目錄

一、什么是K8S

核心功能

架構組件

使用場景

二、入門到熟練的學習計劃

第一周：K8s基礎和概念

第二周：核心對象和網(wǎng)絡

第三周：進階使用和管理

?第四周：CI/CD集成和監(jiān)控

第五周：實戰(zhàn)模擬和案例分析

第六周：綜合練習和準備面試

---

一、什么是K8S

Kubernetes（常簡稱為K8s）是一個開源的容器編排平臺，用于自動化容器應用的部署、擴展和管理。它最初由Google設計并捐贈給Cloud Native Computing Foundation（CNCF）來維護和發(fā)展。Kubernetes 成為了容器化應用部署和管理的事實標準，廣泛支持跨主機的容器協(xié)調(diào)。

核心功能

• 自動化容器部署與回滾：Kubernetes 能夠確保應用部署按照用戶定義的狀態(tài)進行，自動替換任何失敗的實例。
• 服務發(fā)現(xiàn)和負載均衡：Kubernetes 可以自動發(fā)布服務IP和DNS名給容器組，并能夠負載均衡網(wǎng)絡流量以實現(xiàn)高效的服務。
• 水平擴縮：根據(jù) CPU 使用情況或其他選擇標準自動擴展或收縮應用容器的數(shù)量。
• 自我修復：它能夠重新啟動失敗的容器、替換和重新調(diào)度容器到其他節(jié)點、殺死不響應用戶定義的健康檢查的容器。
• 密鑰與配置管理：Kubernetes 允許你存儲和管理敏感信息，如密碼、OAuth 令牌和ssh密鑰，可以在不重構應用程序鏡像的情況下更新應用配置和密鑰。

架構組件

• Master節(jié)點：控制平面的組成部分，負責管理集群的狀態(tài)，包括調(diào)度應用、維護應用的所期望的狀態(tài)、擴展應用以及滾動更新。
• 工作節(jié)點：這些節(jié)點包含運行應用容器的機器，每個節(jié)點都有一個 Kubelet，用于管理節(jié)點并與 Kubernetes master 節(jié)點通信。
• etcd：可靠的分布式數(shù)據(jù)存儲，用于保存所有集群數(shù)據(jù)，實現(xiàn)集群的狀態(tài)備份和恢復。
• Pod：Kubernetes 的基本構建塊，是一組一個或多個容器，這些容器共享存儲和網(wǎng)絡資源，規(guī)定了如何運行這些容器。

使用場景

Kubernetes 非常適合微服務架構，因為它支持服務的自動發(fā)現(xiàn)和負載均衡。此外，它也支持CI/CD實踐，自動化測試和部署。

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

二、入門到熟練的學習計劃

本專欄假定你是一個對計算機運維技術有一定的了解的初級運維開發(fā)人員，我將花45天時間帶大家完成從K8S入門到熟練使用。我們需要將K8S的學習內(nèi)容分解到每天的學習任務中，這個計劃假設你每天能夠投入大約3-4小時進行學習和實踐。請根據(jù)個人情況靈活調(diào)整。

第一周：K8s基礎和概念

Day 1

• 了解K8s的背景和優(yōu)勢
• 安裝和配置K8s學習環(huán)境（Minikube，Docker等）

Day 2

• 學習Pods和Nodes的基本概念和功能
• 使用Minikube啟動第一個Pod

Day 3

• 學習Services和Deployments的基本概念
• 用kubectl創(chuàng)建和管理Deployments

Day 4

• 學習K8s的架構和主要組件（Master, etcd, kubelet等）
• 實踐：查看Minikube集群狀態(tài)和組件

Day 5

• 學習使用kubectl命令行工具進行集群管理
• 實踐：使用kubectl運行不同的命令查看和管理資源

Day 6

• 學習K8s的Labels和Selectors
• 實踐：給Pods和Deployments添加Labels

Day 7

• 復習本周學習的內(nèi)容
• 完成一個小項目：部署一個簡單的多Pod應用

第二周：核心對象和網(wǎng)絡

Day 8

• 學習K8s的Networking模型
• 實踐：創(chuàng)建一個Service并連接幾個Pods

Day 9

• 深入理解Volumes和Persistent Volumes
• 實踐：為Pods添加Volumes

Day 10

• 學習ConfigMaps和Secrets
• 實踐：使用ConfigMap配置應用

Day 11

• 學習K8s的Namespaces
• 實踐：創(chuàng)建和管理不同的Namespaces

Day 12

• 學習Ingress資源和Ingress Controllers
• 實踐：配置簡單的Ingress規(guī)則

Day 13

• 學習StatefulSets和DaemonSets
• 實踐：部署一個StatefulSet應用

Day 14

• 復習本周學習的內(nèi)容
• 實踐：搭建一個具有前端、后端和數(shù)據(jù)庫的多層應用

第三周：進階使用和管理

Day 15

• 學習K8s的日志和監(jiān)控基礎
• 實踐：查看Pod日志和集群事件

Day 16

• 學習K8s的Autoscaling
• 實踐：配置Horizontal Pod Autoscaler

Day 17

• 學習Helm的基本用法
• 實踐：用Helm部署一個chart

Day 18

• 學習K8s的安全，RBAC
• 實踐：設置RBAC權限控制

Day 19

• 學習K8s的網(wǎng)絡策略
• 實踐：配置NetworkPolicies

Day 20

• 學習K8s的高級調(diào)度（Affinity, Taints, Tolerations）
• 實踐：配置Pod的調(diào)度偏好

Day 21

• 復習本周學習的內(nèi)容
• 實踐：用學到的知識優(yōu)化之前的多層應用部署

?第四周：CI/CD集成和監(jiān)控

Day 22

• 學習CI/CD的概念以及如何與K8s集成
• 實踐：了解Jenkins或其他CI/CD工具

Day 23

• 實踐：使用CI/CD工具自動化部署應用到K8s

Day 24

• 學習Prometheus和Grafana進行監(jiān)控
• 實踐：為K8s集群設置監(jiān)控

Day 25

• 學習ELK Stack或Elasticsearch進行日志管理
• 實踐：集成日志收集和分析工具

Day 26

• 學習備份和恢復策略
• 實踐：備份K8s集群資源和數(shù)據(jù)

Day 27

• 學習集群維護和升級策略
• 實踐：嘗試升級K8s集群的版本

Day 28

• 復習本周學習的內(nèi)容
• 實踐：模擬CI/CD流程，從代碼提交到部署

第五周：實戰(zhàn)模擬和案例分析

Day 29

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

Day 30

• 研究關于K8s在機器學習和大數(shù)據(jù)處理中的應用案例
• 實踐：模擬一個小型的機器學習應用部署在K8s上

Day 31

• 分析一個復雜的多層應用在K8s上的部署案例（包括前端、后端服務和數(shù)據(jù)庫）
• 實踐：構建并部署一個類似的多層應用到你的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）中的實際使用案例
• 實踐：根據(jù)行業(yè)特定需求設計一個K8s部署方案

Day 33

• 研究K8s的災難恢復案例
• 實踐：設置并測試K8s集群的備份和恢復流程

Day 34

• 準備面試題目，尤其是相關案例研究中可能提到的問題
• 實踐：和同伴或朋友進行模擬面試，專注于K8s的實際應用和問題解決

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：綜合練習和準備面試

Day 36

• 復習K8s基礎架構和核心概念
• 實踐：檢查你的集群狀態(tài)，確保你理解每個組件的作用和狀態(tài)

Day 37

• 復習Pods、Deployments、Services和其他K8s對象
• 實踐：嘗試設計一個復雜的部署，包括多個服務和網(wǎng)絡配置

Day 38

• 復習K8s的存儲和持久化選項
• 實踐：部署一個需要持久化存儲的應用，如數(shù)據(jù)庫

Day 39

• 復習K8s的安全特性，如RBAC、Secrets、Network Policies
• 實踐：審計你的集群安全設置，確保沒有不安全的配置

Day 40

• 復習CI/CD與K8s的集成以及監(jiān)控和日志管理
• 實踐：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)學習筆記，準備面試常見問題
• 實踐：在一個真實的環(huán)境中，從零開始部署一個復雜的項目

Day 42

• 參與開源項目，尋找可以貢獻的K8s相關任務
• 實踐：為開源項目提交一個PR（Pull Request），無論是文檔改進還是代碼貢獻

每天完成學習和實踐后，都應該留出時間進行反思和總結(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)的學習計劃。記住，實戰(zhàn)經(jīng)驗是非常寶貴的，盡可能地將學到的知識應用到實際問題中去。同時，準備面試不僅是為了回答問題，更是一個鞏固知識、發(fā)現(xiàn)盲點的過程。通過這個專欄45天的學習，你將成為一個能熟練應用K8S于實戰(zhàn)的運維開發(fā)工程師。