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Kubernetes控制面故障域隔离与架构验证

共计 30 章节
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01
课程导论
控制平面隔离与故障域划分的背景 · 重要性及课程目标
课程导论控制平面隔离
02
核心概念
控制平面 · 数据平面 · 故障域
核心概念控制平面
03
架构模式总览
单体控制平面 vs 分布式控制平面…
架构模式总览vs
04
故障域理论基础
CAP理论 · 故障域与可用区（AZ）的关系 · 故障域粒度
故障域理论基础CAP
05
Kubernetes控制平面组件
API Server · etcd · Scheduler
Kubernetes控制平面组件
06
etcd隔离策略
etcd集群拓扑（3节点/5节点） · 跨AZ部署 · 网络分区容忍性
etcd隔离策略
07
API Server隔离
无状态设计 · 负载均衡 · 多实例部署与故障转移
APIServer
08
Scheduler与Controller Manager隔离
Leader Election机制 · 多副本部署 · 故障域绑定
SchedulerController
09
控制平面与数据平面隔离
Node网络隔离 · kubelet与控制平面通信 · Taint/Toleration策略
控制平面数据平面隔离
10
网络故障域划分
CNI插件选择（Calico/Cil… · 网络策略 · 多网络平面隔离
网络故障域划分CNI
11
存储故障域划分
CSI驱动 · 持久卷（PV）跨AZ调度 · 本地存储与分布式存储隔离
存储故障域划分CSI
12
计算故障域划分
节点池（Node Pool）设计 · GPU/NPU专用节点 · 拓扑分布约束
计算故障域划分Node
13
多集群控制平面隔离
Federation · Cluster API · 多集群服务网格（Istio Mult…
多集群控制平面隔…Federation
14
跨Region故障域
Region与AZ设计 · 控制平面跨Region复制 · 全局负载均衡
Region故障域
15
故障注入方法论
Chaos Engineering原… · 故障类型（网络延迟 · 节点宕机
故障注入方法论Chaos
16
实验环境搭建
使用Kind/K3s模拟多节点集群 · 配置网络故障模拟工具（tc/nete…
实验环境搭建Kind/K3s
17
实验一
单AZ控制平面故障注入——模拟API… · 观察调度与控制器行为
实验一AZ
18
实验二
etcd集群网络分区——模拟Mino… · 验证Leader选举与写入可用性
实验二etcd
19
实验三
跨AZ控制平面隔离——模拟AZ整体故… · 验证故障转移与数据平面存活
实验三AZ
20
实验四
控制平面与数据平面网络隔离——模拟k… · 观察Pod自愈
实验四控制平面
21
实验五
多集群控制平面故障——模拟Feder… · 验证子集群自治
实验五Feder
22
验证指标设计
MTTR · MTBF · 故障域爆炸半径
验证指标设计MTTR
23
监控与告警
Prometheus/Grafana… · etcd健康检查 · Alertmanager告警规则
监控告警
24
日志与追踪
控制平面日志聚合（Loki/ELK） · 分布式追踪（Jaeger）在故障域分…
日志追踪
25
自动化测试框架
使用LitmusChaos或Chao… · 集成CI/CD
自动化测试框架LitmusChaos
26
架构验证报告
如何撰写故障域划分验证报告 · 包含拓扑图 · 故障场景
架构验证报告如何撰写故障域划…
27
生产环境最佳实践
控制平面节点规格选择 · etcd磁盘IOPS要求 · 网络QoS配置
生产环境最佳实践控制平面节点规格…
28
常见陷阱与规避
etcd集群脑裂 · Leader Election抖动 · 控制平面过载保护
常见陷阱规避
29
未来趋势
eBPF在控制平面隔离中的应用 · Serverless控制平面 · AI驱动的故障预测
未来趋势eBPF
30
课程总结与考核
关键知识点回顾 · 综合案例分析 · 动手实验考核要求
课程总结考核