Kubernetes实战

√ 一本围绕实战讲解Kubernetes如何落地的书

√ Kubernetes代表第三代 PaaS 技术尖端水平

√ 从基础架构到生态，*面解读容器集群管理

√ 集网络、存储、调度、大规模多示例于一身

Docker的流行激活了一直不温不火的 PaaS，随之而来的是各类 Micro-PaaS的出现，Kubernetes是其中*具代表性的一员，它是 Google多年大规模容器管理技术的开源版本。越来越多的企业被迫面对互联网规模所带来的各类难题，而 Kubernetes以其优秀的理念和设计正在逐步形成新的技术标准，对于任何领域的运营总监、架构师和软件工程师来说，都是突破机会。《Kubernetes实战》以理论加实战的模式，结合大量案例由浅入深地讲解了 Kubernetes的各个方面，包括平台架构、基础核心功能、网络、安*和资源管理以及整个生态系统的组成，旨在帮助读者*面深入地掌握 Kubernetes+Docker的底层技术堆栈。

吴龙辉 网宿科技云计算架构师，负责云平台的设计和研发工作。活跃于CloudFoundry、Docker、Kubernetes等开源社区，致力于云计算PaaS的研究，拥有丰富的云计算实践经验。

容器技术的发展带来新变革，这也是DockOne.io社区创立的重要因素。在这个新技术的交流平台中，对于Kubernetes的讨论是非常活跃的。本书是一本理论与实践密切结合的书籍，作者有着丰富的实战经验，无论是初学者还是资深用户，都能够从书中获取知识与技能。相信这本书能在推动Kubernetes在国内的发展中起到重要作用！

——DockOne.io发起人 李颖杰

如果IaaS是云的*一次世界大战，那么PaaS即将迎来云的第二次世界大战。IaaS单纯改变基础设施资源的供给方式，PaaS将*面变革IT开发和运维的生产流程。本书详细介绍了第三代PaaS代表技术之一的Kubernetes，深入浅出，值得一读。

——资深运维从业者，杭州云霁科技有限公司CEO 智锦

容器无疑是下一个技术热点，容器相关的图书也出了不少，但是这些书中侧重原理及代码的较多，侧重实践性的比较稀缺。《Kubernetes实战》这本书填补了这方面的空白。技术在生产环境落地才能带来收益，目前许多公司正在如火如荼地推行容器技术，《Kubernetes实战》这本书出现得非常及时，相信通过这本书精湛的理论讲述及丰富的案例，可以让大家少走许多弯路。

——《深度实践KVM》作者 肖力

Kubernetes作为优秀的开源容器集群管理系统从出现后便备受青睐，IT巨头的支持，架构师的实践，让Kubernetes不断完善并快速成长。本书结合实战案例系统地讲解了Kubernetes的方方面面，从基础架构到生态系统，有助于快速掌握Kubernetes并运用到实践中，推*阅读。

——网宿CDN运维总监 吴振永

作为Google系的开源软件，Kubernetes在开源之时就备受关注。InfoQ也在很早之前就开始向社区普及推广Kubernetes的架构和实践。本书就Kubernetes的架构、组件、网络、应用等内容做了详细介绍，先从为什么有Kubernetes开始，接着讲它是什么，以及如何使用，由浅入深，渐入佳境，推*阅读。

——InfoQ主编 郭蕾

在当前云计算这股PaaS攻占IaaS的大潮流中，轻量级容器技术以及轻量级云平台，已然成为绝对的主角。其实单从技术上说，理解Docker容器不难，而要将网络、存储、调度、大规模多实例的应用管理及微服务框架统一在一起，则需要一个非常优秀的架构。Kubernetes作为Google多年大规模容器管理技术的开源版，非常值得大家学习借鉴。本书不仅可以作为Kubernetes入门的优秀指导，更难能可贵的是，它对于涉及的特定概念及操作细节都描述得非常细致，可以有效地解决实际使用中遇到的问题，非常适合作为Kubernetes的使用手册常备。在这里也希望该书可以引导读者更深一步地去开发构建适合自己的云平台。

——华为PaaS平台架构师 唐盛军

第 1部分 Kubernetes基础篇

第 1章 Kubernetes介绍 2

11为什么会有 Kubernetes 2

111云计算大潮 2

112不温不火的 PaaS 5

113 Docker的逆袭 5

12 Kubernetes 是什么 7

13 Kubernetes的发展历史 8

14 Kubernetes的核心概念 9

141 Pod 9

142 Replication Controller 9

143 Service 9

144 Label 9

145 Node 9

第 2章 Kubernetes的架构和部署 10

21 Kubernetes的架构和组件 10

22 部署 Kubernetes 13

221环境准备 14

222 运行 Etcd 15

223 获取 Kubernetes发布包 16

224 运行 Kubernetes Master组件 16

225 运行 Kubernetes Node组件 17

226 查询 Kubernetes的健康状态 18

227 创建 Kubernetes覆盖网络 19

23 安装 Kubernetes扩展插件 22

231 安装 Cluster DNS 23

232 安装 Cluster Monitoring 28

233 安装 Cluster Logging 36

234 安装 Kube UI 43

第 3章 Kubernetes快速入门 46

31示例应用 Guestbook 46

32准备工作 47

33 运行 Redis 48

331 创建 Redis Master Pod 48

332 创建 Redis Master Service 49

333 创建 Redis Slave Pod 51

334 创建 Redis Slave Service 53

34 运行 Frontend 54

341 创建 Frontend Pod 54

342 创建 Frontend Service 57

35 设置 Guestbook外网访问 57

36 清理 Guestbook 59

第 4章 Pod 60

41国际惯例的 Hello World 60

42 Pod的基本操作 62

421 创建 Pod 62

422 查询 Pod 62

423 删除 Pod 65

424 更新 Pod 65

43 Pod与容器 65

431 镜像 66

432启动命令 69

433环境变量 70

434 端口 72

435数据持久化和共享 73

44 Pod的网络 74

45 Pod的重启策略 75

46 Pod的状态和生命周期 77

461容器状态 77

462 Pod的生命周期阶段 78

463生命周期回调函数 79

47自定义检查 Pod 81

471 Pod的健康检查 83

472 Pod的准备状况检查 84

48 调度 Pod 85

49问题定位指南 87

491事件查询 88

492日志查询 88

493 Pod的临终遗言 89

494远程连接容器 90

第 5章 Replication Controller 92

51持续运行的 Pod 92

52 Pod模板 94

53 Replication Controller和 Pod的关联 96

54弹性伸缩 99

55自动伸缩 101

56滚动升级 104

57 Deployment 107

58一次性任务的 Pod 112

第 6章 Service 114

61 Service代理 Pod 114

62 Service的虚拟 IP 118

63服务代理 119

64服务发现 123

641环境变量 124

642 DNS 125

65 发布 Service 128

651 NodePort Service 128

652 LoadBalancer Service 129

653 Ingress 130

第 7章 数据卷 134

71 Kubernetes数据卷 134

72本地数据卷 135

721 EmptyDir 135

722 HostPath 136

73网络数据卷 137

731 NFS 137

732 iSCSI 138

733 GlusterFS 140

734 RBD（Ceph Block Device） 141

735 Flocker 142

736 AWS Elastic Block Store 143

737 GCE Persistent Disk 144

74 Persistent Volume和 Persistent Volume Claim 145

741 创建 Persistent Volume 147

742 创建 Persistent Volume Claim 149

75信息数据卷 151

751 Secret 151

752 Downward API 153

753 Git Repo 155

第 8章 访问 Kubernetes API 157

81 API对象与元数据 157

82如何访问 Kubernetes API 159

83使用命令行工具 kubectl 160

831 配置 Kubeconfig 161

832 Kubernetes操作 163

833 API对象操作 164

834 Pod操作 168

835 Replication Controller操作 169

836 Service操作 170

第 2部分 Kubernetes高级篇

第 9章 Kubernetes网络 172

91 Docker网络模型 172

92 Kubernetes网络模型 173

93容器间通信 174

94 Pod间通信 176

941 Flannel实现 Kubernetes覆盖网络 177

942 使用 Open vSwitch实现 Kubernetes覆盖网络 180

95 Service到 Pod通信 183

951 Userspace模式 184

952 Iptables模式 186

第 10章 Kubernetes安全 189

101 Kubernetes安全原则 189

102 Kubernetes API的安全访问 189

1021 HTTPS 190

1022认证与授权 191

1023 准入控制 Admission Controller 194

103 Service Account 195

1031 使用默认 Service Account 196

1032创建自定义 Service Account 199

1033 Service Account添加 Image Pull Secret 201

104容器安全 202

1041 Linux Capability 202

1042 SELinux 204

105 多租户 204

第 11章 Kubernetes资源管理 206

111 Kubernetes资源模型 206

112资源请求和限制 207

113 Limit Range 210

114 Resource Quota 215

第 12章 管理和运维 Kubernetes 219

121 Daemon Pod 219

1211 Static Pod 219

1212 Daemon Set 221

122 Kubernetes的高可用性 222

123平台监控 224

1231 cAdvisor 224

1232 Heapster 228

124平台日志 230

125垃圾清理 234

1251 镜像清理 235

1252 容器清理 235

126 Kubernetes的 Web界面 235

第 3部分 Kubernetes生态篇

第 13章 CoreOS 240

131 CoreOS介绍 240

132 CoreOS工具链 241

1321 Etcd 241

1322 Flannel 241

1323 Rocket 241

1324 Systemd 241

1325 Fleet 241

133 CoreOS实践 242

1331 安装 CoreOS 242

1332 使用 CoreOS运行 Kubernetes 245

第 14章 Etcd 247

141 Etcd介绍 247

142 Etcd的结构 248

1421 Client-to-Server 249

1422 Peer-to-Peer 250

143 Etcd实践 250

1431 运行 Etcd 250

1432 Etcd集群化 251

1433 Etcd Proxy模式 258

1434 Etcd的安全模式 259

第 15章 Mesos 262

151 Mesos介绍 262

152 Mesos的架构 263

153 Marathon和 K8SM介绍 264

1531 Marathon 264

1532 K8SM 265

154 Mesos实践 266

1541 运行 Mesos 266

1542 运行 Marathon 268

1543 运行 K8SM 270

容器技术的发展带来新变革，这也是DockOne.io社区创立的重要因素。在这个新技术的交流平台中，对于Kubernetes的讨论是非常活跃的。本书是一本理论与实践密切结合的书籍，作者有着丰富的实战经验，无论是初学者还是资深用户，都能够从书中获取知识与技能。相信这本书能在推动Kubernetes在国内的发展中起到重要作用！

——DockOne.io发起人 李颖杰

如果IaaS是云的第一次世界大战，那么PaaS即将迎来云的第二次世界大战。IaaS单纯改变基础设施资源的供给方式，PaaS将全面变革IT开发和运维的生产流程。本书详细介绍了第三代PaaS代表技术之一的Kubernetes，深入浅出，值得一读。

——资深运维从业者，杭州云霁科技有限公司CEO 智锦

容器无疑是下一个技术热点，容器相关的图书也出了不少，但是这些书中侧重原理及代码的较多，侧重实践性的比较稀缺。《Kubernetes实战》这本书填补了这方面的空白。技术在生产环境落地才能带来收益，目前许多公司正在如火如荼地推行容器技术，《Kubernetes实战》这本书出现得非常及时，相信通过这本书精湛的理论讲述及丰富的案例，可以让大家少走许多弯路。

——《深度实践KVM》作者 肖力

Kubernetes作为优秀的开源容器集群管理系统从出现后便备受青睐，IT巨头的支持，架构师的实践，让Kubernetes不断完善并快速成长。本书结合实战案例系统地讲解了Kubernetes的方方面面，从基础架构到生态系统，有助于快速掌握Kubernetes并运用到实践中，推荐阅读。

——网宿CDN运维总监 吴振永

作为Google系的开源软件，Kubernetes在开源之时就备受关注。InfoQ也在很早之前就开始向社区普及推广Kubernetes的架构和实践。本书就Kubernetes的架构、组件、网络、应用等内容做了详细介绍，先从为什么有Kubernetes开始，接着讲它是什么，以及如何使用，由浅入深，渐入佳境，推荐阅读。

——InfoQ主编 郭蕾

在当前云计算这股PaaS攻占IaaS的大潮流中，轻量级容器技术以及轻量级云平台，已然成为绝对的主角。其实单从技术上说，理解Docker容器不难，而要将网络、存储、调度、大规模多实例的应用管理及微服务框架统一在一起，则需要一个非常优秀的架构。Kubernetes作为Google多年大规模容器管理技术的开源版，非常值得大家学习借鉴。本书不仅可以作为Kubernetes入门的优秀指导，更难能可贵的是，它对于涉及的特定概念及操作细节都描述得非常细致，可以有效地解决实际使用中遇到的问题，非常适合作为Kubernetes的使用手册常备。在这里也希望该书可以引导读者更深一步地去开发构建适合自己的云平台。

——华为PaaS平台架构师 唐盛军

随着互联网技术在各领域的广泛应用，所产生的海量数据催生了大数据的诞生。而对于数据中心的需求激活了云计算井喷式的发展，一时间大数据和云计算成为各个企业争夺的战略高地。

在云计算领域的服务模式中，IaaS和 SaaS模式已经趋于成熟，因此 PaaS就成了全球各大 IT巨头和初创公司的焦点，其中的竞争异常激烈。大量的 PaaS平台出现，又很快被淘汰，整个行业发生着巨大的迭代更替。正所谓物竞天择，在这样一个激荡变化的背景下，以 Docker为代表的容器技术脱颖而出并极速发热，风头无两，大多数主流云厂商已经宣布提供对 Docker及其生态系统的支持。容器技术具备融合 DevOps的敏捷特性，给云计算市场特别是 PaaS市场带来了新的变革力量， Kubernetes就是新一轮变革中产生的一个代表性产品。

Kubernetes是 Google开源的容器集群管理系统，它对于容器运行时、编排、常规服务都抽象设计出了准确完整的 API，并以此建立起一个开放开源的系统，符合企业化需求，每家企业都可以以此搭建出自动化和标准化的底层平台，以优化研发和运营效率。 Kubernetes可以说是 Google借助着容器领域的爆发，对于其巨大规模数据中心管理的丰富经验的一次实践，旨在建立新的技术业界标准。

展望未来，我们认为将有更多的企业被迫面对互联网规模所带来的各类难题， Kubernetes和 Docker技术可以提供应对这些挑战的解决方案。而随着更多企业的加入，会有更多的人以协作方式构建出更强大的技术堆栈和更多的创新成果，整个行业将朝着更好的方向持续迈进，对此我们乐观其成。

本书特点

本书采用的是理论加实战的模式，结合大量案例由浅入深讲解 Kubernetes的各个方面，包括平台架构、基础核心功能、网络、安全和资源管理，以及整个生态系统的组成。技术信息完全来源于 Kubernetes开源社区的文档、代码的提炼和总结。本书涉及的 Kubernetes内容与官方昀新版本同步，包含昀新版本的所有新特性说明，并且因为 Kubernetes同 Docker深度集成，所以本书也会阐述 Docker相关的技术话题。

本书的读者对象

本书适用于希望学习和使用 Kubernetes以及正在寻找管理数据中心解决方案的软件工程师和架构师，同时本书可以作为 Docker的高级延伸书籍，用于搭建基于 Kubernetes+Docker的 PaaS平台，实践 DevOps。

本书的组织结构

本书在组织结构上分成三部分：Kubernetes基础篇、 Kubernetes高级篇和 Kubernetes生态篇。基础篇可帮助读者认识 Kubernetes，并理解其架构和核心概念，同时能够部署和使用 Kubernetes完成基本功能操作。高级篇将深入讲解 Kubernetes的网络、安全和资源管理等话题，帮助读者掌握管理 Kubernetes的能力。生态篇则介绍与 Kubernetes密切相关的开源软件，包括 CoreOS、Etcd和 Mesos，使读者对于 Kubernetes生态系统有全面的了解。