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# Kubernetes 基础

> 回顾声明式 API 思想,速览核心对象,并通过一个完整示例掌握 kubectl 基本操作。

本文帮你建立 Kubernetes 的基础操作能力。读完之后,你能理解核心对象的作用,并用 `kubectl` 部署一个真实应用。

## 什么是 Kubernetes

Kubernetes 是一个容器编排系统。它负责把容器调度到合适的节点上运行,并维持你期望的状态。

它解决的核心问题是:当容器数量从几个增长到几百个时,手动管理不再可行。你需要一个系统来自动处理部署、扩容、故障恢复和网络配置。

## 声明式 API 思想回顾

Kubernetes 采用声明式 API。你提交的不是操作指令,而是期望状态的描述。

例如,你告诉系统「运行 3 个 Nginx 副本」,而不是「创建 3 个容器」。Controller 会持续对比实际状态和期望状态。一旦发现偏差,它就采取行动修复。这个过程称为调谐(Reconciliation)。

<Note>
  命令式告诉系统「怎么做」,声明式告诉系统「要什么」。Kubernetes 的绝大多数对象都遵循声明式模型。
</Note>

## 核心对象速览

### Pod

Pod 是 Kubernetes 最小的调度单元。一个 Pod 包含一个或多个容器,它们共享网络和存储。通常一个 Pod 只运行一个主容器。

### Deployment

Deployment 管理无状态应用。它负责维持指定数量的 Pod 副本,支持滚动更新和回滚。它是日常使用最多的工作负载对象。

### Service

Service 为一组 Pod 提供稳定的访问入口。Pod 的 IP 会变化,Service 的 IP 和 DNS 名称不会变,详见 [Kubernetes 网络](/kubernetes/kubernetes-网络)。

### Namespace

Namespace 用于在同一集群内做逻辑隔离。不同团队、不同环境可以放在不同的 Namespace 中,便于权限控制和资源配额管理。

### Label 与 Selector

Label 是附加在对象上的键值对,例如 `app: nginx`。Selector 通过 Label 筛选对象。Service 靠 Selector 找到它要代理的 Pod。

<Tip>
  给所有对象打上有意义的 Label 是好习惯。例如 `app`、`version`、`env`,它们会让排查问题和批量操作容易很多。
</Tip>

## kubectl 常用命令

`kubectl` 是与集群交互的命令行工具。以下是最高频的命令。

| 命令                                    | 作用                   |
| ------------------------------------- | -------------------- |
| `kubectl apply -f <文件>`               | 应用 YAML 配置(创建或更新)    |
| `kubectl get pods`                    | 查看 Pod 列表            |
| `kubectl get pods -o wide`            | 查看 Pod 及所在节点等更多信息    |
| `kubectl describe pod <名称>`           | 查看 Pod 详细信息和事件       |
| `kubectl logs <Pod 名>`                | 查看容器日志               |
| `kubectl exec -it <Pod 名> -- /bin/sh` | 进入容器交互式 Shell        |
| `kubectl delete -f <文件>`              | 删除 YAML 中定义的资源       |
| `kubectl get all`                     | 查看当前 Namespace 的主要资源 |

<Warning>
  `kubectl get` 默认只显示当前 Namespace 的资源。加 `-A` 参数可以查看所有 Namespace。
</Warning>

## 快速上手示例

下面是一个完整的示例:部署一个 Nginx 应用,并通过 Service 暴露它。

### 编写 Deployment

创建 `nginx-deployment.yaml`:

```yaml theme={null}
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-demo
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3  # 维持 3 个 Pod 副本
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx  # 匹配下方的 Pod 模板 Label
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx:1.25
          ports:
            - containerPort: 80
```

### 编写 Service

创建 `nginx-service.yaml`:

```yaml theme={null}
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc
spec:
  selector:
    app: nginx  # 通过 Label 选中 Deployment 创建的 Pod
  ports:
    - port: 80        # Service 端口
      targetPort: 80  # 转发到 Pod 的端口
  type: ClusterIP     # 集群内访问
```

### 部署并验证

```bash theme={null}
# 应用两个配置文件
kubectl apply -f nginx-deployment.yaml
kubectl apply -f nginx-service.yaml

# 查看 Pod 是否就绪
kubectl get pods

# 查看 Service 分配的虚拟 IP
kubectl get svc
```

Pod 状态变为 `Running` 后,部署即完成。你可以在集群内通过 `nginx-svc` 这个 DNS 名称访问服务。

### 清理资源

```bash theme={null}
# 按文件删除资源
kubectl delete -f nginx-service.yaml
kubectl delete -f nginx-deployment.yaml
```

<Tip>
  把相关的资源定义放在同一个 YAML 文件中,用 `---` 分隔,可以一次性 `apply` 和 `delete`。
</Tip>

## 常用资源缩写

`kubectl` 支持资源类型的缩写,能明显减少输入量。

| 缩写       | 完整名称         |
| -------- | ------------ |
| `po`     | pods         |
| `svc`    | services     |
| `deploy` | deployments  |
| `rs`     | replicasets  |
| `sts`    | statefulsets |
| `ds`     | daemonsets   |
| `ns`     | namespaces   |
| `cm`     | configmaps   |
| `ing`    | ingresses    |
| `no`     | nodes        |

例如,`kubectl get po` 等价于 `kubectl get pods`。

## 延伸阅读

* [Kubernetes 架构](/kubernetes/kubernetes-架构):了解控制平面与节点组件如何协作。
* [Kubernetes 工作负载](/kubernetes/kubernetes-工作负载):学习 Deployment、StatefulSet 等控制器。
* [Kubernetes 网络](/kubernetes/kubernetes-网络):理解 Service 与集群服务发现机制。
* [Kubernetes 配置与存储](/kubernetes/kubernetes-配置与存储):管理应用配置和持久化数据。