Kubernetes 10 问，测测你对 k8s 的理解程度

Kubernetes（简称 K8s）作为目前最流行的容器编排平台，已经成为企业级应用开发、部署和管理的关键工具。通过自动化管理和扩展容器化应用，Kubernetes 极大地简化了大规模应用的部署、运行和维护。本文将通过10个问题来测试你对 Kubernetes 的理解程度，同时结合实际案例和场景帮助你更好地掌握 K8s 的核心概念和技术。

目录

1. Kubernetes 的基本概念是什么？
2. Pod 和容器有何区别，Pod 是如何管理的？
3. Kubernetes 中的节点（Node）是如何工作的？
4. Kubernetes 中的服务（Service）是什么，如何工作？
5. 如何使用 Kubernetes 实现负载均衡？
6. Kubernetes 的 Deployment 和 StatefulSet 有何区别？
7. 如何在 Kubernetes 中进行配置管理？
8. Kubernetes 的资源限制和请求（Resource Requests & Limits）是什么？
9. 如何实现 Kubernetes 中的自定义资源（CRD）？
10. Kubernetes 中的 Helm 和 kubectl 有何不同，如何使用 Helm 部署应用？

1. Kubernetes 的基本概念是什么？

Kubernetes 是一个开源的容器编排平台，用于自动化部署、扩展和管理容器化应用。它最初由 Google 开发，并于2014年捐赠给了 Cloud Native Computing Foundation（CNCF）。Kubernetes 提供了一个全面的工具集，帮助开发人员和运维人员管理容器化的应用，尤其是在大规模和分布式环境中。

关键组件：

• Pod：Pod 是 Kubernetes 中最小的部署单元，一个 Pod 代表一个或多个容器，这些容器共享同一个网络和存储。
• Node：Node 是一个物理或虚拟的机器，Kubernetes 集群中的工作负载运行在 Node 上。每个 Node 都包含一个 Kubelet、一个容器运行时（如 Docker）和一个 kube-proxy。
• Cluster：集群是由多个 Node 组成的，Kubernetes 管理的基础架构。
• Control Plane：控制平面是 Kubernetes 集群的“大脑”，它负责做出集群的决策（例如调度、响应故障等），包含了多个组件如 kube-apiserver、etcd、kube-scheduler 等。

案例与场景

在一个在线电商平台的后端架构中，使用 Kubernetes 来管理微服务架构中的所有服务（如订单服务、支付服务、用户管理服务等）。每个微服务被封装成容器，并作为 Pod 部署在 Kubernetes 集群中。Kubernetes 自动进行扩展和负载均衡，确保在高峰期间服务的可用性。

2. Pod 和容器有何区别，Pod 是如何管理的？

容器

容器是一个轻量级的虚拟化单元，用于打包和运行应用程序及其依赖项。容器与虚拟机不同，它共享操作系统的内核，但彼此之间保持隔离。常见的容器化技术包括 Docker、containerd 等。

Pod

Pod 是 Kubernetes 中最小的调度单元。它表示一个或多个容器的集合，这些容器共享相同的网络、存储和运行环境。Pod 内的容器通常紧密协作，共享文件系统，并且可以通过本地网络进行通信。

管理 Pod

在 Kubernetes 中，Pod 可以通过不同的控制器（如 Deployment、ReplicaSet、StatefulSet 等）进行管理。控制器负责保证 Pod 的数量和状态与期望的一致。

案例与场景

假设你有一个 Web 应用和一个数据库应用，需要将它们部署在 Kubernetes 中。你可能会选择将 Web 应用和数据库应用放在同一个 Pod 中，因为它们需要共享同一个存储卷，且需要在同一网络上进行通信。通过 Kubernetes 的 Deployment，你可以确保 Web 和数据库应用都始终保持一定数量的副本。

3. Kubernetes 中的节点（Node）是如何工作的？

节点的角色

Kubernetes 中的节点是运行容器化应用的服务器。每个节点上都会有一个 Kubelet（Kubernetes 节点代理）和一个 kube-proxy，这两个组件分别负责管理 Pod 和维护网络代理。

工作原理

• Kubelet：负责确保容器在 Pod 中正确运行。它通过与 Kubernetes API 服务器交互，管理容器的生命周期，监控容器的健康状况，并报告节点状态。
• kube-proxy：kube-proxy 是 Kubernetes 集群中的网络代理，负责服务发现和负载均衡，将服务的请求路由到正确的 Pod。

节点类型

• Master 节点：管理集群的控制平面，包括 API Server、Scheduler、Controller Manager 等。
• Worker 节点：执行容器化应用的计算节点，包含运行 Pod 的 Kubelet。

案例与场景

在一个大规模应用中，可能会有多个 Worker 节点来分担负载。比如，一个在线直播平台在 Kubernetes 上部署时，使用多个 Worker 节点来处理视频流、消息队列和用户请求等服务。通过 Kubernetes 的自动扩展功能，集群可以动态增加或减少节点的数量，以应对流量的变化。

4. Kubernetes 中的服务（Service）是什么，如何工作？

服务的定义

Kubernetes 中的 Service 是一个抽象层，用来定义如何访问 Pod 集合。服务通过标签选择器将网络请求路由到 Pod，通常服务会提供一个稳定的 IP 和 DNS 名称，使得应用能够通过该服务与其他 Pod 通信。

服务的类型

• ClusterIP：默认类型，服务只能在集群内访问。
• NodePort：在每个节点的指定端口上暴露服务，允许集群外部的请求访问服务。
• LoadBalancer：与云平台结合使用，自动配置负载均衡器，允许从外部访问服务。
• ExternalName：将服务映射到外部服务的 DNS 名称。

案例与场景

假设你有一个前端应用和一个后端 API 服务。通过 Kubernetes 的 Service，你可以让前端应用与后端 API 服务进行通信。即使后端服务的 Pod 会不断变化，前端应用也可以通过 Service 的 DNS 名称稳定访问 API。

5. 如何使用 Kubernetes 实现负载均衡？

Kubernetes 提供了多种方式来实现负载均衡：

1. Service 内部负载均衡

通过 Kubernetes 的 Service，你可以实现对 Pod 的负载均衡。当客户端请求发送到 Service 时，Service 会将请求分发到后端 Pod。Kubernetes 会使用 Round Robin 算法来分发流量。

2. Ingress 控制器

Ingress 是 Kubernetes 中的一种 API 对象，用于管理 HTTP 和 HTTPS 流量。Ingress 控制器可以提供高级的路由规则，支持基于 URL 路径或域名的路由，还可以提供 SSL 终止和负载均衡功能。

3. 外部负载均衡器

在云环境中，Kubernetes 集群通常配合外部负载均衡器（如 AWS ELB、Azure Load Balancer 等）使用。Kubernetes 可以自动配置外部负载均衡器以将流量转发到集群内的服务。

案例与场景

对于一个电商网站，你可以使用 Kubernetes 的 Service 来平衡支付服务的流量。通过 Kubernetes 的内置负载均衡功能，系统能够确保高并发时请求能够均匀地分配到各个支付节点，保证系统的高可用性。

6. Kubernetes 的 Deployment 和 StatefulSet 有何区别？

Deployment

Deployment 是 Kubernetes 中用于管理无状态应用的控制器。它通过 Pod 副本集来确保应用的副本数量达到预期，并可以自动进行滚动更新和回滚。

StatefulSet

StatefulSet 是用于管理有状态应用的控制器。与 Deployment 不同，StatefulSet 保证每个 Pod 有一个唯一的