Kubernetes容器编排与云原生实践

第一部分：Kubernetes基础架构与核心原理

第1章容器技术的演进与Kubernetes的诞生

1.1 虚拟化技术的三次革命

物理机时代：资源浪费严重，利用率不足15%
虚拟机突破：VMware与Hyper-V实现硬件虚拟化，利用率提升至50%
容器化革命：Docker的UnionFS与Namespaces技术实现进程级隔离，利用率突破80%

1.2 Kubernetes的基因传承

Google Borg揭秘：揭秘支撑Google搜索的百万级容器管理系统
核心设计哲学：声明式API、自主修复、水平扩展的三大支柱
CNCF生态图谱：从Prometheus到Envoy的云原生技术矩阵

第2章 Kubernetes架构深度解析

2.1 控制平面组件详解

API Server：RESTful接口的认证/授权流程（图示OAuth2交互过程）

# 查看API Server请求日志
kubectl logs kube-apiserver-master -n kube-system --tail 100

etcd集群运维：Raft协议实现原理与数据压缩策略
Controller Manager：Deployment控制器状态机流程图解

2.2 工作节点核心组件

Kubelet工作流程：Pod生命周期管理时序图（包含PreStart/PostStop钩子）
CRI运行时对比：Containerd与CRI-O的性能基准测试数据
Kube-proxy进阶：IPVS模式下的负载均衡算法实现

2.3 网络与存储基础设施

CNI插件选型指南：Calico BGP与Flannel VXLAN的吞吐量对比
CSI驱动开发：实现自定义存储插件的六个关键步骤
Ingress控制器：Nginx与Traefik的配置模板差异分析

第二部分：企业级集群部署与配置

第3章多环境部署全攻略

3.1 本地开发环境建设

Minikube调优：CPU/内存分配策略与插件管理

minikube start --driver=docker --cpus=4 --memory=8192 \
--addons=metrics-server,ingress

Kind集群实战：多节点集群配置与镜像预加载技巧
国产化方案：麒麟OS+Kubernetes的兼容性验证报告

3.2 生产集群高可用方案

kubeadm初始化：证书轮换自动化脚本示例

# kubeadm-config.yaml
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta3
kind: ClusterConfiguration
controlPlaneEndpoint: "apiserver.example.com:6443"
apiServer:certSANs:- "10.0.0.100"- "apiserver.example.com"

云厂商方案对比：AWS EKS与阿里云ACK的网络策略差异

第4章安全加固与权限管理

4.1 RBAC深度实践

角色边界定义：限制开发人员命名空间访问的完整示例

# developer-role.yaml
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:namespace: dev
rules:
- apiGroups: [""]resources: ["pods", "services"]verbs: ["get", "list", "create"]

审计日志分析：使用Falco检测异常API调用

4.2 网络策略实战

零信任模型：默认拒绝所有流量的NetworkPolicy配置

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:name: default-deny
spec:podSelector: {}policyTypes:- Ingress- Egress

第三部分：智能运维与高阶特性

第5章 AI驱动的运维革命

5.1 ChatGPT运维场景

智能排障：输入错误日志自动生成排查建议

用户：收到ImagePullBackOff错误，如何排查？
ChatGPT：
1. 检查镜像名称是否正确：kubectl describe pod <pod-name>
2. 验证镜像仓库权限：kubectl create secret docker-registry
3. 测试网络连通性：nc -vz registry.example.com 443

YAML生成：通过自然语言描述创建Deployment模板

5.2 自动化监控体系

Prometheus调优：TSDB存储压缩参数配置
智能告警系统：基于机器学习的历史基线告警

第6章服务网格与可观测性

6.1 Istio进阶实践

金丝雀发布：基于流量权重的渐进式交付

apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
spec:http:- route:- destination:host: reviews.prod.svc.cluster.localweight: 90- destination:host: reviews.canary.svc.cluster.localweight: 10