4、容器编排与Kubernetes：K8s架构、Pod/Service/Deployment概念、集群搭建

聊到微服务，容器编排是绕不开的话题。而Kubernetes，现在基本就是容器编排的事实标准了。我记得刚接触K8s那会儿，感觉这东西太复杂了，一堆概念，光Pod、Service、Deployment就够我琢磨一阵子的。但用久了你会发现，它的设计其实很巧妙。

4.1 K8s架构：到底谁在管谁？

Kubernetes的架构，说白了就是「一个大脑，一群打工人」。

控制平面（Master节点）：这是大脑。负责决策、调度、响应集群事件。

  • API Server：所有操作的入口。你敲的kubectl命令，最终都打到它这里。
  • etcd：集群的数据库。存着所有状态信息。我个人习惯把etcd比作「集群的记事本」，丢了它，集群就失忆了。
  • Scheduler：调度器。决定一个新Pod该放到哪个Worker节点上跑。
  • Controller Manager：控制器管家。确保集群的实际状态跟你的期望状态一致。

工作节点（Worker节点）：这是打工人。真正跑你应用的地方。

  • Kubelet：每个节点上的代理。负责跟API Server通信，管理Pod的生命周期。
  • Kube-proxy：负责网络代理和负载均衡。
  • 容器运行时：比如Docker、containerd。真正拉镜像、跑容器的家伙。

核心思想：你只管告诉K8s「我想要什么」，它自己会想办法让集群变成那个样子。这就是声明式管理。

4.2 Pod：最小的调度单元

Pod是K8s里最小的、也是最基本的部署单元。很多人一开始会问：「为什么不能直接跑容器？」

嗯，这里要注意。Pod其实是一个「容器组」。一个Pod里可以有一个或多个容器。这些容器共享网络、存储、以及生命周期。

我在项目中遇到过这样一个场景：一个应用需要边跑业务逻辑，边收集日志。我们就把业务容器和日志收集容器（比如Filebeat）放在同一个Pod里。它们共享网络，日志容器直接读业务容器的日志文件，效率很高。

Pod的关键特性：

  • 每个Pod有独立的IP地址
  • Pod内的容器通过localhost互相访问
  • Pod是临时性的，挂了会被重新创建（IP也会变）

避坑指南：我曾经犯过一个错，把两个需要独立扩缩容的服务放在同一个Pod里。结果一个服务流量大了，整个Pod都得跟着扩容，浪费资源。记住：Pod里的容器应该「同生共死」。

4.3 Service：稳定的访问入口

Pod的IP是动态的，今天在这，明天可能就换地方了。那客户端怎么访问？

Service就是来解决这个问题的。它提供了一组Pod的稳定访问入口，不管Pod怎么变，Service的IP和端口是不变的。

Service的类型：

类型 说明 使用场景
ClusterIP 集群内部IP，外部无法访问 服务间调用
NodePort 在每个节点上开放一个端口 开发测试、简单对外暴露
LoadBalancer 云厂商提供的负载均衡器 生产环境对外暴露服务

你想想看，如果没有Service，每次Pod重启你都得去更新客户端配置，那得多崩溃。

4.4 Deployment：声明式的应用管理

Deployment是我用得最多的资源对象。它负责管理Pod的「期望状态」。

说白了，你告诉Deployment：「我要跑3个Nginx Pod，版本是1.21」。Deployment就会一直盯着，如果某个Pod挂了，它会立刻再起一个，保证始终有3个在跑。

Deployment能干的事：

  • 滚动更新：逐步替换旧版本Pod，不停机
  • 回滚：更新出问题了，一键回到上一个版本
  • 扩缩容：流量大了，把Pod数量从3个扩到10个
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.21
        ports:
        - containerPort: 80

注意：Deployment只管理无状态应用。像数据库这种有状态的服务，得用StatefulSet。我见过有人用Deployment跑MySQL，结果Pod重启后数据全丢了，那叫一个惨。

4.5 集群搭建：从零开始

搭建K8s集群，方法很多。我推荐用kubeadm，官方工具，稳定可靠。

准备工作：

  • 至少两台Linux机器（我用的是Ubuntu 20.04）
  • 每台机器2核4G以上
  • 关闭swap（swapoff -a）
  • 安装Docker或containerd

搭建步骤：

  1. 安装kubeadm、kubelet、kubectl：在所有节点上执行
  2. 初始化Master节点：kubeadm init
  3. 配置kubectl：复制admin.conf到用户目录
  4. 安装Pod网络插件：比如Calico或Flannel
  5. 加入Worker节点：在Worker节点执行kubeadm join命令
# 在Master节点执行
kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

# 配置kubectl
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

# 安装Flannel网络插件
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/flannel-io/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

# 在Worker节点执行（注意替换实际的token）
kubeadm join 192.168.1.100:6443 --token xxxxx --discovery-token-ca-cert-hash sha256:xxxxx

个人经验：我第一次搭集群时，卡在Pod网络插件这一步。Flannel和Calico都试了，最后发现是服务器防火墙没关。所以，systemctl stop firewalld 先跑一下，能省很多麻烦。

集群搭好后，跑个kubectl get nodes，看到所有节点都是Ready状态，那感觉，挺爽的。

好了，这一章就聊到这儿。K8s的东西很多，但把Pod、Service、Deployment这三个核心概念吃透，后面学起来就顺了。下一章我们聊聊K8s的存储和配置管理，到时候见。

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