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知识点总结

一、基础概念

  1. 什么是 Kubernetes？它的核心功能是什么？

    • Kubernetes：容器编排平台，用于自动化部署、扩展和管理容器化应用。
    • 核心功能：服务发现、负载均衡、存储编排、自动扩缩容、自愈（重启容器、替换节点）等。

  2. Pod、Deployment、Service 的区别？

    • Pod：最小调度单元，包含一个或多个共享网络/存储的容器。
    • Deployment：管理 Pod 的副本数量和滚动更新。
    • Service：定义一组 Pod 的访问策略（如负载均衡、DNS 名称）。

  3. StatefulSet 和 Deployment 的区别？

    • StatefulSet：用于有状态应用（如数据库），保证 Pod 的唯一性和持久化存储的顺序性。
    • Deployment：用于无状态应用，支持滚动更新和副本管理。

二、核心组件

  1. Kubernetes Master 节点包含哪些组件？

    • API Server：集群操作的入口。
    • Scheduler：将 Pod 调度到合适的 Node。
    • Controller Manager：运行控制器（如 Deployment、Node 控制器）。
    • etcd：分布式键值存储，保存集群状态。

  2. kubelet 和 kube-proxy 的作用？

    • kubelet：运行在 Node 上的代理，负责管理 Pod 生命周期（创建/删除容器）。
    • kube-proxy：维护 Node 上的网络规则（如 Service 的 IP 和端口转发）。

  3. etcd 在 Kubernetes 中的作用？

    • 存储集群所有配置数据和状态（如 Pod、Service、Node 信息）。

三、网络与存储

  1. Kubernetes 的网络模型？

    • 每个 Pod 拥有唯一 IP，Pod 间可直接通信（跨 Node 通过 CNI 插件如 Calico、Flannel 实现）。

  2. Service 的 ClusterIP、NodePort、LoadBalancer 区别？

    • ClusterIP：集群内部访问的虚拟 IP。
    • NodePort：通过 Node 的静态端口暴露 Service（范围 30000-32767）。
    • LoadBalancer：通过云提供商的负载均衡器暴露 Service。

  3. 如何实现持久化存储？

    • 使用 PersistentVolume（PV） 和 PersistentVolumeClaim（PVC），支持静态/动态存储分配（如 NFS、AWS EBS）。

  4. ConfigMap 和 Secret 的作用及区别？

    • ConfigMap：存储非敏感配置（如环境变量、配置文件）。
    • Secret：存储敏感数据（如密码、令牌），以 Base64 编码存储。

四、运维与实践

  1. 如何滚动更新一个 Deployment？ 

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    kubectl set image deployment/my-app my-container=my-image:v2
    # 或通过修改 YAML 中的镜像版本后 apply
    • Kubernetes 会逐步替换旧 Pod，确保服务不中断。

  2. 如何查看 Pod 的日志？ 

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    kubectl logs <pod-name> -c <container-name>  # 查看指定容器日志
    kubectl logs -f <pod-name>                   # 实时跟踪日志

  3. Pod 一直处于 Pending 状态的可能原因？

    • 资源不足（CPU/内存）。
    • 未匹配 NodeSelector/Affinity。
    • 持久化存储声明（PVC）未绑定。

五、监控与调试

  1. 如何监控 Kubernetes 集群？

    • Prometheus + Grafana：采集集群指标（如 Node 资源使用、Pod 状态）。
    • kubectl top：查看资源使用情况（需安装 Metrics Server）。

  2. 如何排查 Pod 无法启动的问题？

    1. kubectl describe pod <pod-name>：查看事件详情（如镜像拉取失败、资源限制）。
    2. kubectl get events --sort-by=.metadata.creationTimestamp：按时间排序事件。

六、进阶问题

  1. 什么是 Operator？

    • 通过自定义资源（CRD）和控制器扩展 Kubernetes API，用于管理有状态应用（如数据库、中间件）。

  2. Helm 的作用是什么？

    • Kubernetes 的包管理工具，通过 Charts 定义、安装和升级复杂应用（如 MySQL、Redis）。

  3. 如何实现蓝绿发布或金丝雀发布？

    • 蓝绿发布：通过两个相同规模的 Deployment 切换流量。
    • 金丝雀发布：使用 Service 的流量权重（如 Istio）或 Deployment 的副本比例逐步替换。

  4. Kubernetes 的安全机制有哪些？

    • RBAC：基于角色的访问控制。
    • NetworkPolicy：限制 Pod 的网络流量。
    • Pod Security Policies（PSP）：定义 Pod 的安全约束（如禁止特权容器）。

七、常见命令速查

  1. 常用 kubectl 命令： 
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    kubectl get pods -n <namespace>          # 查看命名空间下的 Pod
    kubectl exec -it <pod-name> -- /bin/sh   # 进入 Pod 容器
    kubectl port-forward <pod-name> 8080:80  # 端口转发到本地
    kubectl rollout undo deployment/my-app   # 回滚 Deployment

八、扩展知识

  1. 什么是 Service Mesh（如 Istio）？

    • 在应用层实现服务间通信的治理（如流量管理、熔断、链路追踪），与 Kubernetes 集成增强微服务能力。

  2. 如何优化 Kubernetes 资源利用率？

    • 设置 Pod 的 requests 和 limits。
    • 使用 HPA（Horizontal Pod Autoscaler）基于 CPU/内存自动扩缩容。

  3. Kubernetes 集群升级流程？

    • 先升级 Master 组件（API Server、Controller Manager、Scheduler），再逐步升级 Node 的 kubelet 和 kube-proxy。