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# 课程大纲概览
本课程为 Kubernetes v1.29 2024 最新版，共 14 章，从介绍到安装、核心资源对象到运维实战，覆盖 CRD 自定义资源、自定义调度器等内容。
## 1. Kubernetes 介绍
### 1.1 基础设施变革
* 从最早的 IaaS 到现在的 PaaS 的演进特色与原因
* 为什么需要 Kubernetes，行业选择它的优势
### 1.2 组件组成
* 各组件构成及功能，存在原因
### 1.3 课程简述
* 课程整体内容定位
## 2. 安装前准备
### 2.1 Pod 概念
* Pod 是容器组，是 Kubernetes 集群最小调度单位
* Docker 部署容器，Kubernetes 部署 Pod
* Pod 特性、Pause 容器
* 通过 Docker 模拟 Pod 演示核心原理
### 2.2 Kubernetes 网络
* 网络是排错关键，网络不懂等于黑盒
* Kubernetes 内部网络结构与网络原则
* CNI Container Network Interface / 容器网络插件
* host 网络、Overlay 网络等类型
* 覆盖网络 Overlay 与非覆盖网络区别
* Calico 为目前主流网络插件
* 架构讲解、三种工作方式
* 原理：VXLAN、IPIP、BGP
* 修改配置文件切换工作模式及特性
* 本部分为老学员更新内容
## 3. 集群安装
* 使用 kubeadm 官方简化安装工具安装
* 安装一组两 master 结构，足以学习大部分特性
* 分析 kubeadm 安装输出日志，理解其执行过程
* 课程末尾运维四篇章将通过二进制方案搭建高可用集群
* 三 master 两 worker 架构
* 单节点生产环境问题将在最后一节解决
## 4. 资源清单与 Pod 生命周期
### 4.1 资源清单
* 资源清单是与 Kubernetes 对话的语言
* 先讲解资源：特性、分类
* 再讲解清单结构，指导编写资源清单
### 4.2 资源清单编写逻辑
### 4.3 Pod 生命周期
* Pod 为最小部署单位，需熟练掌握
* 画图分析 Pod 从创建到销毁全过程
* 初始化容器 Init Container 特性及实验演示
* 探针 Probe
* 就绪探测 Readiness Probe
* 存活探测 Liveness Probe
* 启动探测 Startup Probe，1.16 版本后新增，老视频无此内容
* 钩子 Hook
* 启动后 PostStart、关闭前 PreStop 钩子
* 脚本运行方式与 HTTP GET 方式演示
### 4.4 Pod 调度过程
* Pod 创建到调度到 Node 节点经历的过程
## 5. 控制器 Controller
* 控制器是 Pod 的管家，实现自动恢复
* 实际生产均使用控制器部署 Pod，而非直接部署 Pod
* 常见 Pod 控制器：RC、RS、Deployment、DaemonSet、Job、CronJob、StatefulSet 等
* 各控制器特性讲解并实验演示
## 6. Service 服务
### 6.1 Service 概念
* 四层负载均衡，将多个相同类型服务对外暴露
* 类似 LVS 负载调度器 + 真实服务器 + 共享存储架构中的负载调度层
* 底层原理、优势、问题
### 6.2 工作模式
* ClusterIP：集群内部访问
* NodePort：外部用户访问
* LoadBalancer LB：需配合云厂商
* Ingress：基于 DNS 别名的机制
### 6.3 Endpoint
* Service 隐藏部分，更新内容
* 未就绪地址匹配特性
* Service 匹配真实服务器条件：就绪 + 标签子集运算
* 特定场景下可将未就绪 Pod 加入调度器
## 7. 存储 Storage
* 解决数据的存储与共享问题
### 7.1 存储分类
* Kubernetes 内部存储类型及特性
### 7.2 ConfigMap
* 配置中心概念，配置文件不封装进镜像，通过 ConfigMap 保存并挂载
* 热更新特性：修改 ConfigMap 后挂载的 N 个 Pod/N 个容器/N 个应用配置自动改变
* 不可变 Immutable 特性，新增内容，安全与防误操作
### 7.3 Secret
* 安全保存敏感数据，如 MySQL 密码、HTTPS 证书
* 加密方式为 Base64 编码，可解码，安全性有限，比 ConfigMap 强
* 具备不可变特性
### 7.4 Downward API
* 新增内容
* 将真实设置的 CPU 数量、内存数量传递给容器应用内部，避免 Java 等应用感知物理机资源导致 GC/内存溢出
* 可通过 API Server 接口获取更多源数据，对优化重要
### 7.5 Volume 卷、PV PVC
* 类似 Docker 卷，提供持久化能力
* PersistentVolume 与 PersistentVolumeClaim
* 补充 StatefulSet 控制器特性
### 7.6 StorageClass
* 老视频未提及，新增
* 通过开源 NFS 供应商模块模拟 StorageClass 使用
### 7.7 kubectl 命令行补全
* 放在本章讲解，初期建议多敲命令加深印象
## 8. 调度 Scheduling
* 应用在集群中如何分配到 Node 1~N，如何更理想分配
### 8.1 调度器原理
* 通过 Shell 编写自定义调度器加深理解，新增内容
### 8.2 预选与优选
* 控制调度结果的方式
* 亲和性 Affinity：Pod 与 Pod、Pod 与 Node 绑定，软策略/硬策略，Pod 亲和性、Pod 反亲和性
* 污点与容忍 Taints and Tolerations：排斥特性，完整实验演示
* 固定节点调度 NodeSelector：指定 node01 运行
## 9. 集群安全机制
* 3A 服务：认证 Authentication、授权 Authorization、准入控制 Admission Control
### 9.1 认证
* 认证类型，目前采用基于双向 HTTPS 认证
* 证书签发、封装为 kubeconfig 文件
* Pod 灵活认证方式讲解
### 9.2 授权
* 是否为自己人 ≠ 有权限
* 主要使用 RBAC
* 角色 Role、ClusterRole、RoleBinding、ClusterRoleBinding
* 子资源与对象概念补充
* 实验演示资源分割
* 新增：资源角色类型匹配、官方预制角色权限说明
### 9.3 准入控制
## 10. Helm v3
* 从 Helm v2 升级到 v3，整块新加内容
* Helm 概念、Chart、Release 特性、组件结构、实现方式
* v2 与 v3 优缺点，v2 被替换原因
* 手写 Chart 包演示、常用工具
* Ingress Nginx 基于 Chart 部署演示
* 新增实验
* 七层负载均衡、HTTP 代理、HTTPS 代理、基础认证
* 域名重定向与 Rewrite
* 错误代码重定向与单独声明
* 后端请求头黑白名单、速率限制
* 金丝雀部署、代理
* 后端 HTTPS 协议、四层代理、链路追踪
## 11. 运维一
### 11.1 私有镜像仓库 Harbor
* 内部集群超融合方式部署，提供 Harbor 仓库与镜像仓库能力
### 11.2 日志方案 Loki
* 替代 ELK/EFK 重型方案，Grafana Labs 开源 Loki 日渐成熟
* Kubernetes 日志集成方案演示
### 11.3 资源监控方案 Prometheus 手工部署
* 不使用 Operator，一步步编写资源清单部署
* 手写 Deployment 部署 Prometheus
* Ingress Nginx 监控、Node Exporter 采集节点 CPU 内存等
* cAdvisor 采集容器资源指标
* API Server 指标、Service 监控、Startup Metrics 监控
* Grafana 图像展示
* metrics-server 部署，用于 HPA 与 kubectl 资源获取
* Alertmanager 报警推送
* 完整链路演示，新增内容
### 11.4 Pod 固定 IP 分配
* 新增内容，Pod 死亡重建 IP 会变化，特定场景需固定 IP
### 11.5 网络策略 NetworkPolicy
* Flannel 不支持，Calico 默认支持
* 详细讲解，对安全帮助重要
## 12. 运维二
* 因 PPT 100+ 页拆分讲解，本质仍为运维
### 12.1 临时容器 Ephemeral Container
* 新特性，便于在集群内部检测容器或 Pod 运行问题
### 12.2 端口转发 Port Forward
* 测试业务时好用，新增内容
### 12.3 审计 Audit
* 记录谁创建、删除、操作了什么，防止不认账
* 开启 Kubernetes 集群审计追加完整日志
### 12.4 安全参数
* Pod 获取权限需特别声明，如 Privileged 关键字
* PSA Pod Security Admission 安全策略应用
### 12.5 资源限制
* 无限制会导致集群不稳定
* 资源限制方式讲解
* HPA
* QoS 等级，新增内容
* OOM 与 ResourceQuota 结合
## 13. 运维三
### 13.1 Drain 与 Cordon
* 维护节点时的提前操作，新增内容
### 13.2 自定义 CRD
* 自定义资源定义演示，手写 CRD 完整演示，新增内容
### 13.3 集群备份
* ETCD 数据备份方式
* Velero 对象备份方式，新增内容
## 14. 基于二进制的高可用搭建
* 基于二进制方案搭建高可用集群
* 预计 2 小时+ 实验，需心理建设，逐步搭建
## AI 总结
本课程共 14 章，系统覆盖 Kubernetes v1.29 从概念、安装、核心对象 Pod/Service/控制器/存储/调度，到安全、Helm v3、运维监控日志、网络策略、备份等实战。重点新增内容包括 Calico 网络、Startup Probe、ConfigMap/Secret 不可变、Downward API、自定义调度器、Helm v3 完整实验、Prometheus 手工部署、Loki 日志、临时容器、审计、PSA 安全策略、CRD 自定义资源及二进制高可用搭建，形成从入门到生产运维的完整技能树。
