Kubernetes修炼手册

本书是一本Kubernetes入门图书，共分为12章，涵盖了Kubernetes的基础知识，并附带了大量的配置案例。此外，还介绍了Kubernetes架构、构建Kubernetes集群、在Kubernetes上部署和管理应用程序、Kubernetes安全，以及云本地、微服务、容器化等术语的含义。本书在内容上不断进行充实和完善，可以帮助读者快速入门Kubernetes。 本书适合系统管理员、开发人员，以及对Kubernetes感兴趣的初学者阅读。

奈吉尔·波尔顿（Nigel Poulton），亚马逊畅销图书作者，存储专家，Docker技术先驱。奈吉尔有丰富的运维技术经验，著有多部容器相关的图书，并开设了视频培训课程，在业界有非常大的影响力。

第 1章　初识Kubernetes　1

1.1　Kubernetes的背景　1

1.1.1　编排器　1

1.1.2　容器化应用　1

1.1.3　云原生应用　2

1.1.4　微服务应用　2

1.2　Kubernetes的诞生　3

1.2.1　Kubernetes和Docker　3

1.2.2　Kubernetes与Docker Swarm对比　4

1.2.3　Kubernetes和Borg：抵抗是徒劳的　5

1.2.4　Kubernetes—名字从何而来　5

1.3　云操作系统　6

1.3.1　云的规模　6

1.3.2　应用的调度　7

1.3.3　一个简单的模拟　7

1.4　总结　7

第 2章　Kubernetes操作概览　9

2.1　Kubernetes概览　9

2.1.1　作为集群的Kubernetes　9

2.1.2　作为编排器的Kubernetes　10

2.1.3　Kubernetes是如何工作的　11

2.2　主节点与工作节点　12

2.2.1　主节点（控制平面）　12

2.2.2　工作节点　15

2.3　Kubernetes DNS　17

2.4　Kubernetes的应用打包　17

2.5　声明式模型与期望状态　18

2.6　Pod　20

2.6.1　Pod与容器　20

2.6.2　Pod深度剖析　21

2.6.3　调度单元　22

2.6.4　原子操作单位　22

2.6.5　Pod的生命周期　22

2.7　Deployment　23

2.8　服务与稳定的网络　23

2.9　总结　26

第3章　安装Kubernetes　27

3.1　Kubernetes练习环境　27

3.2　托管的Kubernetes环境　27

3.3　自定义Kubernetes集群　28

3.4　安装Kubernetes　28

3.5　Play with Kubernetes　28

3.6　桌面版Docker　31

3.7　Google Kubernetes引擎（GKE）　32

3.8　其他安装方法　34

3.9　kubectl　34

3.10　总结　36

第4章　Pod的使用　37

4.1　Pod原理　37

4.1.1　Pod和容器　38

4.1.2　多容器Pod：典型示例　38

4.1.3　如何部署Pod　39

4.1.4　“解剖”Pod　40

4.1.5　Pod与共享网络　40

4.1.6　Pod与CGroup　42

4.1.7　Pod的原子部署　42

4.1.8　Pod的生命周期　42

4.1.9　小结　43

4.2　Pod实战　43

4.2.1　Pod清单文件　44

4.2.2　清单文件：共情即代码　45

4.2.3　基于清单文件部署Pod　46

4.2.4　查看运行中的Pod　46

4.2.5　kubectl describe　48

4.2.6　kubectl exec：在Pod中执行命令　49

4.2.7　kubectl logs　50

4.3　总结　50

第5章　Kubernetes Deployment　51

5.1　Deployment原理　51

5.1.1　自愈和扩缩容　52

5.1.2　使用Deployment进行滚动升级　54

5.1.3　回滚　56

5.2　如何创建一个Deployment　56

5.2.1　查看Deployment　58

5.2.2　访问该应用　59

5.3　执行滚动升级　60

5.4　执行回滚操作　63

5.5　总结　64

第6章　Kubernetes Service　65

6.1　要点前瞻　65

6.2　原理　66

6.2.1　Label与松耦合　67

6.2.2　Service和Endpoint对象　69

6.2.3　从集群内部访问Service　70

6.2.4　从集群外部访问Service　70

6.2.5　服务发现　72

6.2.6　小结　72

6.3　Service实战　73

6.3.1　命令式　73

6.3.2　声明式　76

6.4　实例　79

6.5　总结　81

第7章　服务发现　82

7.1　快速入门　82

7.2　服务注册　83

7.2.1　服务后端　85

7.2.2　小结　86

7.3　服务发现　86

7.3.1　使用集群DNS将名称解析为IP地址　87

7.3.2　网络“黑科技”　88

7.3.3　小结　89

7.4　服务发现与命名空间　90

7.5　服务发现问题排查　96

7.6　总结　98

第8章　Kubernetes存储　99

8.1　概述　99

8.2　存储提供者　101

8.3　容器存储接口（CSI）　101

8.4　Kubernetes持久化卷子系统　101

8.5　存储类和动态置备　107

8.5.1　存储类YAML　108

8.5.2　多个存储类　109

8.5.3　实现存储类　109

8.6　示例　111

8.6.1　清理　111

8.6.2　创建一个存储类　112

8.6.3　创建一个PVC　113

8.6.4　清理　114

8.6.5　使用默认的StorageClass　115

8.7　总结　115

第9章　ConfigMap　116

9.1　概述　116

9.1.1　简单的例子　117

9.1.2　例子分析　117

9.1.3　解耦的世界　117

9.2　ConfigMap原理　118

9.2.1　ConfigMap如何工作　119

9.2.2　ConfigMap与Kubernetes原生应用　120

9.3　ConfigMap实战　120

9.3.1　命令式创建ConfigMap　120

9.3.2　查看ConfigMap　122

9.3.3　声明式创建ConfigMap　123

9.3.4　将ConfigMap数据注入Pod和容器　125

9.4　总结　129

第 10章　StatefulSet　130

10.1　StatefulSet原理　130

10.1.1　StatefulSet中Pod的命名　131

10.1.2　按序创建和删除　132

10.1.3　删除StatefulSet　133

10.1.4　卷　133

10.1.5　故障处理　134

10.1.6　网络ID和headless Service　134

10.2　StatefulSet实战　135

10.2.1　部署StorageClass　135

10.2.2　创建一个governing headless Service　136

10.2.3　部署StatefulSet　137

10.2.4　测试点对点发现　140

10.2.5　StatefulSet扩缩容　141

10.2.6　执行滚动升级　143

10.2.7　模拟Pod故障　143

10.2.8　删除StatefulSet　145

10.3　总结　145

第 11章　安全模型分析　146

11.1　安全模型　146

11.2　伪装　146

11.2.1　与API Server的安全通信　147

11.2.2　Pod间的安全通信　147

11.3　篡改　149

11.3.1　对Kubernetes组件的篡改　149

11.3.2　对运行在Kubernetes中的应用的篡改　150

11.4　抵赖　151

11.5　信息泄露　153

11.5.1　保护集群数据　153

11.5.2　保护Pod中的数据　153

11.6　拒绝服务　154

11.6.1　保护集群资源免于DoS攻击　154

11.6.2　保护API Server防范DoS攻击　155

11.6.3　保护集群存储防范DoS攻击　155

11.6.4　保护应用组件防范DoS攻击　156

11.7　提升权限　157

11.7.1　保护API Server　157

11.7.2　保护Pod　158

11.8　Pod安全策略　162

11.9　Kubernetes安全展望　164

11.10　总结　164

第 12章　现实中Kubernetes的安全性　165

12.1　CI/CD流水线　165

12.1.1　镜像仓库　165

12.1.2　使用已验证的基础镜像　166

12.1.3　非标准基础镜像　167

12.1.4　控制镜像的访问权限　167

12.1.5　从非生产库复制镜像到生产库　168

12.1.6　漏洞扫描　168

12.1.7　配置即代码　169

12.1.8　镜像签名　169

12.1.9　镜像晋升工作流　170

12.2　基础设施与网络　170

12.2.1　集群层负载隔离　170

12.2.2　节点隔离　172

12.2.3　运行时隔离　172

12.2.4　网络隔离　173

12.3　身份认证与访问控制管理（IAM）　176

12.4　审计与安全监控　177

12.4.1　安全配置　177

12.4.2　容器与Pod的生命周期事件　178

12.4.3　应用的日志　178

12.4.4　用户执行的操作　178

12.4.5　管理日志数据　179

12.4.6　迁移现有App到Kubernetes　179

12.5　现实例子　179

12.6　总结　180

术语表　181

延伸　184