硬核！阿里内部都在强推的K8S(kubernetes)学习指南，不吃透感觉都对不起我自己

Posted 2021-07-27 Java_宇宁

K8S实现了什么？

从架构设计层面，我们关注的可用性，伸缩性都可以结合k8s得到很好的解决，如果你想使用微服务架构，搭配k8s，真的是完美，再从部署运维层面，服务部署，服务监控，应用扩容和故障处理，k8s都提供了很好的解决方案。

具体来说，主要包括以下几点：

1. 服务发现与调度
2. 负载均衡
3. 服务自愈
4. 服务弹性扩容
5. 横向扩容
6. 存储端挂载

总而言之，k8s可以使我们应用的部署和运维更加方便。

过去几年，以 docker、kubernetes 为代表的容器技术已发展为一项通用技术，BAT、滴滴、京东、头条等大厂，都争相把容器和 k8s 项目作为技术重心，试图“放长线钓大鱼”。

就说阿里吧，目前基本所有业务都跑在云上，其中有一半已迁移到自己定制 kubernetes 集群上。据说，今年计划完成 100% 基于 k8s 集群的业务部署。而服务网格这块儿，在阿里的一些部门（比如蚂蚁金服），已经有线上业务在用了。

这充分说明了容器在当今软件研发领域的地位。所以，掌握容器技术自然成为很多公司在招聘时的重要选项。

这几年K8S也列入了大厂面试必问的一项，比如：

1、K8s架构的组成是什么？
2、容器和主机部署应用的区别是什么？
3、为什么 kubernetes 不能固定 IP 地址？容器网络连不通，该如何 debug？
4、k8s 中 statefulSet 和 operator 到底什么区别？pv 和 pvc 又该怎么用？
5、请你说一下kubenetes针对pod资源对象的健康监测机制？
6、K8s中镜像的下载策略是什么？
7、Service这种资源对象的作用是什么？
8、描述一下pod的生命周期有哪些状态？

这些问题的答案和原理并不复杂。但对初学者来说，很难用一两句话就解释清楚。因为容器技术涉及操作系统、网络、存储、调度、分布式原理等等方方面面的知识，是个名副其实的全栈技术。

而其技术体系里那些“牵一发而动全身”的主线，比如 Linux 进程模型对容器本身的重要意义，“控制器”模式对整个 k8s 项目提纲挈领的作用等等，并不会详细展现在 docker 或 kubernetes 官方文档中，但偏偏就是它们，才是掌握容器技术体系的精髓所在。

在这里分享一份文档，该文档将K8S分为理论和实践两个部分进行讲解，双管齐下，事半功倍，让我们来看看文档内容吧！

理论模块

理解集群控制器

当我们尝试去理解K8S集群工作原理的时候，控制器肯定是一个难点。这是因为控制器有很多，具体实现大相径庭；且控制器的实现用到了一些较为晦涩的机制，不易理解。但是，我们又不能绕过控制器，因为它是集群的“大脑”。

• 控制器原理
• 统一入口
• 控制器
• 控制器管理器
• SharedInformer
• ListWatcher
• 服务控制器
• 路由控制器
  

集群网络详解

阿里云K8S集群网络目前有两种方案，一种是flannel方案，另外一种是基于calico和弹性网卡eni的terway方案。Terway和flannel类似，不同的地方在于，terway支持Pod弹性网卡，以及NetworkPolicy功能。

• 集群网络搭建
• 通信
  

集群伸缩原理

阿里云K8S集群的一个重要特性，是集群的节点可以动态的增加或减少。有了这个特性，集群才能在计算资源不足的情况下扩容新的节点，同时也可以在资源利用率降低的时候，释放节点以节省费用。 这篇文章，我们讨论阿里云K8S集群扩容与缩容的实现原理。

• 节点增加原理
• 手动添加已有节点
• 自动添加已有节点
• 集群扩容
• 自动伸缩
• 节点减少原理
  

认证与调度

在这节中，我们以一个简单的容器化web程序为例，着重分析了客户端怎么样通过Kubernetes集群API Server认证，以及容器应用怎么样被分派到合适节点这两件事情。

• “关在笼子里”的程序
• 双向数字证书验证
• KubeConfig文件
• Pod配置
  

集群服务的三个要点和一种实现

• K8S集群服务的本质是什么
• 自带通信员
• 把服务照进现实
• 过滤器框架
• 节点网络
• 升级过滤器框架
• 用自定义链实现服务的反向代理
  

镜像拉取

• 理解OAuth2.0协议
• Docker扮演的角色
• K8s实现的私有镜像自动拉取
• 阿里云实现的Acr credential helper
  

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实践

读懂这一篇，集群节点不下线

• 需要知道的Kubernetes知识
• 什么是PLEG
• 容器runtime
• Docker Daemon调用栈分析
• Containerd调用栈分析
• 什么是Dbus
• RunC请求Dbus
• Systemd
• Live Debugging
• 问题修复
  

节点下线姊妹篇

• 问题现象
• 止步不前的 PLEG
• 无响应的 Terwayd
  

我们为什么会删除不了集群的命名空间?

• 从集群入口开始
• Controller 在做什么？
• API、Group、Version
• Controller 为什么不能删除命名空间里的资源
• 节点与 Pod 之间的通信
• Route Controller 为什么不工作？
• 集群节点访问云资源
  

阿里云ACK产品安全组配置管理

• 安全组在 ACK 产品中扮演的角色
• 安全组与 ACK 集群网络
• 怎么样管理 ACK 集群的安全组规则
• 限制集群访问外网
• IDC 与集群互访
• 使用新的安全组管理节点
• 典型问题与解决方案
• 使用多个安全组管理集群节点
• 限制集群访问公网或者运营级 NAT 保留地址
• 容器组跨节点通信异常
  

二分之一活的微服务

• 代理与代理的生命周期管理
• 就绪检查的实现
• 控制面和数据面
  

半夜两点Ca证书过期问题处理惨况总结

• 不断重启的 Citadel
• 一般意义上的证书验证
• Citadel 证书体系
  

以上就是这份文档的概况，一次搞懂6个核心原理吃透基础理论，学会6个典型问题的华丽操作，不管是架构师还是开发者，又或是运维，都能够从中学到不少。

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