店 Kubernetes权威指南 从Docker到Kubernetes实践全接触 第6版 上 龚正 等 著 电子工业出版

本书是《Kubernetes*威指南：从Docker到Kubernetes实践全接触》（第6版）的上册，总计9章，涵盖了Kubernetes v1.29及之前版本的主要特性。*1章首先从一个简单的示例开始，让读者通过动手实践初步感受Kubernetes的强大；然后讲解Kubernetes的概念、术语。考虑到Kubernetes的概念、术语繁多，所以从它们的用途及相互关系入手来进行讲解，以期初学者能快速、准确、全面、深刻地理解这部分内容。*2章围绕Kubernetes的安装和配置进行讲解。如果要在生产级应用中部署Kubernetes，则建议读者将本章内容全部实践战一遍，否则可以选择其中部分内容进行实践。其中比较重要的是Kubernetes的命令行部分，对这部分操作得越熟练，后面进行研发或运维就越轻松。第3章全面、深入地讲解了Pod的方方面面，其中非常有挑战性的是Pod调度部分的内容，这也是生产实践中相当实用的知识和技能。第4章围绕Pod工作负载进行讲解，这些工作负载分别实现了无状态服务、有状态服务和批处理任务的不同需求。第5章围绕Service进行深入讲解，涉及服务发现、DNS、IPv6及Ingress等*级特性。第6、7章全面、深入地讲解Kubernetes的运行机制和原理，涉及API Server、Controller、Scheduler、kubelet、kube-proxy等几个核心组件的作用、原理和实现方式等，可以让读者加深对Kubernetes的整体认知，使其在遇到问题时能更快地找到解决方案。第8、9章主要讲解Kubernetes运维方面的技能和知识，涉及集群多租户模式下的资源管理方案、Pod的QoS管理、基于NUMA资源亲和性的资源分配管理、Pod调度、故障排查等。

*1章  Kubernetes入门 1

1.1  了解Kubernetes 2

1.2  了解Kubernetes中的资源对象 3

1.3  了解Kubernetes集群 5

1.3.1  Master 5

1.3.2  Node 5

1.4  了解Kubernetes应用 11

1.4.1  Service与Pod 11

1.4.2  Label与Label Selector 15

1.4.3  Pod与Deployment 18

1.4.4  Service的ClusterIP地址 21

1.4.5  Service的外网访问问题 24

1.4.6  有状态应用集群 28

1.4.7  批处理应用 29

1.4.8  应用的配置问题 31

1.4.9  应用自动化运维相关的重要对象 32

1.5  了解Kubernetes存储 33

1.5.1  emptyDir 34

1.5.2  hostPath 35

1.5.3  公有云Volume 35

1.5.4  其他类型的Volume 36

1.5.5  动态存储管理 36

1.6  了解Kubernetes安全 38

1.7  从一个简单的示例开始 40

1.7.1  环境准备 41

1.7.2  启动MySQL服务 41

1.7.3  启动Tomcat应用 44

1.7.4  通过浏览器访问网页 46

*2章  Kubernetes安装和配置指南 48

2.1  系统要求 49

2.2  通过kubeadm快速安装Kubernetes集群 50

2.2.1  安装kubeadm、kubelet和kubectl 50

2.2.2  修改kubeadm的默认配置 51

2.2.3  下载Kubernetes相关镜像 53

2.2.4  通过kubeadm init命令安装Master 53

2.2.5  将新的Node加入集群 58

2.2.6  安装CNI网络插件 60

2.2.7  验证Kubernetes集群是否正常工作 62

2.3  通过二进制文件安装Kubernetes集群 63

2.3.1  Master的高可用部署架构 63

2.3.2  创建CA根证书 64

2.3.3  部署安全的etcd高可用集群 65

2.3.4  部署安全的Kubernetes Master高可用集群 70

2.3.5  部署各个Node的服务 87

2.4  Kubernetes集群的版本更新 91

2.4.1  以二进制方式部署的Kubernetes集群的版本更新 91

2.4.2  以kubeadm方式部署的Kubernetes集群的版本更新 91

2.5  CRI详解 94

2.5.1  CRI概述 94

2.5.2  CRI的主要组件 94

2.5.3  Pod和容器的生命周期管理 95

2.5.4  面向容器级别的设计思路 96

2.6  kubectl用法详解 97

2.6.1  kubectl用法概述 97

2.6.2  kubectl子命令详解 98

2.6.3  kubectl可操作的资源对象详解 101

2.6.4  kubectl的公共参数说明 103

2.6.5  kubectl格式化输出 105

2.6.6  kubectl的日志输出级别 106

2.6.7  常见的kubectl操作示例 107

第3章  深入掌握Pod 112

3.1  Pod定义详解 113

3.2  Pod的基本用法 118

3.3  静态Pod 124

3.4  Pod容器共享Volume 126

3.5  Pod的配置管理 128

3.5.1  ConfigMap概述 128

3.5.2  创建ConfigMap 129

3.5.3  在Pod中使用ConfigMap 144

3.5.4  ConfigMap的可选设置 151

3.5.5  使用ConfigMap时的限制条件 153

3.6  在容器内获取Pod信息（Downward API） 153

3.6.1  环境变量方式 154

3.6.2  Volume挂载方式 158

3.6.3  Downward API支持设置的Pod和Container信息 162

3.7  Pod的生命周期管理 164

3.7.1  Pod的阶段（Phase） 164

3.7.2  Pod的状况（Condition） 165

3.7.3  容器的状态（State） 170

3.7.4  Pod的重启策略（RestartPolicy） 170

3.7.5  Pod的终止和垃圾清理 171

3.8  容器的探针和健康检查机制 173

3.9  初始化容器（Init Container） 181

3.9.1  初始化容器概述 181

3.9.2  初始化容器示例 183

3.9.3  使用初始化容器时的注意事项 188

3.9.4  将初始化容器作为长时间运行的边车容器 188

第4章  Pod工作负载详解 193

4.1  Pod的工作负载管理机制概述 194

4.2  Deployment：面向无状态应用的Pod副本集管理 196

4.2.1  Deployment提供的管理功能 197

4.2.2  Deployment的配置信息 199

4.2.3  Deployment的更新机制 200

4.2.4  Deployment的回滚 206

4.2.5  Deployment部署的暂停和恢复 209

4.2.6  Deployment的生命周期 211

4.3  DaemonSet：在每个Node上仅运行一个Pod 213

4.3.1  DaemonSet概述 213

4.3.2  DaemonSet的配置信息 215

4.3.3  DaemonSet的更新策略 215

4.3.4  DaemonSet的回滚 218

4.4  StatefulSet：面向有状态应用的Pod副本集管理 220

4.4.1  StatefulSet的主要配置和工作机制 221

4.4.2  StatefulSet的Pod水平扩缩容机制 228

4.4.3  StatefulSet的更新策略 229

4.4.4  StatefulSet的Pod管理策略 232

4.4.5  StatefulSet的PVC存储保留策略 235

4.4.6  使用StatefulSet搭建MongoDB集群 236

4.5  Pod水平扩缩容机制 247

4.5.1  手动扩缩容机制 247

4.5.2  自动扩缩容机制 249

4.6  Job：批处理任务 274

4.6.1  Job的主要配置和工作机制 275

4.6.2  Job的并行处理机制和常用模式 279

4.6.3  Pod失效时的处理机制 289

4.6.4  Job的终止与清理机制 299

4.6.5  Job的挂起与恢复 303

4.7  CronJob：定时任务 307

4.7.1  CronJob的定时表达式 307

4.7.2  编写一个CronJob配置文件 308

4.7.3  CronJob工作机制的不足之处 311

第5章  深入掌握Service 313

5.1  Service定义详解 314

5.2  Service的概念和原理 316

5.2.1  Service和Endpoint概述 316

5.2.2  Service的负载均衡机制 321

5.2.3  Service的多端口设置 326

5.2.4  将外部服务定义为Service 327

5.2.5  Service的类型 328

5.2.6  Headless Service 336

5.2.7  为服务设置外部IP地址 339

5.2.8  Service支持的网络协议 339

5.2.9  Kubernetes的服务发现机制 341

5.2.10  端点分片 343

5.2.11  拓扑感知路由机制 348

5.3  DNS服务搭建和配置指南 351

5.3.1  修改每个Node上kubelet的DNS启动参数 353

5.3.2  部署CoreDNS服务 353

5.3.3  服务名的DNS解析 357

5.3.4  CoreDNS的配置说明 359

5.4  Node本地DNS缓存服务搭建和配置指南 361

5.5  Service和Pod的DNS域名相关特性 368

5.5.1  Service的DNS域名 369

5.5.2  Pod的DNS域名 371

5.5.3  Pod自定义hostname和subdomain 372

5.5.4  FQDN格式的Pod主机名设置 375

5.5.5  Pod的DNS策略 376

5.5.6  Pod中的自定义DNS配置 377

5.5.7  Windows Node的DNS解析机制说明 378

5.6  Ingress 7层路由机制 379

5.6.1  一个完整的例子（Ingress Controller+Ingress策略+客户端访问） 380

5.6.2  Ingress资源对象详解 391

5.6.3  Ingress策略配置详解 398

5.6.4  Ingress的TLS安全设置 403

5.6.5  Ingress的继任者——Gateway API简介 409

5.7  Kubernetes对IPv4和IPv6双栈功能的支持 412

5.7.1  Kubernetes集群启用IPv4和IPv6双栈功能 412

5.7.2  Pod双栈IP地址配置 415

5.7.3  Service双栈IP地址配置 418

第6章  Master核心组件的运行机制 425

6.1  Kubernetes架构解析 426

6.1.1  以API Server为中心的架构 426

6.1.2  全自动的资源管控能力 428

6.1.3  以开放为基础的演进思路 433

6.1.4  拥抱新技术 435

6.1.5  安全到上 436

6.2  API Server原理解析 439

6.2.1  API Server概述 440

6.2.2  API Server架构解析 446

6.2.3  独特的Kubernetes Proxy API 450

6.2.4  集群功能模块之间的通信 452

6.2.5  API Server网络隔离的设计 454

6.3  Controller Manager原理解析 456

6.3.1  Deployment Controller 459

6.3.2  Node Controller 460

6.3.3  ResourceQuota Controller 463

6.3.4  Namespace Controller 465

6.3.5  Endpoint Controller 466

6.4  Scheduler原理解析 467

6.4.1  Scheduler的调度流程 468

6.4.2  Scheduler Framework 470

6.4.3  Scheduling Profiles 474

6.4.4  深入分析抢占式调度 475

第7章  Node核心组件的运行机制 482

7.1  kubelet运行机制解析 483

7.1.1  资源管理 484

7.1.2  Pod管理 519

7.1.3  资源性能指标API 526

7.1.4  容器运行时管理 529

7.2  kube-proxy运行机制解析 535

7.2.1  *一代Proxy 535

7.2.2  *二代Proxy 537

7.2.3  第三代Proxy 538

7.3  Kubernetes中的垃圾回收机制 539

7.3.1  Pod对象的垃圾回收 539

7.3.2  Job对象的垃圾回收 540

7.3.3  无主对象的垃圾回收 541

7.3.4  容器和镜像的垃圾回收 542

7.3.5  PV对象的垃圾回收 542

7.3.6  Node与Node Lease对象的垃圾回收 544

第8章  Kubernetes运维管理基础 546

8.1  基础集群运维 547

8.1.1  常用运维技巧 547

8.1.2  Node的运维管理 554

8.1.3  PodDisruptionBudgets——出现干扰时的Pod保护机制 559

8.1.4  Pod中的多个容器共享进程命名空间 565

8.1.5  使用CEL校验数据 568

8.2  kustomize的基础操作 572

8.2.1  kustomize概述 572

8.2.2  kustomize的常见例子 573

8.2.3  kustomization的*级用法 576

8.3  Helm的基础操作 580

8.3.1  Helm——应用包管理 580

8.3.2  Helm——Chart仓库 583

8.3.3  Helm——部署应用 586

8.3.4  Helm——应用更新和回滚 590

8.3.5  Helm——卸载应用 593

8.4  集群监控 594

8.4.1  Kubernetes核心组件的性能监控 594

8.4.2  Metrics Server实践 597

8.4.3  Prometheus性能监控平台实践 600

8.4.4  Kubernetes日志管理实践 606

8.4.5  使用Dashboard监控集群资源状态和性能 636

第9章  Kubernetes运维管理进阶 643

9.1  多租户计算资源管理实践 644

9.1.1  集群计算资源的规划 644

9.1.2  多租户资源管理实践 652

9.1.3  Pod的QoS管理实践 667

9.2  基于NUMA亲和性的资源分配管理 671

9.2.1  CPU Manger的配置 672

9.2.2  Memory Manager的配置 676

9.2.3  Topology Manager的配置 677

9.3  Pod的调度管理实践指南 679

9.3.1  基于Node Label的调度策略 679

9.3.2  Node亲和性调度策略 681

9.3.3  Pod间的亲和性与反亲和性调度策略 685

9.3.4  指定Node名称的定向调度策略 692

9.3.5  Taint和Toleration（污点和容忍度）的调度策略 693

9.3.6  Pod Priority Preemption：Pod优先级和抢占调度策略 698

9.3.7  多调度器管理 702

9.3.8  Pod拓扑分布约束（Topology Spread Constraints）调度策略 706

9.4  故障排查指南 715

9.4.1  集群基础故障排查指南 715

9.4.2  应用故障排查指南 722

9.4.3  常见问题指南 727

9.4.4  寻求帮助 732

·龚 正·

HPE*级顾问，拥有二十多年IT从业经验，在云计算、大数据、大型企业级应用等领域拥有丰富的咨询、规划、架构设计和实施经验，负责过多个大型云平台的规划和建设，是电信、金融、互联网等领域的*深行业专家，也是《Kubernetes*威指南：企业级容器云实战》等书作者。

·吴治辉·

*航磐云*深架构师，拥有二十多年软件研发经验，专注于云原生、容器化、企业数字化转型、AI赋能企业应用领域的技术研究和产品研发。拥有丰富的大型项目架构设计经验，是业界少有的具备很强编码能力的*深架构师，也是《ZeroC Ice*威指南》《架构解密：从分布式到微服务》《Kubernetes*威指南：企业级容器云实战》《区块链轻松上手》等书作者。

·闫健勇·

HPE*级项目经理、总架构师，拥有二十多年电信行业系统建设经验，主导了多项电信大型系统的架构设计和管理，对于云计算和大数据在电信行业中的应用拥有丰富的经验，也是《Kubernetes*威指南：企业级容器云实战》等书作者。

Kubernetes今年迎来十周年，项目节奏依然很快，四个月一个版本。很高兴看到《Kubernetes*威指南》持续出版新版本，这对Kubernetes使用者来说是个好消息。

———CNCF（云原生计算基金会）*发者布道者  Donald Liu

为什么我会向大家推荐本书？因为好的技术值得学习，好的图书值得分享。感谢本书作者，没有他们对Kubernetes知识的理解、掌握、实践和总结，我们就只能雾里看花，无法真正理解数云融合的实践价值所在，无法大力推动中国的数字化进程。

———神州数码董事局主席  郭为

《Kubernetes*威指南》是深入了解和掌握Kubernetes技术的*威指南。本书作者自2016年出版《Kubernetes*威指南》的*1版以来，一直紧跟Kubernetes的发展态势，持续更新《Kubernetes*威指南》的内容。这份坚持和信念，令人钦佩！有众多读者高度评价《Kubernetes*威指南》的实用性和专业性，认为其是学习和应用Kubernetes到关重要的资料。希望本书能继续为更多的技术爱好者和从业人员带来帮助和启示。

———用友网络前助理总裁、德勤管理咨询前咨询总监  刘剑锋

Kubernetes是云原生系统中十分重要的控制平面软件，提供了云原生应用必需的各项基础能力。本书详尽地介绍了Kubernetes的基本原理、特性、运维、管理、开发和扩展等内容，是云原生应用软件架构师、开发人员和运维工程师等*可*得的参考书和学习指南。

———Harbor开源云原生制品仓库创始人、《Harbor*威指南》作者  张海宁

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———华为云分布式云原生架构师、《Istio*威指南》作者  张超盟

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———《亿级流量系统架构设计与实战》作者、*级技术专家  李琛轩