Kubernetes权威指南：从Docker到Kubernetes实践全接触（第2版）

Kubernetes是由谷歌开源的Docker容器集群管理系统，为容器化的应用提供了资源调度、部署运行、服务发现、扩容及缩容等一整套功能。本书从一个开发者的角度去理解、分析和解决问题，囊括了Kubernetes入门、核心原理、实践指南、开发指导、高级案例、运维指南及源码分析等方面的内容，图文并茂、内容丰富、由浅入深、讲解全面；并围绕着生产环境中可能出现的问题，给出了大量的典型案例，比如安全问题、网络方案的选择、高可用性方案及Trouble Shooting技巧等，有很强的可借鉴性。无论是对于软件工程师、测试工程师、运维工程师、软件架构师、技术经理，还是对于资深IT人士来说，本书都极具参考价值。

第1章 Kubernetes 入门 1
1.1 Kubernetes 是什么.......................................................................................................................... 1
1.2 为什么要用Kubernetes ................................................................................................................ 4
1.3 从一个简单的例子开始............................................................................................................... 5
1.3.1 环境准备................................................................................................................................. 6
1.3.2 启动MySQL 服务................................................................................................................... 7
1.3.3 启动Tomcat 应用.................................................................................................................... 9
1.3.4 通过浏览器访问网页.............................................................................................................11
1.4 Kubernetes 基本概念和术语......................................................................................................12
1.4.1 Master ....................................................................................................................................12
1.4.2 Node.......................................................................................................................................13
1.4.3 Pod .........................................................................................................................................15
1.4.4 Label（标签）........................................................................................................................19
1.4.5 Replication Controller（RC）................................................................................................22
1.4.6 Deployment............................................................................................................................25
1.4.7 Horizontal Pod Autoscaler（HPA） .......................................................................................27
1.4.8 Service（服务）.....................................................................................................................29
1.4.9 Volume（存储卷） ................................................................................................................35
1.4.10 Persistent Volume..................................................................................................................39
1.4.11 Namespace（命名空间）.....................................................................................................40
1.4.12 Annotation（注解）.............................................................................................................42
1.4.13 小结......................................................................................................................................42
第2章 Kubernetes 实践指南 43
2.1 Kubernetes 安装与配置...............................................................................................................43
2.1.1 安装Kubernetes.....................................................................................................................43
2.1.2 配置和启动Kubernetes 服务.................................................................................................45
2.1.3 Kubernetes 集群的安全设置..................................................................................................51
2.1.4 Kubernetes 的版本升级..........................................................................................................57
2.1.5 内网中的Kubernetes 相关配置.............................................................................................57
2.1.6 Kubernetes 核心服务配置详解..............................................................................................58
2.1.7 Kubernetes 集群网络配置方案..............................................................................................72
2.2 kubectl 命令行工具用法详解....................................................................................................80
2.2.1 kubectl 用法概述....................................................................................................................80
2.2.2 kubectl 子命令详解................................................................................................................82
2.2.3 kubectl 参数列表....................................................................................................................84
2.2.4 kubectl 输出格式....................................................................................................................84
2.2.5 kubectl 操作示例....................................................................................................................86
2.3 Guestbook 示例：Hello World...................................................................................................87
2.3.1 创建redis-master RC 和Service............................................................................................89
2.3.2 创建redis-slave RC 和Service ..............................................................................................91
2.3.3 创建frontend RC 和Service ..................................................................................................93
2.3.4 通过浏览器访问frontend 页面..............................................................................................96
2.4 深入掌握Pod.................................................................................................................................97
2.4.1 Pod 定义详解.........................................................................................................................97
2.4.2 Pod 的基本用法....................................................................................................................102
2.4.3 静态Pod ...............................................................................................................................107
2.4.4 Pod 容器共享Volume ..........................................................................................................108
2.4.5 Pod 的配置管理....................................................................................................................110
2.4.6 Pod 生命周期和重启策略....................................................................................................123
2.4.7 Pod 健康检查.......................................................................................................................124
2.4.8 玩转Pod 调度......................................................................................................................126
2.4.9 Pod 的扩容和缩容................................................................................................................135
2.4.10 Pod 的滚动升级..................................................................................................................139
2.5 深入掌握Service .........................................................................................................................143
2.5.1 Service 定义详解..................................................................................................................143
2.5.2 Service 基本用法..................................................................................................................145
2.5.3 集群外部访问Pod 或Service..............................................................................................150
2.5.4 DNS 服务搭建指南..............................................................................................................153
2.5.5 Ingress：HTTP 7 层路由机制..............................................................................................161
第3章 Kubernetes 核心原理 165
3.1 Kubernetes API Server 原理分析...........................................................................................165
3.1.1 Kubernetes API Server 概述.................................................................................................165
3.1.2 独特的Kubernetes Proxy API 接口.....................................................................................168
3.1.3 集群功能模块之间的通信...................................................................................................169
3.2 Controller Manager 原理分析.................................................................................................170
3.2.1 Replication Controller ...........................................................................................................171
3.2.2 Node Controller.....................................................................................................................173
3.2.3 ResourceQuota Controller.....................................................................................................174
3.2.4 Namespace Controller...........................................................................................................176
3.2.5 Service Controller 与Endpoint Controller............................................................................176
3.3 Scheduler 原理分析...................................................................................................................177
3.4 kubelet 运行机制分析...............................................................................................................181
3.4.1 节点管理...............................................................................................................................181
3.4.2 Pod 管理...............................................................................................................................182
3.4.3 容器健康检查.......................................................................................................................183
3.4.4 cAdvisor 资源监控...............................................................................................................184
3.5 kube-proxy 运行机制分析.......................................................................................................186
3.6 深入分析集群安全机制............................................................................................................190
3.6.1 API Server 认证....................................................................................................................190
3.6.2 API Server 授权...................................................................................................................192
3.6.3 Admission Control 准入控制..............................................................................................194
3.6.4 Service Account ....................................................................................................................195
3.6.5 Secret 私密凭据....................................................................................................................200
3.7 网络原理.......................................................................................................................................203
3.7.1 Kubernetes 网络模型............................................................................................................203
3.7.2 Docker 的网络基础..............................................................................................................205
3.7.3 Docker 的网络实现..............................................................................................................217
3.7.4 Kubernetes 的网络实现........................................................................................................225
3.7.5 开源的网络组件...................................................................................................................229
3.7.6 网络实战...............................................................................................................................234
第4章 Kubernetes 开发指南 247
4.1 REST 简述....................................................................................................................................247
4.2 Kubernetes API 详解...................................................................................................................249
4.2.1 Kubernetes API 概述............................................................................................................249
4.2.2 API 版本...............................................................................................................................254
4.2.3 API 详细说明.......................................................................................................................254
4.2.4 API 响应说明.......................................................................................................................256
4.3 使用Java 程序访问Kubernetes API......................................................................................258
4.3.1 Jersey....................................................................................................................................258
4.3.2 Fabric8 .................................................................................................................................270
4.3.3 使用说明...............................................................................................................................271
第5章 Kubernetes 运维指南 292
5.1 Kubernetes 集群管理指南.........................................................................................................292
5.1.1 Node 的管理.........................................................................................................................292
5.1.2 更新资源对象的Label.........................................................................................................294
5.1.3 Namespace：集群环境共享与隔离.....................................................................................295
5.1.4 Kubernetes 资源管理............................................................................................................299
5.1.5 Kubernetes 集群高可用部署方案........................................................................................333
5.1.6 Kubernetes 集群监控............................................................................................................343
5.1.7 kubelet 的垃圾回收（GC）机制.........................................................................................361
5.2 Kubernetes 高级案例..................................................................................................................362
5.2.1 ElasticSearch 日志搜集查询和展现案例............................................................................362
5.2.2 Cassandra 集群部署案例.....................................................................................................371
5.3 Trouble Shooting 指导................................................................................................................376
5.3.1 查看系统Event 事件............................................................................................................377
5.3.2 查看容器日志.......................................................................................................................379
5.3.3 查看Kubernetes 服务日志...................................................................................................379
5.3.4 常见问题...............................................................................................................................381
5.3.5 寻求帮助...............................................................................................................................384
5.4 Kubernetes v1.3 开发中的新功能..........................................................................................385
5.4.1 Pet Set（有状态的容器）....................................................................................................385
5.4.2 Init Container（初始化容器）.............................................................................................388
5.4.3 Cluster Federation（集群联邦） .........................................................................................391
第6章 Kubernetes 源码导读 396
6.1 Kubernetes 源码结构和编译步骤...........................................................................................396
6.2 kube-apiserver 进程源码分析..................................................................................................400
6.2.1 进程启动过程.......................................................................................................................400
6.2.2 关键代码分析.......................................................................................................................402
6.2.3 设计总结...............................................................................................................................417
6.3 kube-controller-manager 进程源码分析................................................................................420
6.3.1 进程启动过程.......................................................................................................................420
6.3.2 关键代码分析.......................................................................................................................423
6.3.3 设计总结...............................................................................................................................431
6.4 kube-scheduler 进程源码分析..................................................................................................433
6.4.1 进程启动过程.......................................................................................................................434
6.4.2 关键代码分析.......................................................................................................................438
6.4.3 设计总结...............................................................................................................................445
6.5 kubelet 进程源码分析................................................................................................................447
6.5.1 进程启动过程.......................................................................................................................447
6.5.2 关键代码分析.......................................................................................................................452
6.5.3 设计总结...............................................................................................................................475
6.6 kube-proxy 进程源码分析........................................................................................................476
6.6.1 进程启动过程.......................................................................................................................476
6.6.2 关键代码分析.......................................................................................................................478
6.6.3 设计总结...............................................................................................................................493
6.7 kubectl 进程源码分析................................................................................................................494
6.7.1 kubectl create 命令...............................................................................................................495
6.7.2 rolling-update 命令...............................................................................................................499
后记.....................................................................................................505