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第1章Kubernetes系统基础1

1.1容器技术概述1

1.1.1容器技术的功用2

1.1.2容器简史3

1.1.3 Docker的功能限制4

1.2 Kubernetes概述4

1.2.1 Kubernetes简史4

1.2.2 Kubernetes特性5

1.2.3 Kubernetes概念和术语6

1.3 Kubernetes集群组件10

1.3.1 Master组件10

1.3.2 Node组件12

1.3.3核心附件13

1.4 Kubernetes网络模型基础13

1.4.1网络模型概述13

1.4.2集群上的网络通信15

1.5本章小结16

第2章Kubernetes快速入门17

2.1 Kubernetes的核心对象17

2.1.1 Pod资源对象18

2.1.2 Controller19

2.1.3 Service20

2.1.4部署应用程序的主体过程21

2.2部署Kubernetes集群22

2.2.1 kubeadm部署工具22

2.2.2集群运行模式24

2.2.3准备用于实践操作的集群环境25

2.2.4获取集群环境相关的信息26

2.3 kubectl使用基础与示例26

2.4命令式容器应用编排29

2.4.1部署应用（Pod）30

2.4.2探查Pod及应用详情33

2.4.3部署Service对象36

2.4.4扩容和缩容38

2.4.5修改及删除对象40

2.5本章小结41

第3章 资源管理基础42

3.1资源对象及API群组42

3.1.1 Kubernetes的资源对象43

3.1.2资源及其在API中的组织形式46

3.1.3访问Kubernetes REST API48

3.2对象类资源格式49

3.2.1资源配置清单50

3.2.2 metadata嵌套字段51

3.2.3 spec和status字段52

3.2.4资源配置清单格式文档53

3.2.5资源对象管理方式54

3.3 kubectl命令与资源管理56

3.3.1资源管理操作概述56

3.3.2 kubectl的基本用法57

3.4管理名称空间资源59

3.4.1查看名称空间及其资源对象60

3.4.2管理Namespace资源61

3.5 Pod资源的基础管理操作61

3.5.1陈述式对象配置管理方式62

3.5.2声明式对象配置管理方式64

3.6本章小结65

第4章 管理Pod资源对象66

4.1容器与Pod资源对象66

4.2管理Pod对象的容器68

4.2.1镜像及其获取策略69

4.2.2暴露端口70

4.2.3自定义运行的容器化应用71

4.2.4环境变量72

4.2.5共享节点的网络名称空间73

4.2.6设置Pod对象的安全上下文74

4.3标签与标签选择器75

4.3.1标签概述75

4.3.2管理资源标签77

4.3.3标签选择器78

4.3.4 Pod节点选择器nodeSelector79

4.4资源注解80

4.4.1查看资源注解81

4.4.2管理资源注解82

4.5 Pod对象的生命周期82

4.5.1 Pod的相位82

4.5.2 Pod的创建过程83

4.5.3 Pod生命周期中的重要行为84

4.5.4容器的重启策略87

4.5.5 Pod的终止过程87

4.6 Pod存活性探测88

4.6.1设置exec探针89

4.6.2设置HTTP探针90

4.6.3设置TCP探针92

4.6.4存活性探测行为属性93

4.7 Pod就绪性探测94

4.8资源需求及资源限制96

4.8.1资源需求96

4.8.2资源限制98

4.8.3容器的可见资源99

4.8.4 Pod的服务质量类别100

4.9本章小结101

第5章Pod控制器103

5.1关于Pod控制器103

5.1.1 Pod控制器概述104

5.1.2控制器与Pod对象105

5.1.3 Pod模板资源106

5.2 ReplicaSet控制器106

5.2.1 ReplicaSet概述107

5.2.2创建ReplicaSet108

5.2.3 ReplicaSet管控下的Pod对象109

5.2.4更新ReplicaSet控制器111

5.2.5删除ReplicaSet控制器资源114

5.3 Deployment控制器114

5.3.1创建Deployment115

5.3.2更新策略116

5.3.3升级Deployment119

5.3.4金丝雀发布121

5.3.5回滚Deployment控制器下的应用发布123

5.3.6扩容和缩容123

5.4 DaemonSet控制器124

5.4.1创建DaemonSet资源对象124

5.4.2更新DaemonSet对象126

5.5 Job控制器127

5.5.1创建Job对象128

5.5.2并行式Job129

5.5.3 Job扩容130

5.5.4删除Job130

5.6 CronJob控制器131

5.6.1创建CronJob对象131

5.6.2 CronJob的控制机制132

5.7 ReplicationController133

5.8 Pod中断预算133

5.9本章小结134

第6章Service和Ingress136

6.1 Service资源及其实现模型136

6.1.1 Service资源概述136

6.1.2虚拟IP和服务代理138

6.2 Service资源的基础应用140

6.2.1创建Service资源140

6.2.2向Service对象请求服务141

6.2.3 Service会话粘性142

6.3服务发现143

6.3.1服务发现概述143

6.3.2服务发现方式：环境变量145

6.3.3 ClusterDNS和服务发现146

6.3.4服务发现方式：DNS146

6.4服务暴露147

6.4.1 Service类型147

6.4.2 NodePort类型的Service资源149

6.4.3 LoadBalancer类型的Service资源150

6.4.4 ExternalName Service151

6.5 Headless类型的Service资源152

6.5.1创建Headless Service资源153

6.5.2 Pod资源发现153

6.6 Ingress资源154

6.6.1 Ingress和Ingress Controller154

6.6.2创建Ingress资源155

6.6.3 Ingress资源类型157

6.6.4部署Ingress控制器（Nginx）159

6.7案例：使用Ingress发布tomcat161

6.7.1准备名称空间161

6.7.2部署tomcat实例162

6.7.3创建Service资源163

6.7.4创建Ingress资源164

6.7.5配置TLS Ingress资源165

6.8本章小结168

第7章 存储卷与数据持久化169

7.1存储卷概述169

7.1.1 Kubernetes支持的存储卷类型170

7.1.2存储卷的使用方式171

7.2临时存储卷172

7.2.1 emptyDir存储卷172

7.2.2 gitRepo存储卷175

7.3节点存储卷hostPath176

7.4网络存储卷178

7.4.1 NFS存储卷178

7.4.2 RBD存储卷180

7.4.3 GlusterFS存储卷182

7.4.4 Cinder存储卷183

7.5持久存储卷184

7.5.1创建PV186

7.5.2创建PVC188

7.5.3在Pod中使用PVC190

7.5.4存储类191

7.5.5 PV和PVC的生命周期194

7.6 downwardAPI存储卷196

7.6.1环境变量式元数据注入197

7.6.2存储卷式元数据注入199

7.7本章小结201

第8章 配置容器应用：ConfigMap和Secret202

8.1容器化应用配置方式202

8.2通过命令行参数配置容器应用204

8.3利用环境变量配置容器应用206

8.4应用程序配置管理及ConfigMap资源208

8.4.1创建ConfigMap对象209

8.4.2向Pod环境变量传递ConfigMap对象键值数据212

8.4.3 ConfigMap存储卷215

8.4.4容器应用重载新配置219

8.4.5使用ConfigMap资源的注意事项220

8.5 Secret资源221

8.5.1 Secret概述221

8.5.2创建Secret资源222

8.5.3 Secret存储卷224

8.5.4 imagePullSecret资源对象225

8.6本章小结226

第9章StatefulSet控制器227

9.1 StatefulSet概述227

9.1.1 Statefil应用和Stateless应用227

9.1.2 StatefulSet控制器概述228

9.1.3 StatefulSet的特性230

9.2 StatefulSet基础应用231

9.2.1创建StatefulSet对象232

9.2.2 Pod资源标识符及存储卷234

9.3 StatefulSet资源扩缩容237

9.4 StatefulSet资源升级238

9.4.1滚动更新238

9.4.2暂存更新操作239

9.4.3金丝雀部署240

9.4.4分段更新241

9.4.5其他话题241

9.5案例：etcd集群242

9.5.1创建Service资源242

9.5.2 etcd StatefulSet243

9.6本章小结247

第10章 认证、授权与准入控制248

10.1访问控制概述248

10.1.1用户账户与用户组249

10.1.2认证、授权与准入控制基础250

10.2服务账户管理与应用253

10.2.1 Service Account自动化253

10.2.2创建服务账户255

10.2.3调用imagePullSecret资源对象256

10.3 X.509数字证书认证256

10.3.1 Kubernetes中的SSL／TLS认证257

10.3.2客户端配置文件kubeconfig259

10.3.3 TLS bootstrapping 机制262

10.4基于角色的访问控制：RBAC263

10.4.1 RBAC授权插件264

10.4.2 Role和RoleBinding266

10.4.3 ClusterRole和ClusterRoleBin- ding269

10.4.4聚合型ClusterRole271

10.4.5面向用户的内建ClusterRole273

10.4.6其他的内建ClusterRole和ClusterRoleBinding274

10.5 Kubernetes Dashboard275

10.5.1部署HTTPS通信的Dashboard275

10.5.2配置token认证277

10.5.3配置kubeconfig认证277

10.6准入控制器与应用示例279

10.6.1 LimitRange资源与LimitRanger准入控制器279

10.6.2 ResourceQuota资源与准入控制器281

10.6.3 PodSecurityPolicy283

10.7本章小结288

第11章 网络模型与网络策略289

11.1 Kubernetes网络模型及CNI插件289

11.1.1 Docker容器的网络模型289

11.1.2 Kubernetes网络模型291

11.1.3 Pod网络的实现方式293

11.1.4 CNI插件及其常见的实现295

11.2 flannel网络插件297

11.2.1 flannel的配置参数297

11.2.2 VxLAN后端和direct routing298

11.2.3 host-gw后端301

11.3网络策略302

11.3.1网络策略概述302

11.3.2部署Canal提供网络策略功能303

11.3.3配置网络策略305

11.3.4管控入站流量306

11.3.5管控出站流量308

11.3.6隔离名称空间310

11.3.7网络策略应用案例311

11.4 Calico网络插件315

11.4.1 Calico工作特性316

11.4.2 Calico系统架构318

11.4.3 Calico部署要点320

11.4.4部署Calico提供网络服务和网络策略321

11.4.5客户端工具calicoctl324

11.5本章小结325

第12章Pod资源调度326

12.1 Kubernetes调度器概述326

12.1.1常用的预选策略327

12.1.2常用的优选函数330

12.2节点亲和调度332

12.2.1节点硬亲和性332

12.2.2节点软亲和性335

12.3 Pod资源亲和调度337

12.3.1位置拓扑338

12.3.2 Pod硬亲和调度338

12.3.3 Pod软亲和调度341

12.3.4 Pod反亲和调度342

12.4污点和容忍度343

12.4.1定义污点和容忍度344

12.4.2管理节点的污点345

12.4.3 Pod对象的容忍度346

12.4.4问题节点标识347

12.5 Pod优选级和抢占式调度347

12.6本章小结348

第13章Kubernetes系统扩展349

13.1自定义资源类型（CRD）349

13.1.1创建CRD对象350

13.1.2自定义资源格式验证351

13.1.3子资源353

13.1.4使用资源类别355

13.1.5多版本支持355

13.1.6自定义控制器基础356

13.2自定义API Server359

13.2.1自定义API Server概述359

13.2.2 APIService对象360

13.3 Kubernetes集群高可用361

13.3.1 etcd高可用362

13.3.2 Controller Manager和Scheduler高可用363

13.4 Kubernetes的部署模式364

13.4.1关键组件365

13.4.2常见的部署模式366

13.5容器时代的DevOps概述369

13.5.1容器：DevOps协作的基础369

13.5.2泛型端到端容器应用程序生命周期工作流370

13.5.3基于Kubernetes的DevOps371

13.6本章小结372

第14章 资源指标及HPA控制器373

14.1资源监控及资源指标373

14.1.1资源监控及Heapster374

14.1.2新一代监控架构376

14.2资源指标及其应用378

14.2.1部署metrics-server378

14.2.2 kubectl top命令380

14.3自定义指标与Prometheus381

14.3.1 Prometheus概述382

14.3.2部署Prometheus监控系统384

14.3.3自定义指标适配器k8s-prometheus-adapter388

14.4自动弹性缩放390

14.4.1 HPA概述390

14.4.2 HPA （vl）控制器391

14.4.3 HPA （v2）控制器393

14.5本章小结397

第15章Helm程序包管理器398

15.1 Helm基础398

15.1.1 Helm的核心术语399

15.1.2 Helm架构400

15.1.3安装Helm Client400

15.1.4安装Tiller server401

15.1.5 Helm快速入门402

15.2 Helm Charts405

15.2.1 Charts文件组织结构405

15.2.2 Chart.yaml文件组织格式406

15.2.3 Charts中的依赖关系407

15.2.4模板和值408

15.2.5其他需要说明的话题409

15.2.6自定义Charts410

15.3 Helm实践：部署EFK日志管理系统415

15.3.1 ElasticSearch集群416

15.3.2日志采集代理fluentd421

15.3.3可视化组件Kibana422

15.4本章小结424

附录A部署Kubernetes集群425

附录B部署GlusterFS及Heketi437