Kubernetes 初识与常用命令介绍

从「一堆容器」到「一个集群」——理解 K8s 的核心概念与架构，掌握 kubectl 常用命令，快速上手云原生时代的基础设施技能。

一、初识 Kubernetes

1.1 为什么需要 Kubernetes

回顾部署方式的演进，每一步都是在解决上一阶段的痛点：

阶段	特点	痛点
传统部署	应用直接跑在物理机上	资源争抢、运维成本高、难以扩容
虚拟化部署	每台 VM 一个完整操作系统	隔离性提升但资源开销大、启动慢
容器部署	共享内核、秒级启动、轻量隔离	容器数量一多，手动管理就失控了

容器化解决了「怎么打包」的问题，但成百上千个容器怎么调度、怎么保证高可用、怎么弹性伸缩、怎么服务发现，这些编排问题 Docker 本身解决不了。于是 Kubernetes 出现了。

1.2 Kubernetes 是什么

Kubernetes（简称 K8s）是一个开源的容器编排平台，源自 Google 内部十几年大规模容器管理经验的 Borg 系统，2014 年开源，2015 年捐给 CNCF（云原生计算基金会），如今是云原生生态的绝对事实标准。

一句话概括：你告诉它「我想要什么状态」，它负责把实际状态调成期望状态，并且持续保持。

1.3 Kubernetes 能做什么

服务发现与负载均衡：自动分配 DNS 名称和 IP，流量大了自动分流
存储编排：自动挂载本地存储、NFS、云存储，无需手动配卷
自动部署与回滚：以受控速率滚动更新，出问题秒级回滚
自动装箱：根据声明的 CPU/内存需求，自动调度到最优节点
自我修复：自动重启失败的容器、替换不健康的实例
密钥与配置管理：ConfigMap/Secret 安全存储配置，不重建镜像即可更新

1.4 集群架构

一个 K8s 集群由控制平面（Control Plane）和工作节点（Worker Node）组成：

┌─────────────────── 控制平面 ───────────────────┐
│  kube-apiserver    集群唯一入口，所有操作的网关     │
│  etcd              分布式键值存储，集群的「数据库」   │
│  kube-scheduler    决定 Pod 调度到哪个节点          │
│  kube-controller-manager  控制器，维护期望状态      │
└──────────────────────┬────────────────────────┘
                       │
┌─────────────────── 工作节点 ───────────────────┐
│  kubelet           节点代理，确保容器按规格运行      │
│  kube-proxy        网络代理，实现 Service 转发      │
│  容器运行时         containerd / CRI-O 等          │
└────────────────────────────────────────────────┘

1.5 核心资源对象

对象	作用
Pod	最小调度单元，1 个或多个共享网络/存储的容器集合
Deployment	声明副本数，负责滚动更新、回滚、扩缩容（无状态应用首选）
Service	稳定的网络入口，自动负载均衡到一组 Pod
Namespace	命名空间，逻辑隔离，多团队共享集群
ConfigMap / Secret	配置与敏感数据，与镜像解耦
PV / PVC	持久化存储，独立于 Pod 生命周期
Ingress	七层入口，把 HTTP 流量路由到不同 Service
StatefulSet	有状态应用（数据库等），每个 Pod 有持久唯一身份
DaemonSet	每个节点都运行一个副本（日志采集、监控等）

1.6 声明式 API 与期望状态

K8s 最核心的设计思想是声明式：你通过 YAML 描述「期望状态」，K8s 的控制循环持续对比「实际状态」，有差异就调谐（reconcile），直到两者一致。

kubectl apply -f deployment.yaml
        ↓
API Server 校验并写入 etcd
        ↓
Controller 发现「实际 ≠ 期望」→ 调谐
        ↓
Scheduler 分配到最优节点
        ↓
kubelet 拉起容器 → 变成 Running

这也是为什么 K8s 里「改了配置只是第一步，它自己会去达成」——你只管声明，执行交给平台。

1.7 本地环境怎么搭

没有现成集群时，本地学习最常用这三个：

minikube：单节点集群，最接近真实，适合完整学习
kind：Docker 里的 Kubernetes，秒级起集群，适合 CI/快速试验
k3s：轻量发行版，资源占用极小，适合边缘/学习机

Windows 上装 Docker Desktop 自带 Kubernetes 选项，勾上即可体验。

二、kubectl 常用命令

kubectl 是操作集群的命令行工具。语法：

kubectl [command] [TYPE] [NAME] [flags]

command：操作，如 get / describe / delete
TYPE：资源类型，单数/复数/缩写均可（pod / pods / po 等价）
NAME：资源名称，省略则操作该类型全部资源

2.1 集群信息

# 查看集群信息
kubectl cluster-info

# 查看客户端/服务端版本
kubectl version

# 查看所有节点（-o wide 显示 IP 等更多信息）
kubectl get nodes
kubectl get nodes -o wide

# 查看节点资源使用情况（需要 metrics-server）
kubectl top nodes

2.2 查看资源（最常用）

# 查看某命名空间下的 Pod / Service / Deployment
kubectl get pods
kubectl get services
kubectl get deployments

# 查看所有命名空间的资源（-A = --all-namespaces）
kubectl get pods -A
kubectl get pods --all-namespaces

# 查看指定命名空间
kubectl get pods -n my-namespace

# 查看某个具体资源
kubectl get pod my-pod
kubectl get pods my-pod -o yaml    # 完整 YAML（排障必看）
kubectl get pods my-pod -o json    # JSON 格式
kubectl get pods -o wide           # 显示节点、IP、所在节点

# 持续监听变化（Ctrl+C 退出）
kubectl get pods -w

# 按标签筛选
kubectl get pods -l app=nginx

# 查看资源详情（事件、状态、最近状态变更，排障第一步）
kubectl describe pod my-pod
kubectl describe node my-node

# 查看全部资源类型
kubectl api-resources

2.3 创建与更新资源

# 声明式创建/更新（推荐，幂等，改完 apply 即可）
kubectl apply -f deployment.yaml
kubectl apply -f ./my-config/          # 整个目录
kubectl apply -f https://example.com/x.yaml   # 远程 URL

# 命令式创建（快速试验用，生产不推荐）
kubectl create deployment nginx --image=nginx
kubectl create namespace dev

# 用标准输入
echo '...yaml...' | kubectl apply -f -

# 直接编辑线上资源（会用默认编辑器打开）
kubectl edit deployment nginx

# 对比文件与线上差异（改前先看）
kubectl diff -f deployment.yaml

2.4 扩缩容与滚动更新

# 调整副本数
kubectl scale deployment nginx --replicas=5

# 更新镜像
kubectl set image deployment/nginx nginx=nginx:1.25

# 查看滚动更新状态
kubectl rollout status deployment/nginx

# 查看更新历史
kubectl rollout history deployment/nginx

# 回滚到上一个版本
kubectl rollout undo deployment/nginx

# 回滚到指定版本
kubectl rollout undo deployment/nginx --to-revision=2

# 手动重启（配置更新后常用）
kubectl rollout restart deployment/nginx

2.5 调试与排查（get → describe → logs）

# 查看日志（排障核心）
kubectl logs my-pod
kubectl logs my-pod -f                    # 实时跟踪
kubectl logs my-pod --previous            # 上次崩溃容器的日志
kubectl logs my-pod -c my-container       # 多容器 Pod 指定容器
kubectl logs -l app=nginx --tail=100      # 按标签批量 + 只取末尾 100 行

# 进入容器交互式 shell
kubectl exec -it my-pod -- /bin/bash
kubectl exec -it my-pod -c my-container -- sh

# 把文件拷进/拷出容器
kubectl cp my-pod:/var/log/app.log ./app.log
kubectl cp ./config.json my-pod:/etc/config.json

# 端口转发：把集群内端口映射到本地调试
kubectl port-forward pod/my-pod 8080:80
kubectl port-forward svc/my-service 8080:80

# 查看集群事件（排障高价值信息）
kubectl get events
kubectl get events --sort-by=.lastTimestamp

排障黄金流程：get 看状态 → describe 看事件 → logs 看日志，基本能定位 90% 的问题。

2.6 删除资源

kubectl delete pod my-pod
kubectl delete deployment nginx
kubectl delete -f deployment.yaml        # 按文件删除（连带相关资源）
kubectl delete pods --all                # 删除某命名空间下所有 Pod
kubectl delete ns dev                    # 删除整个命名空间（连带内部所有资源！）
kubectl delete pod my-pod --grace-period=0 --force   # 强制删除（卡 Terminating 时）

2.7 上下文与多集群切换

# 查看当前上下文和所有上下文
kubectl config current-context
kubectl config get-contexts

# 切换上下文（多集群/多环境切换的关键）
kubectl config use-context my-cluster

# 快捷查看默认命名空间
kubectl get ns

2.8 常用资源类型速查

缩写	全称	中文
`po`	Pod	最小调度单元
`deploy`	Deployment	无状态工作负载
`svc`	Service	服务发现/负载均衡
`ns`	Namespace	命名空间
`no`	Node	节点
`cm`	ConfigMap	配置
`secret`	Secret	密钥
`pv` / `pvc`	PersistentVolume / PersistentVolumeClaim	持久化存储
`ing`	Ingress	七层入口
`sts`	StatefulSet	有状态工作负载
`ds`	DaemonSet	节点级守护
`rs`	ReplicaSet	副本集（Deployment 内部管理）

三、小贴士

多装个 alias：alias k=kubectl，日常操作省一半打字
学会 -o 组合：-o wide、-o yaml、-o json、-o name 是查信息的四板斧
先 diff 再 apply：改线上配置前 kubectl diff -f，养成习惯能避免很多事故
k9s 值得一试：终端版可视化管理工具，界面化浏览所有资源
文档权威来源：Kubernetes 官方中文文档和 kubectl 命令参考是最靠谱的学习资料

Kubernetes 入门不难，难的是把「声明式」「期望状态」「控制循环」这套心智模型建立起来。命令敲熟 + 概念想通，后面学 Helm、Istio、Operator 都是水到渠成的事。