第16单元 Kubernetes资源管理

第16单元教学设计单元标题Kubernetes资源管理制订人单位制订日期课程性质学时授课班级授课时间授课地点任务描述在企业容器化应用部署场景中，Kubernetes作为主流容器编排平台，需高效管理各类资源。本次任务要求学生在已搭建好的Kubernetes集群环境下，完成Pod、Deployment和Service资源的创建与管理。学生需理解各类资源的定义与作用，掌握通过YAML文件或命令行创建、配置和管理这些资源的方法，实现容器化应用的部署、扩缩容、负载均衡及服务暴露，解决应用高可用和可扩展的问题。教学目标能力（技能）目标知识目标素质目标能够根据应用需求编写正确的Pod定义文件，并使用kubectl工具创建、查看和删除Pod。熟练运用Deployment资源实现应用的部署与管理，包括创建、扩缩容、更新和回滚操作。能够根据业务场景选择合适的Service类型，创建Service资源为应用提供稳定访问入口。具备排查Pod、Deployment和Service资源配置错误及运行故障的能力。理解Kubernetes中Pod、Deployment、Service等核心资源的概念、作用及相互关系。掌握Pod定义文件（YAML）的结构与常用字段配置，如容器镜像、端口映射、环境变量等。熟悉Deployment资源的特性，理解其如何实现Pod的副本管理、滚动更新与回滚机制。了解Service资源的四种类型（ClusterIP、NodePort、LoadBalancer、ExternalName）及其适用场景。培养学生严谨的技术思维，在编写资源定义文件时注重语法规范与配置细节。提升学生的问题解决能力，通过分析资源状态和日志信息定位并解决实际问题。增强学生的团队协作意识，在小组实践中分工协作完成复杂应用的资源编排。激发学生对云计算前沿技术的探索热情，鼓励关注Kubernetes资源管理的高级特性与最佳实践。重点难点重点：Pod、Deployment和Service资源的定义与创建方法。难点：YAML文件的结构化编写与语法规范。应具备的相关知识熟练使用windows和Linux操作系统教学辅助材料电子教室、超星学习通、教学课件、教学素材、教材等参考资料教材《虚拟化技术项目式教程》及相关网络资源；需要说明的其他问题软件：Centos7、VMwareWorkstation、docker安装包、kubernetes安装包步骤教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配复习提问回顾Kubernetes集群搭建流程与核心组件功能，提问：1.KubernetesMaster节点包含哪些核心组件？2.如何查看集群中所有节点状态？3.简述kubeadminit命令的作用。通过提问引导学生回顾旧知，为资源管理学习铺垫。问答法、回顾法课堂口头提问、PPT展示复习要点认真聆听10课程思政讲述国产容器云平台（如华为云CCE、阿里云ACK）在Kubernetes技术上的创新与应用案例，强调自主可控技术的重要性。引导学生树立技术创新意识，鼓励参与开源社区贡献，为我国云计算产业发展助力。 讲授法、案例分析法多媒体展示相关案例认真聆听发表看法10情境引入展示某电商平台微服务架构容器化部署的场景视频，提出问题：1.如何确保数百个微服务容器的高可用部署？2.如何实现容器间的服务发现与负载均衡？3.如何在不中断服务的情况下更新应用版本？引出Kubernetes资源管理的必要性。情境教学法、案例教学法多媒体展示情境和案例观看情境案例发表看法20任务分析将任务拆解为三个子任务：1.Pod创建与基础管理2.Deployment资源应用与扩缩容3.Service资源配置与服务暴露分析各子任务的实现路径，明确学习重点与操作步骤。任务驱动法、分析法PPT展示任务认真聆听积极讨论10任务实施1.Pod创建与管理：（1）讲解Pod基础概念与单容器、多容器Pod模型（2）演示PodYAML文件编写（nginx-pod.yaml）：yaml<br>apiVersion:v1<br>kind:Pod<br>metadata:<br>name:nginx-pod<br>labels:<br>app:nginx<br>spec:<br>containers:<br>-name:nginx<br>image:nginx:1.14.2<br>ports:<br>-containerPort:80<br>（3）使用kubectl创建、查看、删除Pod（4）学生实践：创建自定义Pod并验证运行状态2.Deployment创建与管理：（1）对比Deployment与Pod的关系，讲解控制器模式（2）演示DeploymentYAML文件编写（nginx-deployment.yaml）：yaml<br>apiVersion:apps/v1<br>kind:Deployment<br>metadata:<br>name:nginx-deployment<br>spec:<br>replicas:3<br>selector:<br>matchLabels:<br>app:nginx<br>template:<br>metadata:<br>labels:<br>app:nginx<br>spec:<br>containers:<br>-name:nginx<br>image:nginx:1.14.2<br>ports:<br>-containerPort:80<br>（3）执行kubectl命令完成Deployment创建、扩缩容、更新、回滚操作（4）学生实践：完成Deployment全生命周期管理3.Service创建与管理：（1）对比四种Service类型的区别与应用场景（2）演示ClusterIP和NodePort类型Service创建（3）通过Service访问Pod应用（4）学生实践：为应用配置合适的Service类型4.综合实践与答疑：（1）分组完成WordPress应用的Pod+Deployment+Service组合部署（2）教师巡回指导，解答技术问题演示法、实践指导法教师机广播演示、学生机实践操作认真观看教师演示按照步骤进行操作60任务归纳通过思维导图梳理Pod、Deployment、Service的关系与操作要点：1.Pod是Kubernetes最小部署单元2.Deployment管理Pod生命周期，实现高可用3.Service为Pod提供稳定访问入口提问巩固：1.Deployment如何保证应用高可用？2.什么场景下选择NodePort类型Service？讨论法、归纳法积极参与讨论分享自己的操作经验和体会20任务扩展1.探索StatefulSet资源管理有状态应用2.实践Ingress资源实现HTTP路由3.研究HorizontalPodAutoscaler（HPA）实现自动扩缩容学生自主选择扩展任务，查阅资料并实践，提交简要报告。启发法、探究法布置任务、提供相关学习资源认真聆听扩展任务要求20课程小结总结本节课核心内容：1.掌握Pod、Deployment、Service的创建与管理2.理解资源间的层级关系与协作机制3.能够完成简单应用的Kubernetes部署强调Kubernetes资源管理在云原生架构中的重要性，鼓励学生持续探索高级特性。讲授法、评价法课堂讲授口头评价认真聆听教师总结反思自己在课程中的表现10教学回顾在本次教学中，