K8s技术介绍教学课件

汇报人：XXK8s技术介绍目录01.K8s技术概述02.K8s架构原理03.K8s集群管理04.K8s实践应用05.K8s安全机制06.K8s的未来趋势K8s技术概述01K8s的定义与起源K8s由Google主导，结合了社区的反馈和贡献，形成了一个强大的容器编排平台。开源社区的贡献03K8s的架构受到Google内部使用的borg系统启发，borg是Kubernetes的前身。Google的borg系统影响02Kubernetes简称K8s，"K"和"s"之间有8个字母，代表"ubernete"，由Google开源。Kubernetes的命名由来01核心功能与优势Kubernetes通过声明式配置和自动扩展机制，简化了应用的部署和管理，提高了效率。01自动化部署与扩展K8s内置服务发现和负载均衡功能，使得容器间通信更加高效，增强了应用的可用性。02服务发现与负载均衡Kubernetes能够自动重启失败的容器、替换和重新调度到健康节点上，确保应用的持续运行。03自我修复机制应用场景分析01Kubernetes通过Pods和Services支持微服务架构，助力企业实现服务的快速部署和弹性伸缩。02K8s自动化部署容器应用，管理应用生命周期，确保应用的高可用性和故障自愈。03Kubernetes支持跨云部署，允许用户在不同云平台间迁移和扩展应用，提高业务的灵活性和可靠性。微服务架构支持自动化部署与管理跨云环境部署K8s架构原理02核心组件介绍kube-apiserver作为K8s的控制平面核心，kube-apiserver处理集群的REST操作，是集群管理的入口。kube-controller-manager运行控制器进程，包括节点控制器、端点控制器、命名空间控制器等，确保集群状态符合预期。etcdkube-scheduleretcd是一个轻量级、分布式的键值存储系统，用于存储K8s集群的所有数据，保证了数据的一致性和可靠性。负责调度Pod到合适的节点上运行，考虑资源需求、硬件/软件/策略约束等因素。工作原理与流程K8s通过控制器管理Pod的创建、调度和终止，确保应用的高可用性和弹性。Pod生命周期管理01K8s使用Service资源实现服务发现和负载均衡，自动分配内部或外部访问Pod的流量。服务发现与负载均衡02K8s的HorizontalPodAutoscaler根据CPU使用率等指标自动调整Pod数量，以应对负载变化。自动扩缩容03高可用性设计K8s通过部署多个主节点实现高可用，确保即使一个主节点故障，系统仍能正常运行。多主节点架构0102K8s监控Pod状态，当Pod失败时，自动在其他节点上重新创建Pod，保证服务不中断。Pod自动恢复机制03使用持久化存储解决方案，如PV和PVC，确保数据在节点故障时不会丢失，提高数据可靠性。持久化存储K8s集群管理03集群搭建与配置根据业务需求选择CPU、内存等硬件资源，确保集群性能满足应用负载。选择合适的硬件资源01设置Pod网络和Service网络，确保集群内部和外部的通信顺畅无阻。配置网络通信02在所有节点上安装kubelet、kube-proxy等核心组件，为集群管理打下基础。安装Kubernetes组件03配置持久化存储，如NFS、Ceph等，保证数据的稳定性和可靠性。设置存储解决方案04配置TLS证书和RBAC权限，确保集群通信和操作的安全性。安全配置与认证05资源调度与管理K8s调度器根据资源需求、节点资源容量等因素，自动将Pod调度到合适的节点上。调度器的决策过程K8s的自动伸缩功能可以根据负载动态调整Pod数量，优化资源使用率。自动伸缩机制通过定义资源配额，管理员可以限制命名空间内资源的使用，确保资源合理分配。资源配额管理K8s根据Pod的资源请求和限制，将Pod分为不同的服务质量等级，以优化资源分配。服务质量(QoS)分类集群监控与日志使用Prometheus和Grafana组合，实时监控K8s集群的CPU、内存使用情况，确保资源合理分配。集群性能监控01利用ELK（Elasticsearch,Logstash,Kibana）堆栈，收集容器日志，便于快速定位问题和性能分析。日志收集与分析02集成Alertmanager，根据预设阈值自动发送告警，及时响应集群异常状态，保障服务稳定性。告警机制设置03K8s实践应用04容器化部署流程创建Dockerfile以定义应用的容器镜像，包括基础镜像、依赖安装和应用配置。编写Dockerfile使用Docker命令或CI/CD工具构建应用的容器镜像，并进行测试确保无误。构建容器镜像将构建好的容器镜像推送到镜像仓库，如DockerHub或私有仓库，以便部署时使用。推送镜像至仓库容器化部署流程01创建Kubernetes部署配置文件，定义容器的副本数、资源需求和环境变量等。编写部署配置文件02通过kubectl命令或KubernetesDashboard应用配置文件，实现容器的部署和后续的滚动更新、扩缩容等管理操作。应用部署与管理微服务架构实践在微服务架构中，将大型单体应用拆分为多个小型服务，每个服务负责一部分业务逻辑。01服务拆分策略使用Kubernetes的Service和Endpoint资源，实现服务间的动态发现和注册，提高系统的灵活性。02服务发现与注册微服务架构实践01负载均衡与弹性伸缩通过Kubernetes的Ingress和HPA（HorizontalPodAutoscaler），实现服务的负载均衡和自动伸缩。02持续集成与持续部署（CI/CD）集成Jenkins、GitLabCI等工具，实现微服务的自动化测试和部署，加快开发到生产环境的流程。持续集成与持续部署在K8s中，自动化测试流程确保代码变更后立即进行测试，提高软件质量。自动化测试流程利用K8s的蓝绿部署，可以无缝切换新旧版本应用，确保服务的高可用性。蓝绿部署策略K8s支持滚动更新，允许逐步替换旧的Pod实例，减少部署过程中的风险。滚动更新机制K8s的版本控制功能使得每次部署都有记录，便于出现问题时快速回滚到稳定版本。版本控制与回滚K8s安全机制05认证授权机制通过Pod安全上下文设置，可以限制容器运行时的权限，防止恶意代码执行和资源滥用。安全上下文配置03RBAC允许管理员根据用户角色分配权限，实现对Kubernetes资源的细粒度访问控制。基于角色的访问控制02K8s通过TLS证书为集群组件间通信提供身份验证，确保数据传输的安全性。使用证书进行认证01网络安全策略K8s通过NetworkPolicy资源定义，允许用户指定哪些Pod可以相互通信，实现细粒度的网络访问控制。网络策略定义通过定义Ingress和Egress规则，网络策略可以限制外部对集群内部Pod的访问，增强安全性。限制外部访问利用网络策略，可以隔离不同应用或服务的Pod，确保敏感数据只在授权的Pod间传输。隔离Pod通信010203数据加密与保护K8s通过Secrets对象存储敏感信息，如密码、OAuth令牌和ssh密钥，确保数据在集群中安全传输和存储。使用Secrets进行敏感数据管理利用K8s的网络策略，管理员可以定义规则来控制Pod间的通信，实现网络层面的微分段，增强安全性。网络策略实现微分段数据加密与保护01基于角色的访问控制（RBAC）允许管理员定义用户权限，确保只有授权用户才能访问K8s资源。02K8s集群的审计日志记录功能可以追踪用户行为和系统事件，帮助管理员监控和调查安全事件。使用RBAC进行访问控制审计日志记录K8s的未来趋势06技术发展动态K8s正与AI技术融合，通过机器学习优化资源调度和故障预测，提高集群管理智能化水平。集成人工智能01随着边缘计算的兴起，K8s正扩展其功能以支持边缘节点，使分布式应用部署更加灵活高效。边缘计算支持02K8s社区正致力于加强安全特性，如网络策略、角色访问控制等，以应对日益复杂的云环境安全挑战。云原生安全增强03社区与生态建设K8s社区鼓励开发者贡献代码，通过PullRequest的方式共同推动项目发展，如CNCF的KubeEdge项目。开源社区的贡献K8s与各大云服务提供商合作，如AWS、Azure和阿里云，共同打造云原生应用生态。合作伙伴生态为了普及K8s知识，社区提供认证课程和考试，如CertifiedKubernetesAdministrator(CKA)。培训与认证K8s社区推动特定行业解决方案的开发，如金融、医疗等行业的容器化部署和管理。行业解决方案企业级应用展望随着企业IT架构的演变，K8s将更广泛地应用于混合云环境中，实现跨云资源的统一管理和调度。01K8s在混合云环境中的应用