📚 课程目录第2章 Kubernetes基础回顾

2. Kubernetes基础回顾

在深入多集群服务网格集成之前，必须牢固掌握 Kubernetes 的四大核心抽象：Pod（最小调度单元）、Service（网络访问抽象）、Deployment（声明式工作负载管理）和 Ingress（南北向流量入口）。本章将逐一拆解其职责、生命周期与 YAML 声明式写法，为后续流水线编排与网格注入打下基础。

2.1 核心概念速览

资源对象	API 版本（稳定）	核心职责	是否管理 Pod 生命周期	是否提供网络端点
Pod	v1	运行一个或多个容器，共享网络/IP 与存储卷	否（自身即实例）	是（ClusterIP 默认）
Service	v1	为一组 Pod 提供稳定的虚拟 IP 与 DNS 名称	否	是（ClusterIP/NodePort/LB）
Deployment	apps/v1	声明式更新 ReplicaSet，支持滚动升级与回滚	是（通过 ReplicaSet）	否
Ingress	networking.k8s.io/v1	将外部 HTTP/HTTPS 流量路由到集群内 Service	否	是（外部入口）

关键认知：Pod 是“死的”（IP 会变），Service 是“活的”（稳定端点），Deployment 是“管家”（保证副本数与版本），Ingress 是“大门”（统一外部流量）。

2.2 Pod：最小调度单元

Pod 是 Kubernetes 中可创建和部署的最小计算单元。一个 Pod 可以包含一个或多个容器（Sidecar 模式），所有容器共享同一个网络命名空间、IP 地址和存储卷。

2.2.1 Pod 的典型 YAML 结构

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-pod
  labels:
    app: nginx
    tier: frontend
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.25-alpine
    ports:
    - containerPort: 80
    resources:
      requests:
        memory: "64Mi"
        cpu: "250m"
      limits:
        memory: "128Mi"
        cpu: "500m"
  restartPolicy: Always

2.2.2 Pod 生命周期状态

Pending：已被集群接受，但容器尚未启动（调度中或拉取镜像）。
Running：至少一个容器正在运行。
Succeeded：所有容器正常退出（Job 场景）。
Failed：至少一个容器以非零状态退出。
CrashLoopBackOff：容器反复崩溃，Kubelet 正在退避重启。

生产避坑：不要直接创建 Pod！应使用 Deployment、StatefulSet 等控制器管理 Pod，否则 Pod 故障后不会自动重建。

2.3 Deployment：声明式工作负载管理

Deployment 是 Kubernetes 中最常用的工作负载控制器。它通过管理 ReplicaSet 来保证期望的 Pod 副本数，并支持滚动更新、回滚、扩缩容等操作。

2.3.1 Deployment 的 YAML 示例

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.25-alpine
        ports:
        - containerPort: 80
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxUnavailable: 1
      maxSurge: 1

2.3.2 滚动更新策略参数

参数	默认值	说明
`maxUnavailable`	25%	更新过程中允许不可用的最大 Pod 数（值或百分比）
`maxSurge`	25%	更新过程中允许超出期望副本数的最大 Pod 数
`minReadySeconds`	0	Pod 就绪后等待多少秒才视为可用

2.4 Service：稳定的网络抽象

Pod 的 IP 是动态的，Service 通过标签选择器将一组 Pod 暴露为稳定的网络服务。Service 的类型决定了其对外暴露方式。

2.4.1 Service 类型对比

类型	访问范围	典型场景
ClusterIP	集群内部	微服务间内部通信
NodePort	集群外部（通过节点 IP + 端口）	开发调试、非生产环境
LoadBalancer	集群外部（通过云负载均衡器）	云原生生产环境
ExternalName	集群内部（映射到外部 DNS）	集成外部数据库或 API

2.4.2 Service YAML 示例（ClusterIP）

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
  type: ClusterIP

2.5 Ingress：南北向流量入口

Ingress 管理集群外部到集群内 Service 的 HTTP/HTTPS 路由。它通常需要配合 Ingress Controller（如 Nginx Ingress、Traefik、Istio Gateway）才能生效。

2.5.1 Ingress YAML 示例（基于主机名路由）

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: example-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  ingressClassName: nginx
  rules:
  - host: app.example.com
    http:
      paths:
      - path: /api
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: api-service
            port:
              number: 8080
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: web-service
            port:
              number: 80

2.5.2 Ingress 与 Service 的流量路径

下图展示了从外部客户端到 Pod 的完整流量路径，以及 Ingress、Service、Deployment 之间的协作关系。

2.6 四大资源的协作关系

在典型的微服务发布流水线中，这四个资源按以下顺序协同工作：

Deployment 定义应用版本、副本数和更新策略，管理 Pod 的生命周期。
Pod 作为实际运行容器的工作负载，由 Deployment 的 ReplicaSet 创建和维护。
Service 通过标签选择器绑定到 Pod 组，提供稳定的虚拟 IP 和 DNS 名称。
Ingress 将外部流量按域名/路径规则路由到对应的 Service。

  流水线视角：在 CI/CD 流水线中，通常只更新 Deployment 的镜像版本（kubectl set image 或 kubectl apply -f deployment.yaml），Service 和 Ingress 的配置相对稳定。服务网格集成后，Sidecar 代理会自动注入到 Pod 中，接管 Service 的流量路由能力。

2.7 本章小结

Pod 是原子调度单位，但不应直接创建。
Deployment 是工作负载管理的首选控制器，支持声明式更新。
Service 提供稳定的网络端点，解耦 Pod 的动态 IP。
Ingress 是集群的统一入口，负责 HTTP/HTTPS 路由。
YAML 声明式配置是 Kubernetes 的核心交互方式，掌握其结构是后续自动化流水线的基础。