13.1 簡介

如圖 13-1 所示，Kubernetes 使用舵手圖示作為專案標識。

Kubernetes 標識

圖 13-1：Kubernetes 專案標識

13.1.1 什麼是 Kubernetes

Kubernetes (常簡稱為 K8s) 是 Google 開源的容器編排引擎。如果說 Docker 解決了 『如何打包和運送集裝箱』 的問題，那麼 Kubernetes 解決的就是 『如何管理海量集裝箱的排程、執行和維護』 的問題。

它不僅僅是一個編排系統，更是一個 雲原生應用作業系統。

名字由來：Kubernetes 在希臘語中意為 『舵手』 或 『飛行員』。K8s 是因為 k 和 s 之間有 8 個字母。

13.1.2 為什麼需要 Kubernetes

當我們在單機執行幾個容器時，Docker Compose 就足夠了。但在生產環境中，我們需要面對：

  • 多主機排程：容器應該執行在哪台機器上？
  • 自動恢復：容器崩潰了怎麼辦？節點掛了怎麼辦？
  • 服務發現：容器 IP 變了，其他服務怎麼找到它？
  • 負載均衡：流量大了，如何分發給多個副本？
  • 捲動更新：如何不中斷服務升級應用？

Kubernetes 完美解決了這些問題。

13.1.3 核心概念

Kubernetes 的核心概念包括 Pod、Node、Deployment、Service 和 Namespace 等，這些是學習和使用 Kubernetes 的基礎。

Pod：豆莢

Kubernetes 的最小排程單位。一個 Pod 可以包含一個或多個緊密協作的容器 (共享網路和儲存)。就像豌豆莢裡的豌豆一樣。

Node：節點

執行 Pod 的物理機或虛擬機。

Deployment：部署

定義應用的期望狀態 (如：需要 3 個副本，映象版本為 v1)。K8s 會持續確保當前狀態符合期望狀態。

Service：服務

定義一組 Pod 的訪問策略。提供穩定的 Cluster IP 和 DNS 名稱，負責負載均衡。

Namespace：命名空間

用於多租戶資源隔離。

13.1.4 Docker 使用者如何轉場

如果你已經熟悉 Docker，學習 K8s 會很容易：

Docker 概念 Kubernetes 概念 說明
Container Pod K8s 增加了一層 Pod 包裝
Volume PersistentVolume K8s 的儲存更加抽象和強大
Network Service/Ingress K8s 的網路模型更扁平
Compose Deployment + Service 宣告式設定的理念是一致的

13.1.5 架構

Kubernetes 也是 C/S 架構，由 Control Plane (控制平面) 和 Worker Node (工作節點) 組成：

  • Control Plane：負責決策 (API Server，Scheduler，Controller Manager，etcd)
  • Worker Node：負責幹活 (Kubelet，Kube-proxy，Container Runtime)

13.1.6 學習建議

Kubernetes 的學習曲線較陡峭。建議的學習路徑：

  1. 理解基本概念：Pod，Deployment，Service
  2. 動手實踐：使用 Minikube 或 Kind 在本地搭建叢集
  3. 部署應用：編寫 YAML 部署一個無狀態應用
  4. 深入原理：網路模型、儲存機制、排程演算法

13.1.7 延伸閱讀

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