什么是 Kubernetes（K8s）？

Kubernetes（简称 K8s） 是一个用来管理容器的开源工具，它可以自动化部署、扩展和管理容器化应用。简单来说，K8s 就是一个“容器管家”，负责确保你的应用程序能够在容器中高效地运行，无论是部署 1 个容器，还是部署 1000 个容器，它都能轻松管理。

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通俗比喻：K8s 是容器世界的总管家

想象你在一家餐厅：

• 每个容器是一个“厨师”，负责做某道菜（运行一个任务）。
• 你有几十甚至上百位厨师（容器），可能在不同的厨房（服务器）工作。
• 你需要一个总管家（K8s）：
  1. 安排厨师到不同厨房（分配容器到服务器）。
  2. 如果有厨师病倒（容器宕机），立刻派另一个厨师顶替（自动恢复）。
  3. 根据顾客需求多派厨师（扩展容器），或者减少厨师（缩减容器）。
  4. 确保厨师有足够的食材（资源管理），同时不会互相抢食材。

K8s 就是这个“总管家”，让你的容器化应用高效、可靠地运行。

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K8s 的核心概念

K8s 有几个关键组件和术语，理解它们后，你就能看清它的工作原理。

1. 容器和 Pod

• 容器：每个容器是一个独立的小环境，用来运行你的应用程序。
• Pod：K8s 管理的最小单位是 Pod，一个 Pod 可以包含一个或多个容器。

通俗解释

Pod 就像一个“工作组”，里面的容器（成员）一起协作完成某个任务。如果只有一个容器，Pod 就像一个人的单人小组。

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2. 节点（Node）

• 节点是运行 Pod 的服务器，可以是物理机或虚拟机。
• 每个节点都由 K8s 管理，负责执行分配的任务。

通俗解释

节点就是一个“厨房”，负责给厨师（Pod）提供工作环境。一个餐厅（K8s 集群）可以有多个厨房。

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3. 主节点（Master Node）和工作节点（Worker Node）

• 主节点：负责分配任务和调度 Pod。
• 工作节点：负责实际运行 Pod。

通俗解释

主节点是“指挥中心”，工作节点是“干活的工人”。

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4. 控制器

• K8s 的控制器负责监控你的应用，并在需要时采取行动（比如自动扩展、重新启动失败的 Pod）。

通俗解释

控制器就像一个“巡逻队”，不断检查有没有厨师罢工（Pod 挂掉）或者顾客需求变化，然后调整人员安排。

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5. 服务（Service）

• 服务是为 Pod 提供的统一访问接口，负责把用户请求转发到正确的 Pod。

通俗解释

服务就像一个“接待员”，负责把顾客的订单（请求）送到正确的厨师（Pod）。

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K8s 的主要功能

1. 自动化部署

   • 你只需告诉 K8s 想要运行哪些容器和数量，它会自动分配到可用的节点上。

2. 自愈能力

   • 如果某个容器出现问题，K8s 会自动重新启动或替换。

3. 负载均衡

   • 当有多个容器提供相同服务时，K8s 会自动分配请求，确保每个容器负担均衡。

4. 自动扩展

   • 根据实际需求，K8s 可以动态增加或减少容器数量。

5. 存储管理

   • 它能帮助容器管理数据存储，比如把数据保存到云存储或本地磁盘中。

6. 滚动更新

   • 当你升级应用时，K8s 可以逐步替换旧版本容器，确保服务不中断。

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K8s 是如何工作的？

1. 声明你的目标

   • 你告诉 K8s：“我要运行 10 个容器，每个容器都用这个镜像。”

2. K8s 安排任务

   • K8s 分析当前的资源，决定在哪些节点运行这些容器。

3. 监控和维护

   • K8s 不断检查这些容器的状态。如果某个容器挂掉，它会自动重启；如果负载增加，它会自动增加更多容器。

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K8s 的使用场景

1. 大规模应用管理

   • 如果你有上百个容器和几十台服务器，手动管理几乎不可能，K8s 帮你自动化这些操作。

2. 高可用系统

   • K8s 能快速恢复故障，确保你的应用始终在线。

3. 微服务架构

   • K8s 非常适合运行由多个小服务组成的系统（比如电商网站的订单服务、用户服务等）。

4. 多租户系统

   • 如果多个团队共享同一个服务器资源，K8s 可以为每个团队提供隔离环境。

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K8s 的优点

1. 自动化管理：
   • 无需手动启动或停止容器，K8s 自动完成。
2. 高扩展性：
   • 可以轻松管理从几个容器到上万容器的系统。
3. 跨平台：
   • 支持在云平台（AWS、Google Cloud）或本地服务器上运行。
4. 高可用性：
   • 具备自愈能力和滚动更新机制，确保系统稳定运行。

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K8s 的局限性

1. 学习曲线陡峭：
   • 对初学者来说，理解和配置 K8s 可能需要时间。
2. 复杂性：
   • K8s 功能强大，但也引入了额外的复杂性，尤其是在小规模系统中。
3. 资源开销：
   • 运行 K8s 集群需要一定的硬件资源，管理成本较高。

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K8s 的通俗总结

• Kubernetes 是一个容器“管家”，专门用来管理容器化应用。
• 它能帮你安排容器在哪运行、怎么扩展，以及在出问题时自动恢复。
• Kubernetes 非常适合用在云环境、微服务架构和大规模应用中。