Kubernetes权威指南 从Docker到Kubernetes实践全接触 第5版 龚正 等 编 专业科技 文轩网

第1章Kubernetes入门1
1.1了解Kubernetes2
1.2为什么要用Kubernetes5
1.3从一个简单的例子开始7
1.3.1环境准备8
1.3.2启动MySQL服务8
1.3.3启动Tomcat应用11
1.3.4通过浏览器访问网页12
1.4Kubernetes的基本概念和术语14
1.4.1资源对象概述14
1.4.2集群类15
1.4.3应用类19
1.4.4存储类40
1.4.5安全类44
第2章Kubernetes安装配置指南47
2.1系统要求48
2.2使用kubeadm工具快速安装Kubernetes集群49
2.2.1安装kubeadm50
2.2.2修改kubeadm的默认配置50
2.2.3下载Kubernetes的相关镜像51
2.2.4运行kubeadminit命令安装Master节点52
2.2.5将新的Node加入集群57
2.2.6安装CNI网络插件59
2.2.7验证Kubernetes集群是否工作正常60
2.3以二进制文件方式安装Kubernetes安全高可用集群61
2.3.1Master高可用部署架构61
2.3.2创建CA根证书62
2.3.3部署安全的etcd高可用集群63
2.3.4部署安全的KubernetesMaster高可用集群68
2.3.5部署Node的服务85
2.3.6kube-apiserver基于token的认证机制89
2.4使用私有镜像库的相关配置90
2.5Kubernetes的版本升级91
2.5.1二进制文件升级91
2.5.2使用kubeadm进行集群升级92
2.6CRI（容器运行时接口）详解94
2.6.1CRI概述94
2.6.2CRI的主要组件94
2.6.3Pod和容器的生命周期管理95
2.6.4面向容器级别的设计思路96
2.6.5尝试使用新的Docker-CRI来创建容器97
2.6.6CRI的进展98
2.7kubectl命令行工具用法详解98
2.7.1kubectl用法概述99
2.7.2kubectl子命令详解99
2.7.3kubectl可操作的资源对象详解103
2.7.4kubectl的公共参数说明105
2.7.5kubectl格式化输出106
2.7.6kubectl常用操作示例108
第3章深入掌握Pod113
3.1Pod定义详解114
3.2Pod的基本用法120
3.3静态Pod125
3.4Pod容器共享Volume126
3.5Pod的配置管理129
3.5.1ConfigMap概述129
3.5.2创建ConfigMap资源对象129
3.5.3在Pod中使用ConfigMap137
3.5.4使用ConfigMap的条件143
3.6在容器内获取Pod信息（DownwardAPI）144
3.6.1环境变量方式144
3.6.2Volume挂载方式148
3.6.3DownwardAPI支持设置的Pod和Container信息153
3.7Pod生命周期和重启策略154
3.8Pod健康检查和服务可用性检查155
3.9玩转Pod调度159
3.9.1Deployment或RC：全自动调度162
3.9.2NodeSelector：定向调度163
3.9.3NodeAffinity：Node亲和性调度165
3.9.4PodAffinity：Pod亲和与互斥调度策略167
3.9.5Taints和Tolerations（污点和容忍）171
3.9.6PodPriorityPreemption：Pod优先级调度176
3.9.7DaemonSet：在每个Node上都调度一个Pod178
3.9.8Job：批处理调度181
3.9.9Cronjob：定时任务185
3.9.10自定义调度器188
3.9.11Pod容灾调度190
3.10InitContainer（初始化容器）192
3.11Pod的升级和回滚196
3.11.1Deployment的升级196
3.11.2Deployment的回滚203
3.11.3暂停和恢复Deployment的部署操作205
3.11.4其他管理对象的更新策略207
3.12Pod的扩缩容209
3.12.1手动扩缩容机制209
3.12.2自动扩缩容机制211
3.13使用StatefulSet搭建MongoDB集群233
3.13.1前提条件234
3.13.2部署StatefulSet234
3.13.3查看MongoDB集群的状态238
3.13.4StatefulSet的常见应用场景241
第4章深入掌握Service245
4.1Service定义详解246
4.2Service的概念和原理248
4.2.1Service的概念248
4.2.2Service的负载均衡机制252
4.2.3Service的多端口设置254
4.2.4将外部服务定义为Service256
4.2.5将Service暴露到集群外部257
4.2.6Service支持的网络协议260
4.2.7Kubernetes的服务发现机制261
4.2.8HeadlessService的概念和应用263
4.2.9端点分片与服务拓扑265
4.3DNS服务搭建和配置指南274
4.3.1修改每个Node上kubelet的DNS启动参数276
4.3.2部署CoreDNS服务276
4.3.3服务名的DNS解析280
4.3.4CoreDNS的配置说明282
4.4Node本地DNS缓存284
4.5Pod的DNS域名相关特性291
4.5.1Pod的DNS域名291
4.5.2为Pod自定义hostname和subdomain292
4.5.3Pod的DNS策略294
4.5.4Pod中的自定义DNS配置295
4.6Ingress7层路由机制297
4.6.1一个完整的例子（IngressController+Ingress策略+客户端访问）298
4.6.2Ingress资源对象详解309
4.6.3Ingress策略配置详解315
4.6.4Ingress的TLS安全设置319
第5章核心组件的运行机制326
5.1KubernetesAPIServer原理解析327
5.1.1KubernetesAPIServer概述327
5.1.2APIServer架构解析330
5.1.3独特的KubernetesProxyAPI接口335
5.1.4集群功能模块之间的通信336
5.1.5APIServer网络隔离的设计338
5.2ControllerManager原理解析339
5.2.1副本调度控制器340
5.2.2NodeController342
5.2.3ResourceQuotaController343
5.2.4NamespaceController345
5.2.5ServiceController与EndpointsController345
5.3Scheduler原理解析346
5.3.1Scheduler的调度流程347
5.3.2SchedulerFramework349
5.3.3多调度器特性351
5.4kubelet运行机制解析352
5.4.1节点管理352
5.4.2Pod管理353
5.4.3容器健康检查354
5.4.4cAdvisor资源监控355
5.4.5容器运行时357
5.5kube-proxy运行机制解析359
5.5.1第一代Proxy360
5.5.2第二代Proxy361
5.5.2第三代Proxy362
第6章深入分析集群安全机制364
6.1APIServer认证管理365
6.1.1HTTPS证书认证366
6.1.2HTTPBearerToken认证367
6.1.3OpenIDConnectToken第三方认证368
6.1.4AuthenticatingProxy（认证代理）372
6.2APIServer授权管理373
6.2.1ABAC授权模式详解374
6.2.2Webhook授权模式详解377
6.2.3RBAC授权模式详解380
6.2.4Node授权模式详解405
6.3AdmissionControl406
6.4ServiceAccount410
6.5Secret私密凭据415
6.6Pod安全策略419
6.6.1PodSecurityPolicy的工作机制419
6.6.2PodSecurityPolicy配置详解421
6.6.3PodSecurityPolicy策略示例427
6.6.4PodSecurityPolicy的RBAC授权431
6.6.5Pod安全设置（SecurityContext）详解436
第7章网络原理445
7.1Kubernetes网络模型446
7.2Docker网络基础448
7.2.1网络命名空间448
7.2.2Veth设备对451
7.2.3网桥454
7.2.4iptables和Netfilter456
7.2.5路由459
7.3Docker的网络实现461
7.3.1查看Docker启动后的系统情况463
7.3.2查看容器启动后的网络配置（容器无端口映射）465
7.3.3查看容器启动后的网络配置（容器有端口映射）468
7.3.4Docker的网络局限性469
7.4Kubernetes的网络实现470
7.4.1容器到容器的通信470
7.4.2Pod之间的通信471
7.5Pod和Service网络实战474
7.5.1部署一个RC/Pod476
7.5.2发布一个服务481
7.6CNI网络模型489
7.6.1CNM网络模型简介489
7.6.2CNI网络模型详解490
7.6.3在Kubernetes中使用网络插件507
7.7开源容器网络方案508
7.7.1Flannel插件的原理和部署示例508
7.7.2OpenvSwitch插件的原理和部署示例513
7.7.3直接路由的原理和部署示例518
7.7.4Calico插件的原理和部署示例521
7.8Kubernetes的网络策略541
7.8.1网络策略设置说明542
7.8.2Selector功能说明544
7.8.3为命名空间配置默认的网络策略545
7.8.4网络策略应用示例547
7.8.5NetworkPolicy的发展550
7.9Kubernetes对IPv4和IPv6双栈的支持551
7.9.1为Kubernetes集群启用IPv4和IPv6双栈551
7.9.2Pod双栈IP地址验证554
7.9.3Service双栈IP地址验证557
第8章存储原理和应用560
8.1Kubernetes存储机制概述561
8.1.1将资源对象映射为存储卷562
8.1.2Node本地存储卷569
8.2持久卷（PersistentVolume）详解573
8.2.1PV和PVC的工作原理574
8.2.2PV详解581
8.2.3PVC详解587
8.2.4Pod使用PVC589
8.2.5StorageClass详解593
8.3动态存储管理实战：GlusterFS600
8.3.1准备工作600
8.3.2创建GlusterFS管理服务容器集群600
8.3.3创建Heketi服务603
8.3.4通过Heketi管理GlusterFS集群607
8.3.5定义StorageClass610
8.3.6定义PVC610
8.3.7Pod使用PVC的存储资源613
8.4CSI存储机制详解614
8.4.1CSI的设计背景614
8.4.2CSI的核心组件和部署架构615
8.4.3CSI存储插件应用实战617
8.4.4CSI存储快照管理632
8.4.5CSI的发展638
第9章Kubernetes开发指南647
9.1REST简述648
9.2KubernetesAPI详解650
9.2.1KubernetesAPI概述650
9.2.2KubernetesAPI版本的演进策略658
9.2.3APIGroups（API组）658
9.2.4APIREST的方法说明661
9.2.5APIServer响应说明663
9.3使用Fabric8访问KubernetesAPI665
9.3.1具体应用示例666
9.3.2其他客户端库679
9.4KubernetesAPI的扩展680
9.4.1使用CRD扩展API资源681
9.4.2使用API聚合机制扩展API资源692
第10章Kubernetes运维管理702
10.1Node管理703
10.1.1Node的隔离与恢复703
10.1.2Node的扩容704
10.2更新资源对象的Label705
10.3Namespace：集群环境共享与隔离706
10.3.1创建Namespace706
10.3.2定义Context707
10.3.3设置工作组在特定Context中工作708
10.4Kubernetes资源管理710
10.4.1计算资源管理712
10.4.2资源配置范围管理（LimitRange）722
10.4.3资源服务质量管理（ResourceQoS）730
10.4.4资源配额管理（ResourceQuotas）738
10.4.5ResourceQuota和LimitRange实践744
10.4.6Pod中多个容器共享进程命名空间754
10.4.7PID资源管理757
10.4.8节点的CPU管理策略757
10.4.9拓扑管理器761
10.5资源紧缺时的Pod驱逐机制766
10.5.1驱逐时机766
10.5.2驱逐阈值767
10.5.3节点状态768
10.5.4节点状态的振荡769
10.5.5回收Node级别的资源769
10.5.6驱逐用户的Pod770
10.5.7资源最少回收量771
10.5.8节点资源紧缺情况下的系统行为772
10.5.9可调度的资源和驱逐策略实践773
10.5.10现阶段的问题773
10.6PodDisruptionBudget（主动驱逐保护）774
10.7Kubernetes集群监控778
10.7.1使用MetricsServer监控Node和Pod的CPU和内存使用数据778
10.7.2Prometheus+Grafana集群性能监控平台搭建783
10.8Kubernetes集群日志管理803
10.8.1容器应用和系统组件输出日志的各种场景803
10.8.2Fluentd+Elasticsearch+Kibana日志系统部署807
10.8.3部署日志采集sidecar工具采集容器日志821
10.9Kubernetes的审计机制822
10.10使用WebUI（Dashboard）管理集群826
10.11Helm：Kubernetes应用包管理工具839
10.11.1Helm的整体架构840
10.11.2Helm版本说明840
10.11.3Helm的安装842
10.11.4Helm的使用843
10.11.5Chart说明857
10.11.6搭建私有Chart仓库858
第11章TroubleShooting指南862
11.1查看系统Event863
11.2查看容器日志865
11.3查看Kubernetes服务日志866
11.4常见问题868
11.4.1由于无法下载pause镜像导致Pod一直处于Pending状态868
11.4.2Pod创建成功，但RESTARTS数量持续增加870
11.4.3通过服务名无法访问服务871
11.5寻求帮助872
第12章Kubernetes开发中的新功能875
12.1对Windows容器的支持876
12.1.1在WindowsServer上安装Docker876
12.1.2在WindowsServer上部署KubernetesNode组件877
12.1.3在WindowsServer上部署容器应用和服务886
12.1.4Kubernetes支持的Windows容器特性、和发展趋势892
12.2对GPU的支持896
12.2.1环境准备897
12.2.2在容器中使用GPU资源900
12.2.3发展趋势902
12.3Pod的垂直扩缩容902
12.3.1VPA详解903
12.3.2安装VerticalPodAutoscaler906
12.3.3为Pod设置垂直扩缩容906
12.3.4注意事项907
12.4Kubernetes生态系统与演进路线908
12.4.1Kubernetes与CNCF908
12.4.2Kubernetes的演进路线910
12.4.3Kubernetes的开发模式914
附录AKubernetes核心服务配置详解915