Kubernetes 入门：概念、安装与基本使用

什么是 Kubernetes？

Kubernetes（简称 K8s）是一个开源的容器编排平台，用于自动化部署、扩展和管理容器化应用。它可以把你的一堆 Docker 容器组织成一个高可用的系统，自动处理节点故障、负载均衡、滚动升级等问题。

简单说，它让容器化应用的生产管理变得简单。

K3s 是什么？

K3s 是 Rancher 推出的轻量级 Kubernetes 发行版，专为边缘计算、物联网和低资源环境设计。它把多个 K8s 组件打包成一个不超过 100MB 的二进制文件，并且默认使用 containerd 作为容器运行时，不需要额外的 Docker 守护进程。

K3s 完全兼容 Kubernetes API，所有 kubectl 命令都可以正常使用。对于个人学习或小规模部署，K3s 是一个非常省心的选择。

安装 K3s

单节点服务器安装

最简单的方式是用一条命令安装：

curl -sfL https://get.k3s.io | sh -

安装完成后，K3s 会作为 systemd 服务自动运行。检查节点状态：

sudo k3s kubectl get node

大约 30 秒后，节点状态会变成 Ready。

获取 kubeconfig

K3s 安装后会默认生成 /etc/rancher/k3s/k3s.yaml。如果你想用普通用户操作，可以：

export KUBECONFIG=/etc/rancher/k3s/k3s.yaml

推荐设置 alias 方便使用：

alias k=kubectl
alias kna='kubectl get pods  -A -o wide'
alias kl='kubectl logs'
alias ks='kubectl get svc -o wide'
alias kaf='kubectl apply -f'
alias kd='kubectl describe'
alias kv='kubectl get svc'

核心概念

Pod

Pod 是 K8s 中最小的部署单元，一个 Pod 可以包含一个或多个容器。同一 Pod 内的容器共享网络和存储。你可以把 Pod 想象成一个"逻辑主机"。

Deployment

Deployment 管理 Pod 的生命周期，保证指定数量的 Pod 副本始终运行。即使某个节点故障，Deployment 会自动在其他节点上创建新 Pod。

Service

Service 为一组 Pod 提供稳定的网络入口。即使 Pod 的 IP 发生变化（重启、扩容），Service 的 IP 保持不变。

Service 有以下几种类型：

ClusterIP：仅集群内部访问
NodePort：在每个节点上暴露端口，可外部访问
LoadBalancer：使用云服务商的外部负载均衡器

Namespace

Namespace 用于隔离资源，相当于"虚拟集群"。常用 Namespace 包括：

default：默认命名空间
kube-system：K8s 系统资源
kube-public：公开资源

Label 与 Selector

Label 是附加在资源上的键值对，用于标识和筛选资源。例如：

kubectl get pods -A --show-labels

Selector 基于 Label 匹配资源，常用于 Deployment 和 Service 配置中。

Ingress

Ingress 管理外部访问集群内部的 HTTP/HTTPS 请求，提供域名路由、TLS 终止等功能。它通常由 Ingress Controller（如 Nginx、KIC）来实现。

基本使用

kubectl 常用命令

# 查看集群资源
kubectl api-resources

# 查看所有命名空间的 Pod
kubectl get pods -A

# 查看详细信息
kubectl describe pod <pod-name>

# 进入容器
kubectl exec -it <pod-name> -- bash

# 查看日志
kubectl logs <pod-name>

# 创建资源
kubectl apply -f <file.yaml>

# 删除资源
kubectl delete -f <file.yaml>

实战：部署一个应用

1. 创建 Deployment

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: coffee-deploy
  labels:
    app: coffee
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: coffee
  template:
    metadata:
      labels:
        app: coffee
    spec:
      containers:
      - name: coffee
        image: tmlake/coffee:latest
        ports:
        - containerPort: 8080

应用配置：

kubectl apply -f deploy.yaml

2. 创建 Service

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: coffee-svc
spec:
  selector:
    app: coffee
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 8080
  type: ClusterIP

3. 创建 Ingress

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: coffee-ingress
spec:
  rules:
  - host: cafe.example.com
    http:
      paths:
      - path: /tea
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: coffee-svc
            port:
              number: 80

4. 测试访问

port=80
ip=10.96.101.224  # KIC Service IP
curl --resolve "cafe.example.com:${port}:${ip}" \
  http://cafe.example.com:${port}/tea

Service 类型实战

如果需要外部直接访问，可以将 Service 类型改为 LoadBalancer：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: coffee-svc
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: coffee
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 8080

也可以使用 externalIPs 模拟公网 IP 行为：

externalIPs:
  - 192.168.40.104

调试与排错

进入 KIC 容器

kubectl -n <namespace> exec -it <pod-name> -- bash

总结

Kubernetes 是一个强大的容器编排平台，而 K3s 让它变得轻量易用。掌握 Pod、Service、Deployment、Ingress 等核心概念后，你就能够自信地管理容器化应用了。

更多进阶内容（如 Ingress Controller、服务网格等）请关注后续文章。