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本書精選Kubernetes的硬核知識(shí)，幫助讀者快速進(jìn)階和積累Kubernetes實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。本書共8章，主要包括認(rèn)識(shí)Kubernetes，快速構(gòu)建Kubernetes集群，Kubernetes核心對(duì)象使用，Kubernetes容器編排實(shí)踐，Kubernetes系統(tǒng)運(yùn)維與故障處理，構(gòu)建Kubernetes高可用集群，Kubernetes監(jiān)控與告警（Prometheus Grafana）和基于Kubernetes的CI/CD項(xiàng)目綜合實(shí)踐（GitLab Harbor Jenkins）。
本書前三章可以幫助讀者快速掌握Kubernetes核心知識(shí)和高頻操作；第4、第5章幫助讀者快速掌握Kubernetes的進(jìn)階使用；第6～8章是Kubernetes及其外圍系統(tǒng)的綜合應(yīng)用，幫助讀者快速積累實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。
本書既可以作為云原生及相關(guān)行業(yè)從業(yè)者的技術(shù)參考書，也可以作為高等院校計(jì)算機(jī)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)相關(guān)專業(yè)的教材。

前言

Kubernetes是由Google開源的一個(gè)容器編排（Orchestration）系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)了集群中容器管理、部署、遷移和擴(kuò)展的自動(dòng)化。自2014年開源以來，Kubernetes經(jīng)過多個(gè)版本的迭代和完善，已經(jīng)廣泛用于生產(chǎn)環(huán)境。Google、Microsoft、Amazon、阿里和騰訊等知名企業(yè)，都提供云上的Kubernetes服務(wù)，阿里自身的核心應(yīng)用更是全部運(yùn)行在Kubernetes之上。Linux基金會(huì)報(bào)告顯示，2021年，云原生技術(shù)首次超過Linux自身，成為最熱門的開源技術(shù)，而Kubernetes作為云原生技術(shù)的代表，則更是熱門中的熱門。
因此，對(duì)于IT從業(yè)人員而言，Kubernetes是一個(gè)重要的加分項(xiàng)和加薪項(xiàng)，Kubernetes學(xué)得越早，掌握得越好，就越會(huì)成為自身的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。然而從學(xué)習(xí)的角度而言，Kubernetes涉及的概念新、概念多，而且需要很多的前置知識(shí)，例如Linux、網(wǎng)絡(luò)、虛擬化、Docker容器等；而且Kubernetes是面向整個(gè)集群的容器編排，在架構(gòu)、運(yùn)行機(jī)制和使用上更為復(fù)雜；再加上Kubernetes是一個(gè)底層基礎(chǔ)設(shè)施，幾乎所有的應(yīng)用都需要進(jìn)行遷移，這些都增加了Kubernetes的學(xué)習(xí)難度。
為此，筆者根據(jù)自身在Kubernetes上的研發(fā)和使用經(jīng)驗(yàn)，編寫了《Kubernetes快速進(jìn)階與實(shí)戰(zhàn)》這本書，本書共8章，主要包括認(rèn)識(shí)Kubernetes、快速構(gòu)建Kubernetes集群、Kubernetes核心對(duì)象使用、Kubernetes容器編排實(shí)踐、Kubernetes系統(tǒng)運(yùn)維與故障處理、構(gòu)建Kubernetes高可用集群、Kubernetes監(jiān)控與告警（Prometheus Grafana）和基于Kubernetes的CI/CD項(xiàng)目綜合實(shí)踐（GitLab Harbor Jenkins）。此外，本書還提供配套的《實(shí)踐手冊(cè)》免費(fèi)電子書和虛擬機(jī)使用等免費(fèi)高清視頻資源供讀者參考學(xué)習(xí)。
這不是一本大而全的字典書，本書只講解Kubernetes的硬核知識(shí)，旨在幫助讀者快速入門和進(jìn)階Kubernetes，快速積累Kubernetes實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，少走彎路、少踩坑。其中，前三章可以幫助讀者快速掌握Kubernetes核心知識(shí)、上手Kubernetes高頻操作；第4、第5章幫助讀者快速掌握Kubernetes的進(jìn)階使用；第6～8章是Kubernetes及其外圍系統(tǒng)的綜合應(yīng)用，幫助讀者快速積累實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。如果把學(xué)習(xí)Kubernetes比作穿越叢林，那么本書將給學(xué)習(xí)者最精簡和有用的裝備，提供有效的訓(xùn)練，快速積累實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)；指出一條可行的路徑，為學(xué)習(xí)者在有限的時(shí)間內(nèi)穿越叢林提供保障；進(jìn)而可以利用這些裝備，自行去開發(fā)和探索新的路線。
本書既可以作為云原生及相關(guān)行業(yè)從業(yè)者的技術(shù)參考書，也可以作為高等院校計(jì)算機(jī)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)相關(guān)專業(yè)的教材。
感謝機(jī)械工業(yè)出版社的策劃編輯王斌（IT大公雞），在長達(dá)數(shù)月的時(shí)間內(nèi)，我們就本書的整體結(jié)構(gòu)和內(nèi)容細(xì)節(jié)進(jìn)行了多次細(xì)致而又高效的交流，他從專業(yè)的角度給予了很多中肯的建議，在此特別表示感謝!
感謝一直以來，關(guān)心幫助我成長的家人、老師、領(lǐng)導(dǎo)、同學(xué)和朋友們！
時(shí)間緊、任務(wù)急，書中疏漏、錯(cuò)誤之處在所難免，如果讀者在閱讀過程中有任何疑問，可以通過作者郵箱：spark_aishu@126.com聯(lián)系作者。

艾叔
2022.08

目錄
前言

第1章認(rèn)識(shí)Kubernetes1
1.1 Kubernetes概述1
1.1.1 Kubernetes的定義和背景1
1.1.2 Kubernetes與Docker3
1.1.3 Kubernetes與云原生4
1.2 Kubernetes 核心概念5
1.2.1 resourceKubernetes的組成
元素5
1.2.2 Kubernetes object定義
Kubernetes運(yùn)行狀態(tài)10
1.2.3 Pod實(shí)現(xiàn)Kubernetes中容器的
邏輯組合11
1.2.4 RC/RS控制Pod副本個(gè)數(shù)12
1.2.5 Deployment在Kubernetes中
部署應(yīng)用13
1.2.6 Service以統(tǒng)一的方式對(duì)外
提供服務(wù)13
1.2.7 其他核心概念14
1.3 Kubernetes 系統(tǒng)架構(gòu)15
1.3.1 Control Plane15
1.3.2 Node17
1.3.3 Addons18
1.3.4 kubectl18
1.4 高效學(xué)習(xí)Kubernetes19
1.4.1 Kubernetes快速學(xué)習(xí)路線圖19
1.4.2 利用本書資源高效學(xué)習(xí)Kubernetes
（重點(diǎn)必讀）19
1.4.3 本書所使用的軟件和版本22
第2章快速構(gòu)建Kubernetes集群23
2.1 Kubernetes集群規(guī)劃23
2.2 準(zhǔn)備Kubernetes集群節(jié)點(diǎn)23
2.2.1 定制VMware虛擬機(jī)（實(shí)踐1）23
2.2.2 小化安裝CentOS 8（實(shí)踐2）24
2.2.3 遠(yuǎn)程登錄與文件傳輸（實(shí)踐3）24
2.2.4 ssh遠(yuǎn)程無密碼登錄24
2.2.5 Docker安裝與使用25
2.3 kubeadm安裝與系統(tǒng)配置30
2.4 快速構(gòu)建Control Plane35
2.5 為Kubernetes增加Node節(jié)點(diǎn)38
第3章 Kubernetes核心對(duì)象使用44
3.1 使用YAML創(chuàng)建Kubernetes
resource44
3.2 Pod典型使用47
3.3 RC/RS基本操作（實(shí)踐4）51
3.4 Deployment典型使用（實(shí)踐5）51
3.5 Service典型使用（實(shí)踐6）52
第4章 Kubernetes容器編排實(shí)踐53
4.1 Pod容器調(diào)度53
4.2 Pod多容器運(yùn)行（實(shí)踐 7）55
4.3 Pod容器數(shù)據(jù)持久化存儲(chǔ)（PersistentVolume）56
4.3.1 安裝NFS56
4.3.2 創(chuàng)建pv和pvc58
4.3.3 創(chuàng)建Deployment使用持久化存儲(chǔ)60
4.4 Ingress實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一訪問Pod容器
服務(wù)62
4.4.1 創(chuàng)建購物網(wǎng)站的Deployment62
4.4.2 創(chuàng)建購物網(wǎng)站的Service64
4.4.3 創(chuàng)建購書網(wǎng)站的Deployment65
4.4.4 創(chuàng)建購書網(wǎng)站的Service66
4.4.5 創(chuàng)建ingress controller66
4.4.6 創(chuàng)建Ingress68
4.4.7 按路徑統(tǒng)一訪問Pod容器的服務(wù)70
4.5 Pod容器自動(dòng)伸縮（HPA）71
4.5.1 編寫HPA YAML文件71
4.5.2 創(chuàng)建監(jiān)控對(duì)象和HPA73
4.5.3 HPA伸縮算法74
4.5.4 HPA自動(dòng)伸縮測(cè)試74
第5章 Kubernetes系統(tǒng)運(yùn)維與故障
處理78
5.1 Pod容器的高可用實(shí)踐
（實(shí)踐8）78
5.2 Kubernetes節(jié)點(diǎn)性能數(shù)據(jù)采集78
5.3 使用k8dash快速監(jiān)控Kubernetes80
5.4 Kubernetes系統(tǒng)運(yùn)維常用操作83
5.4.1 增加kubectl節(jié)點(diǎn)83
5.4.2 停止Kubernetes組件Pod中的
容器84
5.4.3 重置Kubernetes集群節(jié)點(diǎn)85
5.4.4 查看和設(shè)置Kubernetes組件的啟動(dòng)
參數(shù)85
5.4.5 運(yùn)行Pod容器命令88
5.4.6 查看Pod容器網(wǎng)卡名89
5.4.7 復(fù)制文件到Pod容器89
5.4.8 查看指定進(jìn)程監(jiān)聽的端口90
5.5 查看Kubernetes日志90
5.5.1 系統(tǒng)日志90
5.5.2 Kubernetes組件日志91
5.5.3 Pod啟動(dòng)信息和容器日志91
5.6 Kubernetes故障處理92
5.6.1 處理故障Pod92
5.6.2 容器故障調(diào)試94
第6章構(gòu)建Kubernetes高可用集群96
6.1 Kubernetes 高可用集群的架構(gòu)與
規(guī)劃96
6.2 構(gòu)建高可用負(fù)載均衡器（Keepalived LVS）98
6.2.1 構(gòu)建LB節(jié)點(diǎn)99
6.2.2 構(gòu)建RS節(jié)點(diǎn)102
6.2.3 構(gòu)建Client節(jié)點(diǎn)105
6.2.4 測(cè)試LB HA106
6.3 構(gòu)建基于Keepalived的Kubernetes
高可用集群110
6.3.1 配置Keepalived110
6.3.2 構(gòu)建Control Plane111
6.3.3 構(gòu)建Node節(jié)點(diǎn)114
6.3.4 Kubernetes 高可用性測(cè)試115
第7章 Kubernetes監(jiān)控與告警（Prometheus Grafana）119
7.1 Kubernetes系統(tǒng)組件指標(biāo)
（Metrics）119
7.2 Prometheus監(jiān)控Kubernetes125
7.2.1 Prometheus架構(gòu)和核心概念125
7.2.2 Prometheus 快速部署（kube-prometheus）127
7.2.3 Prometheus 監(jiān)控機(jī)制與配置131
7.2.4 Prometheus 監(jiān)控 Kubernetes
核心組件140
7.2.5 Prometheus 監(jiān)控 Kubernetes
指定對(duì)象（Exporter）145
7.3 Grafana展示Kubernetes監(jiān)控
數(shù)據(jù)152
7.3.1 Grafana 快速訪問152
7.3.2 Grafana 展示 Prometheus 數(shù)據(jù)源
數(shù)據(jù)（Kubernetes）154
7.3.3 Grafana 展示其他數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)160
7.3.4 Grafana 配置的持久化存儲(chǔ)164
7.4 Kubernetes 監(jiān)控告警171
7.4.1 Prometheus 告警機(jī)制171
7.4.2 查看Prometheus 告警171
7.4.3 Prometheus告警規(guī)則（Rule）175
7.4.4 配置Prometheus 告警發(fā)送郵件182
7.4.5 Grafana 告警配置與郵件通知188
第8章基于Kubernetes的CI/CD
項(xiàng)目綜合實(shí)踐（GitLab
Harbor Jenkins）198
8.1 CI/CD核心概念與基礎(chǔ)198
8.2 太空入侵者游戲CI/CD方案
設(shè)計(jì)199
8.2.1 系統(tǒng)架構(gòu)與集群規(guī)劃199
8.2.2 CI/CD開發(fā)流程200
8.3 構(gòu)建太空入侵者游戲開發(fā)與測(cè)試
環(huán)境201
8.3.1 構(gòu)建承載和測(cè)試節(jié)點(diǎn)devt
虛擬機(jī)201
8.3.2 構(gòu)建開發(fā)節(jié)點(diǎn)spaceinv容器202
8.3.3 構(gòu)建代碼管理倉庫GitLab205
8.3.4 構(gòu)建容器鏡像倉庫Harbor217
8.3.5 構(gòu)建持續(xù)集成工具J

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