常見問題
• 實(shí)踐：在一個(gè)真實(shí)的環(huán)境中，從零開始部署一個(gè)復(fù)雜的項(xiàng)目

Day 42

• 參與開源項(xiàng)目，尋找可以貢獻(xiàn)的K8s相關(guān)任務(wù)
• 實(shí)踐：為開源項(xiàng)目提交一個(gè)PR（Pull Request），無論是文檔改進(jìn)還是代碼貢獻(xiàn)

每天完成學(xué)習(xí)和實(shí)踐后，都應(yīng)該留出時(shí)間進(jìn)行反思和總結(jié)，考慮哪些地方理解得不夠深入，哪些操作還不夠熟練，并根據(jù)這些反饋調(diào)整后續(xù)的學(xué)習(xí)計(jì)劃。記住，實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)是非常寶貴的，盡可能地將學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際問題中去。同時(shí)，準(zhǔn)備面試不僅是為了回答問題，更是一個(gè)鞏固知識(shí)、發(fā)現(xiàn)盲點(diǎn)的過程。通過這個(gè)專欄45天的學(xué)習(xí)，你將成為一個(gè)能熟練應(yīng)用K8S于實(shí)戰(zhàn)的運(yùn)維開發(fā)工程師。