Kubernetes权威指南：从Docker到Kubernetes实践全接触（第
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作者龚正等
出版社电子工业出版社
ISBN9787121479274
出版时间2024-07
装帧平装
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定价169元
货号1203287567
上书时间2024-09-05
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目录
第1章 Kubernetes入门1
1.1 了解Kubernetes2
1.2 了解Kubernetes中的资源对象3
1.3 了解Kubernetes集群5
1.3.1 Master5
1.3.2 Node5
1.4 了解Kubernetes应用11
1.4.1 Service与Pod11
1.4.2 Label与Label Selector15
1.4.3 Pod与Deployment18
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 emptyDir34
1.5.2 hostPath35
1.5.3 公有云Volume35
1.5.4 其他类型的Volume36
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
第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kubectl50
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Master53
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Pod112
3.1 Pod定义详解113
3.2 Pod的基本用法118
3.3 静态Pod124
3.4 Pod容器共享Volume126
3.5 Pod的配置管理128
3.5.1 ConfigMap概述128
3.5.2 创建ConfigMap129
3.5.3 在Pod中使用ConfigMap144
3.5.4 ConfigMap的可选设置151
3.5.5 使用ConfigMap时的条件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Pod213
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306
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Service312
5.1 Service定义详解313
5.2 Service的概念和原理315
5.2.1 Service和Endpoint概述315
5.2.2 Service的负载均衡机制320
5.2.3 Service的多端口设置325
5.2.4 将外部服务定义为Service326
5.2.5 Service的类型327
5.2.6 Headless Service335
5.2.7 为服务设置外部IP地址338
5.2.8 Service支持的网络协议338
5.2.9 Kubernetes的服务发现机制340
5.2.10 端点分片342
5.2.11 拓扑感知路由机制347
5.3 DNS服务搭建和配置指南350
5.3.1 修改每个Node上kubelet的DNS启动参数352
5.3.2 部署CoreDNS服务352
5.3.3 服务名的DNS解析356
5.3.4 CoreDNS的配置说明358
5.4 Node本地DNS缓存服务搭建和配置指南360
5.5 Service和Pod的DNS域名相关特性367
5.5.1 Service的DNS域名368
5.5.2 Pod的DNS域名370
5.5.3 Pod自定义hostname和subdomain371
5.5.4 FQDN格式的Pod主机名设置374
5.5.5 Pod的DNS策略375
5.5.6 Pod中的自定义DNS配置376
5.5.7 Windows Node的DNS解析机制说明377
5.6 Ingress 7层路由机制378
5.6.1 一个完整的例子（Ingress Controller+Ingress策略+客户端访问）379
5.6.2 Ingress资源对象详解390
5.6.3 Ingress策略配置详解397
5.6.4 Ingress的TLS安全设置402
5.6.5 Ingress的继任者――Gateway API简介408
5.7 Kubernetes对IPv4和IPv6双栈功能的支持411
5.7.1 Kubernetes集群启用IPv4和IPv6双栈功能411
5.7.2 Pod双栈IP地址配置414
5.7.3 Service双栈IP地址配置417
第6章 Master核心组件的运行机制423
6.1 Kubernetes架构解析424
6.1.1 以API Server为中心的架构424
6.1.2 全自动的资源管控能力426
6.1.3 以开放为基础的演进思路431
6.1.4 拥抱新技术433
6.1.5 安全至上434
6.2 API Server原理解析437
6.2.1 API Server概述438
6.2.2 API Server架构解析444
6.2.3 独特的Kubernetes Proxy API448
6.2.4 集群功能模块之间的通信450
6.2.5 API Server网络隔离的设计452
6.3 Controller Manager原理解析454
6.3.1 Deployment Controller457
6.3.2 Node Controller458
6.3.3 ResourceQuota Controller461
6.3.4 Namespace Controller463
6.3.5 Endpoint Controller464
6.4 Scheduler原理解析465
6.4.1 Scheduler的调度流程466
6.4.2 Scheduler Framework468
6.4.3 Scheduling Profiles472
6.4.4 深入分析抢占式调度473
第7章 Node核心组件的运行机制480
7.1 kubelet运行机制解析481
7.1.1 资源管理482
7.1.2 Pod管理517
7.1.3 性能指标API524
7.1.4 容器运行时管理527
7.2 kube-proxy运行机制解析533
7.2.1 第一代Proxy533
7.2.2 第二代Proxy535
7.2.3 第三代Proxy536
7.3 Kubernetes中的垃圾回收机制537
7.3.1 Pod对象的垃圾回收537
7.3.2 Job对象的垃圾回收538
7.3.3 无主对象的垃圾回收539
7.3.4 容器和镜像的垃圾回收540
7.3.5 PV对象的垃圾回收540
7.3.6 Node与Node Lease对象的垃圾回收542
第8章 Kubernetes运维管理基础544
8.1 基础集群运维545
8.1.1 常用运维技巧545
8.1.2 Node的运维管理552
8.1.3 PodDisruptionBudget――出现干扰时的Pod保护机制557
8.1.4 Pod中的多个容器共享进程命名空间563
8.1.5 使用CEL校验数据566
8.2 kustomize的基础操作570
8.2.1 kustomize概述570
8.2.2 kustomize的常见例子571
8.2.3 kustomization的高级用法574
8.3 Helm的基础操作578
8.3.1 Helm――应用包管理578
8.3.2 Helm――Chart仓库581
8.3.3 Helm――部署应用584
8.3.4 Helm――应用更新和回滚588
8.3.5 Helm――卸载应用591
8.4 集群监控592
8.4.1 Kubernetes核心组件的性能监控592
8.4.2 Metrics Server实践595
8.4.3 Prometheus性能监控平台实践598
8.4.4 Kubernetes日志管理实践604
8.4.5 使用Dashboard监控集群资源状态和性能634
第9章 Kubernetes运维管理进阶641
9.1 多租户计算资源管理实践642
9.1.1 集群计算资源的规划642
9.1.2 多租户资源管理实践650
9.1.3 Pod的QoS管理实践665
9.2 基于NUMA亲和性的资源分配管理669
9.2.1 CPU Manger的配置670
9.2.2 Memory Manager的配置674
9.2.3 Topology Manager的配置675
9.3 Pod的调度管理实践指南677
9.3.1 基于Node Label的调度策略677
9.3.2 Node亲和性调度策略679
9.3.3 Pod间的亲和性与反亲和性调度策略683
9.3.4 指定Node名称的定向调度策略690
9.3.5 Taint和Toleration（污点和容忍度）的调度策略691
9.3.6 Pod Priority Preemption：Pod优先级和抢占调度策略696
9.3.7 多调度器管理700
9.3.8 Pod拓扑分布约束（Topology Spread Constraints）调度策略704
9.4 故障排查指南713
9.4.1 集群基础故障排查指南713
9.4.2 应用故障排查指南720
9.4.3 常见问题指南725
9.4.4 寻求帮助730
内容摘要
本书是《Kubernetes权威指南：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。第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。第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等高级特性。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。
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