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2021-12-29 22:42:19
Dec 29, 2021
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零、前言

Kubernetes 是一个开源系统，它自动化了容器化应用的部署、扩展和管理。如果您运行的不仅仅是几个容器，或者想要自动化容器的管理，那么您需要 Kubernetes。这本书的重点是指导你通过 Kubernetes 集群的高级管理。

这本书首先解释了 Kubernetes 架构背后的基本原理，并详细介绍了 Kubernetes 的设计。您将发现如何在 Kubernetes 上运行复杂的有状态微服务，包括水平 pod 自动缩放、滚动更新、资源配额和持久存储后端等高级功能。使用真实的用例，您将探索网络配置的选项，并了解如何设置、操作、保护和排除 Kubernetes 集群的故障。最后，您将了解一些高级主题，如自定义资源、应用编程接口聚合、服务网格和无服务器计算。所有内容都是最新的，并且符合 Kubernetes 1.18。到这本书的最后，你会知道从中级到高级所需要知道的一切。

这本书是给谁的

这本书是为系统管理员和开发人员编写的，他们对 Kubernetes 有中级知识，现在正在等待掌握它的高级功能。你还应该有基本的网络知识。这本高级书籍提供了一条掌握 Kubernetes 的途径。

这本书涵盖了什么

第 1 章、了解 Kubernetes 架构，在这一章中，我们将共同构建必要的基础，以充分利用 Kubernetes 的潜力。我们将首先了解什么是 Kubernetes，什么不是 Kubernetes，以及容器编排的确切含义。然后，我们将涵盖重要的 Kubernetes 概念，这些概念将形成我们将在整本书中使用的词汇。

第二章、创建 Kubernetes 集群，在这一章中，我们将卷起袖子，使用 minikube、KinD 和 k3d 构建一些 Kubernetes 集群。我们将讨论和评估其他工具，如 Kubeadm、Kube-spray、bootkube 和 stackube。我们还将研究部署环境，如本地、云和裸机。

第三章、高可用性和可靠性，在本章中，我们将深入探讨高可用性集群的话题。这是一个复杂的话题。Kubernetes 项目和社区还没有确定一个真正的方法来实现高可用性涅槃。高可用性 Kubernetes 集群有许多方面，例如确保控制平面在出现故障时能够保持正常运行，保护 etcd 中的集群状态，保护系统数据，以及快速恢复容量和/或性能。不同的系统会有不同的可靠性和可用性要求。

第四章**保卫 Kubernetes，在这一章中，我们将探讨安全这个重要话题。Kubernetes 集群是由多层相互作用的组件组成的复杂系统。运行关键应用时，不同层的隔离和划分非常重要。为了保护系统并确保对资源、功能和数据的正确访问，我们必须首先了解 Kubernetes 作为运行未知工作负载的通用编排平台所面临的独特挑战。然后，我们可以利用各种安全、隔离和访问控制机制来确保集群、其上运行的应用和数据都是安全的。我们将讨论各种最佳实践，以及何时适合使用每种机制。

第五章、在实践中使用 Kubernetes 资源，在这一章中，我们将设计一个虚构的大规模平台，挑战 Kubernetes 的能力和可扩展性。Hue 平台就是要打造一个无所不知、无所不能的数字助理。色调是你的数字延伸。色相会帮你做任何事情，找到任何东西，而且，在很多情况下会代表你做很多事情。它显然需要存储大量信息，与许多外部服务集成，响应通知和事件，并明智地与您交互。

第 6 章、管理存储，在本章中，我们将了解 Kubernetes 如何管理存储。存储与计算有很大不同，但从更高的层面来说，它们都是资源。Kubernetes 作为一个通用平台，采用了在编程模型和一组存储提供者插件后面抽象存储的方法。

第 7 章，用 Kubernetes 运行有状态应用，在这一章中，我们将学习如何在 Kubernetes 上运行有状态应用。Kubernetes 根据复杂的需求和配置(如名称空间、限制和配额)，根据需要自动启动和重新启动集群节点上的 pods，这让我们不用做很多工作。但是当 pod 运行存储感知软件时，例如数据库和队列，重新定位 pod 会导致系统崩溃。

第 8 章、部署和更新应用，在本章中，我们将探讨 Kubernetes 提供的自动化 pod 可扩展性，它如何影响滚动更新，以及它如何与配额交互。我们将讨论资源调配这一重要主题，以及如何选择和管理集群的大小。最后，我们将讨论 Kubernetes 团队如何提高 Kubernetes 的性能，以及他们如何使用 Kubemark 工具测试 Kubernetes 的极限。

第 9 章、打包应用，在这一章中，我们将探讨 Kubernetes 包管理器 Helm。每一个成功的、不平凡的平台都必须有一个好的包装系统。Helm 由 Deis 开发(2017 年 4 月 4 日被微软收购)，后来直接促成了 Kubernetes 项目。它于 2018 年成为 CNCF 的一个项目。我们将从了解 Helm 的动机、架构和组件开始。

第十章、探索高级联网，在这一章中，我们将考察联网的重要话题。Kubernetes 作为一个编排平台，管理运行在不同机器(物理或虚拟)上的容器/pods，并且需要一个明确的网络模型。

第 11 章、在多个云上运行 Kubernetes 和集群联邦，在这一章，我们将更上一层楼，在多个云、多个集群和集群联邦上运行 Kubernetes。Kubernetes 集群是一个紧密结合的单元，其中所有组件运行在相对接近的位置，并通过快速网络(通常是物理数据中心或云提供商可用性区域)连接在一起。这对于许多用例来说非常好，但是有几个重要的用例，系统需要扩展到单个集群之外。

第 12 章**Kubernetes 上的无服务器计算，在这一章中，我们将探索云端无服务器计算的迷人世界。“无服务器”这个术语正受到很多关注，但它是一个用于描述两种不同范式的误称。真正的无服务器应用在用户的浏览器或移动应用中作为 web 应用运行，并且只与外部服务交互。我们在 Kubernetes 上构建的无服务器系统的类型是不同的。

第 13 章、监控 Kubernetes 集群，在这一章中，我们将讨论如何确保您的系统正常启动和运行，以及如何在系统不正常时做出响应。在第三章、*高可用性和可靠性、*中，我们讨论了相关主题。这里的重点是了解您的系统中发生了什么，以及您可以使用哪些实践和工具。

第 14 章、利用服务网格，在这一章中，我们将学习服务网格如何允许您从应用代码中外部化交叉关注点，如监控和可观察性。服务网格是您在 Kubernetes 上设计、发展和操作分布式系统的一个真正的范式转变。我喜欢把它看作云原生分布式系统的面向方面编程。

第十五章**延伸 Kubernetes，在这一章，我们将深入挖掘 Kubernetes 的内脏。我们将从 Kubernetes API 开始，学习如何通过直接访问 API、Python 客户端和自动化 Kubernetes 来以编程方式使用 Kubernetes。然后，我们将研究用定制资源扩展 Kubernetes API。最后一部分是关于 Kubernetes 支持的各种插件。Kubernetes 操作的许多方面都是模块化的，并且是为扩展而设计的。我们将检查 API 聚合层和几种类型的插件，例如自定义调度器、授权、准入控制、自定义指标和卷。最后，我们将研究扩展 Kubectl 并添加您自己的命令。

第 16 章**Kubernetes 的未来，在这一章中，我们将从多个角度来看 Kubernetes 的未来。我们将从 Kubernetes 成立以来的势头开始，跨越社区、生态系统和思想共享等维度。剧透提醒:Kubernetes 以一个陆地滑梯赢得了容器编排战。随着 Kubernetes 的成长和成熟，战线从击败竞争对手转向与自身的复杂性作斗争。可用性、工具和教育将发挥主要作用，因为容器编排仍然是新的、快速发展的，并且不是一个很好理解的领域。然后我们将看一些非常有趣的模式和趋势，最后，我们将回顾我在第二版中的预测，我将做出一些新的预测。

充分利用这本书

为了遵循每章中的示例，您需要在机器上安装 Docker 和 Kubernetes 的最新版本，最好是 Kubernetes 1.18。如果您的操作系统是 Windows 10 Professional，则可以启用虚拟机管理程序模式；否则，您将需要安装 VirtualBox 并使用 Linux 来宾操作系统。如果你用苹果电脑，那你就可以走了。

下载示例代码文件

你可以从你在http://www.packtpub.com的账户下载这本书的示例代码文件。如果您在其他地方购买了这本书，您可以访问http://www.packtpub.com/support并注册将文件直接通过电子邮件发送给您。

您可以按照以下步骤下载代码文件:

  1. 登录或注册http://www.packtpub.com。
  2. 选择支持选项卡。
  3. 点击代码下载&勘误表。
  4. 在搜索框中输入图书名称，并按照屏幕上的说明进行操作。

下载文件后，请确保使用最新版本的解压缩文件夹:

  • 视窗系统的 WinRAR / 7-Zip
  • zipeg/izp/un ARX for MAC OS
  • 适用于 Linux 的 7-Zip / PeaZip

这本书的代码包也托管在 GitHub 上，网址为https://GitHub . com/packt publishing/Mastering-Kubernetes-第三版。我们还有来自丰富的图书和视频目录的其他代码包，可在https://github.com/PacktPublishing/获得。看看他们！

下载彩色映像

我们还提供了一个 PDF 文件，其中包含本书中使用的截图/图表的彩色映像。可以在这里下载:https://static . packt-cdn . com/downloads/9781839211256 _ color images . pdf。

使用的约定

本书通篇使用了许多文本约定。

CodeInText:如果选择 HyperKit 而不是 VirtualBox，则需要在启动集群时添加标志--vm-driver=hyperkit。

代码块设置如下:

apiVersion: "etcd.database.coreos.com/v1beta2"
kind: "EtcdCluster"
metadata:
  name: "example-etcd-cluster"
spec:
  size: 3
  version: "3.2.13"

当我们希望将您的注意力吸引到代码块的特定部分时，相关的行或项目以粗体显示:

apiVersion: "etcd.database.coreos.com/v1beta2"
kind: "EtcdCluster"
metadata:
  name: "example-etcd-cluster"
spec:
  size: 3
  version: "3.2.13"

任何命令行输入或输出都编写如下:

$ k get pods
NAME                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
echo-855975f9c-r6kj8   1/1     Running   0          2m11s

粗体:表示一个新的术语，一个重要的词，或者你在屏幕上看到的词，比如在菜单或者对话框中，也是这样出现在文本中的。例如:“从管理面板中选择系统信息

警告或重要注意事项是这样出现的。

提示和技巧是这样出现的。

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我们随时欢迎读者的反馈。

综合反馈:发邮件feedback@packtpub.com，在你的留言主题中提到书名。如果您对本书的任何方面有疑问，请发电子邮件至questions@packtpub.com。

勘误表:虽然我们已经尽了最大的努力来保证内容的准确性，但是错误还是会发生。如果你在这本书里发现了一个错误，如果你能向我们报告，我们将不胜感激。请访问，http://www.packtpub.com/submit-errata，选择您的图书，点击勘误表提交链接，并输入详细信息。

盗版:如果您在互联网上遇到任何形式的我们作品的非法拷贝，如果您能提供我们的位置地址或网站名称，我们将不胜感激。请通过copyright@packtpub.com联系我们，并提供材料链接。

如果你有兴趣成为一名作者:如果有一个你有专长的话题，你有兴趣写或者投稿一本书，请访问http://authors.packtpub.com。

复习

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