容器运维 🐳 :kubernetes:

1 基于Kubernetes的黑马商场项目容器化运维实战 🛒

核心价值

本章节将带你掌握如何将传统电商系统迁移到Kubernetes平台，实现自动化部署、弹性伸缩和高可用性。

微服务概述与K8S关系 :microservices:

微服务架构原理
- 单体架构vs微服务架构
- 微服务设计原则
- 服务边界划分
- 通信模式选择
- 数据一致性挑战

Kubernetes与微服务的契合点

yaml

# 一个典型的微服务部署清单
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: order-service
  labels:
    app: order-service
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: order-service
  template:
    metadata:
      labels:
        app: order-service
    spec:
      containers:
      - name: order-service
        image: blackhorse/order-service:v1.0
        ports:
        - containerPort: 8080
        resources:
          limits:
            cpu: "1"
            memory: "1Gi"
          requests:
            cpu: "500m"
            memory: "512Mi"

容器化的优势
服务发现机制
声明式API
自愈能力
资源隔离

部署优势与挑战 🚀

容器化部署优势
- 环境一致性
- 快速部署与回滚
- 资源利用率提升
- 开发与运维协作
- 自动化程度提高
容器化迁移挑战
- 应用改造成本
- 状态管理复杂性
- 监控体系重建
- 安全策略调整
- 团队技能转型
迁移策略设计
- 渐进式迁移路径
- 优先级评估方法
- 风险控制措施
- 回滚计划制定
- 验证与测试策略

分布式设计 🌐

微服务拆分原则
- 业务领域划分
- 数据边界确定
- 团队组织结构
- 接口设计规范
- 版本管理策略

分布式配置管理

yaml

# ConfigMap示例
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: shop-config
data:
  database.properties: |
    db.url=jdbc:mysql://mysql:3306/shop
    db.username=shop_user
    db.pool.size=20
  app.properties: |
    app.log.level=INFO
    app.cache.size=1000

ConfigMap应用
Secret管理
配置中心集成
环境隔离方案
配置变更策略

分布式会话管理
- Session共享方案
- Redis会话存储
- JWT认证机制
- 单点登录实现
- 会话安全保障

K8S部署微服务 :kubernetes:

资源规划与设计
- 命名空间划分
- 资源配额设置
- 标签策略设计
- 亲和性规则
- 污点与容忍

部署策略选择

yaml

# 滚动更新策略
spec:
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1
      maxUnavailable: 0

滚动更新
蓝绿部署
金丝雀发布
A/B测试
灰度发布

持久化存储方案
- PV/PVC设计
- StorageClass应用
- 数据备份策略
- 存储性能优化
- 多环境存储方案

服务发现与负载均衡 ⚖️

K8S服务发现机制

yaml

# Service资源定义
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: product-service
spec:
  selector:
    app: product-service
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 8080
  type: ClusterIP

Service类型对比
DNS解析原理
Headless Service
ExternalName
多端口服务

Ingress流量管理

yaml

# Ingress配置
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: shop-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  rules:
  - host: shop.example.com
    http:
      paths:
      - path: /products
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: product-service
            port:
              number: 80

Ingress Controller选择
路由规则设计
TLS证书管理
会话亲和性
流量控制策略

内部服务通信
- 服务网格考量
- gRPC通信
- REST API设计
- 异步消息队列
- 断路器模式

弹性伸缩 📈

HPA自动扩缩容

yaml

# HPA配置
apiVersion: autoscaling/v2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: order-service-hpa
spec:
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: order-service
  minReplicas: 2
  maxReplicas: 10
  metrics:
  - type: Resource
    resource:
      name: cpu
      target:
        type: Utilization
        averageUtilization: 70

基于CPU/内存扩缩容
自定义指标扩缩容
Prometheus集成
扩缩容阈值设定
冷启动优化

VPA垂直扩缩容
- 资源使用分析
- 自动资源调整
- 与HPA协同工作
- 应用场景选择
- 实施最佳实践
集群自动扩缩容
- 节点池设计
- 扩缩容策略
- 成本优化
- 资源预留
- 高峰期处理

配置与密钥管理 🔑

ConfigMap最佳实践
- 配置分类策略
- 多环境配置管理
- 配置热更新
- 版本控制集成
- 配置审计

Secret安全管理

yaml

# Secret创建
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: db-credentials
type: Opaque
data:
  username: YWRtaW4=  # base64编码的"admin"
  password: UGEkJHcwcmQ=  # base64编码的"Pa$$w0rd"

敏感信息加密
外部密钥管理系统
RBAC权限控制
密钥轮换策略
审计与合规

GitOps配置管理
- 配置即代码
- Git工作流
- CI/CD集成
- 配置漂移检测
- 自动化同步

健康检查与故障恢复 💓

探针配置最佳实践

yaml

# 健康检查配置
livenessProbe:
  httpGet:
    path: /health
    port: 8080
  initialDelaySeconds: 30
  periodSeconds: 10
readinessProbe:
  httpGet:
    path: /ready
    port: 8080
  initialDelaySeconds: 5
  periodSeconds: 5
startupProbe:
  httpGet:
    path: /startup
    port: 8080
  failureThreshold: 30
  periodSeconds: 10

存活探针设计
就绪探针设计
启动探针应用
探针超时设置
健康检查端点实现

自愈机制设计
- 重启策略选择
- Pod中断预算
- 反亲和性部署
- 故障域隔离
- 混沌工程实践
灾难恢复计划
- 备份策略设计
- 跨区域部署
- 数据恢复流程
- RTO/RPO目标设定
- 灾备演练计划

Istio服务网格 :mesh:

服务网格架构
- 数据平面
- 控制平面
- Sidecar模式
- 流量拦截机制
- 与K8s集成点

流量管理能力

yaml

# VirtualService示例
apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
kind: VirtualService
metadata:
  name: product-service
spec:
  hosts:
  - product-service
  http:
  - route:
    - destination:
        host: product-service
        subset: v1
      weight: 90
    - destination:
        host: product-service
        subset: v2
      weight: 10

请求路由
流量分割
故障注入
超时控制
重试机制

安全通信保障
- mTLS自动配置
- 身份认证
- 授权策略
- 证书管理
- 安全最佳实践

2 基于Kubernetes的电商项目容器化运维实战 🛍️

实战项目

本章节将通过一个完整的电商项目实战，带你掌握Kubernetes集群的搭建、应用部署和监控运维全流程。

Kubernetes集群搭建 🏗️

集群规划与设计
- 节点角色划分
- 网络方案选择
- 存储方案设计
- 高可用架构
- 安全策略制定
集群部署方式对比
- kubeadm部署
- 二进制部署
- 托管Kubernetes
- 轻量级K3s
- 部署工具选择
网络插件选择
bash
```
# Calico安装示例
kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml
```
- Calico特性与配置
- Flannel简易部署
- Cilium高级功能
- 网络策略实现
- 性能对比分析
存储方案实现
- 本地存储配置
- NFS动态供应
- Ceph RBD集成
- CSI驱动应用
- 备份与恢复

青橙电商项目部署 🍊

应用容器化改造

dockerfile

# 微服务Dockerfile示例
FROM openjdk:11-jre-slim
WORKDIR /app
COPY target/product-service.jar /app/
EXPOSE 8080
CMD ["java", "-jar", "product-service.jar"]

镜像构建优化
多阶段构建
基础镜像选择
镜像安全扫描
镜像仓库管理

数据库与中间件部署
- MySQL高可用部署
- Redis集群配置
- RabbitMQ/Kafka消息队列
- ElasticSearch搜索引擎
- MongoDB文档数据库
微服务部署策略
- 命名空间规划
- 资源限制设置
- 健康检查配置
- 滚动更新策略
- 配置中心集成

CI/CD流水线构建

yaml

# Jenkins Pipeline示例
pipeline {
  agent {
    kubernetes {
      yaml """
      apiVersion: v1
      kind: Pod
      spec:
        containers:
        - name: maven
          image: maven:3.8.4-openjdk-11
          command:
          - cat
          tty: true
      """
    }
  }
  stages {
    stage('Build') {
      steps {
        container('maven') {
          sh 'mvn clean package -DskipTests'
        }
      }
    }
    // 更多阶段...
  }
}

Jenkins X集成
GitLab CI/CD
ArgoCD持续部署
自动化测试
发布审批流程

Prometheus容器监控 📈

Prometheus架构设计
- 数据模型
- 指标类型
- 存储机制
- 高可用部署
- 性能优化

监控指标体系

yaml

# ServiceMonitor示例
apiVersion: monitoring.coreos.com/v1
kind: ServiceMonitor
metadata:
  name: product-service-monitor
  namespace: monitoring
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: product-service
  endpoints:
  - port: metrics
    interval: 15s
    path: /actuator/prometheus

黄金指标定义
RED方法论
USE方法论
SLI/SLO设计
自定义指标

Grafana可视化
- 仪表盘设计
- 变量与模板
- 告警配置
- 用户权限管理
- 数据源集成
告警体系建设
- AlertManager配置
- 告警规则设计
- 告警路由
- 告警抑制
- 与企业通讯工具集成

ELK日志分析 🔍

日志收集架构
- Filebeat部署
- Fluentd/Fluent Bit
- 日志格式标准化
- 多集群日志汇聚
- 性能优化

Elasticsearch集群

yaml

# Elasticsearch StatefulSet片段
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: elasticsearch
spec:
  serviceName: elasticsearch
  replicas: 3
  template:
    spec:
      containers:
      - name: elasticsearch
        image: docker.elastic.co/elasticsearch/elasticsearch:7.17.0
        env:
        - name: discovery.type
          value: single-node
        # 更多配置...

索引设计
分片策略
数据生命周期
集群扩展
性能调优

Kibana日志分析
- 可视化配置
- 搜索语法
- 仪表盘设计
- 异常检测
- 用户权限管理
日志安全与合规
- 敏感信息脱敏
- 日志保留策略
- 审计日志管理
- 访问控制
- 合规报告生成

3 Docker容器化基础 🐳

基础知识

掌握容器技术的基础知识和核心概念，为进阶学习Kubernetes打下坚实基础。

Containerd 容器部署 📦

容器运行时演进
- Docker到Containerd
- OCI标准
- CRI接口
- 运行时对比
- 选型建议

Containerd架构

bash

# 查看Containerd状态
systemctl status containerd

# 使用crictl与Containerd交互
crictl ps
crictl images

核心组件
插件系统
镜像管理
容器生命周期
安全特性

容器网络模型
- CNI规范
- 网络模式对比
- 跨主机通信
- 网络策略
- 性能优化
容器存储管理
- 存储驱动
- 数据卷管理
- 持久化方案
- 备份策略
- 性能考量

Kubernetes容器编排 :kubernetes:

K8s核心概念
- 控制平面组件
- 工作节点组件
- 声明式API
- 资源对象关系
- 扩展机制

工作负载管理

yaml

# StatefulSet示例
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mysql
spec:
  serviceName: mysql
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mysql
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mysql
    spec:
      containers:
      - name: mysql
        image: mysql:8.0
        # 更多配置...
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: data
    spec:
      accessModes: ["ReadWriteOnce"]
      resources:
        requests:
          storage: 10Gi

Deployment设计
StatefulSet应用
DaemonSet场景
Job/CronJob调度
资源配额管理

服务发现与负载均衡
- Service类型
- Endpoints对象
- CoreDNS配置
- 外部服务集成
- 多集群服务
配置与存储
- ConfigMap应用
- Secret管理
- PV/PVC设计
- StorageClass
- CSI驱动
安全与认证
- RBAC权限控制
- ServiceAccount
- NetworkPolicy
- Pod安全策略
- 安全上下文

Helm包管理 📦

Helm基础概念

bash

# Helm常用命令
helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
helm search repo nginx
helm install my-release bitnami/nginx
helm upgrade my-release bitnami/nginx --set replicaCount=3

Chart结构
Release管理
Repository使用
版本控制
依赖管理

Chart开发

yaml

# values.yaml示例
replicaCount: 2

image:
  repository: nginx
  tag: 1.21
  pullPolicy: IfNotPresent

service:
  type: ClusterIP
  port: 80

resources:
  limits:
    cpu: 100m
    memory: 128Mi
  requests:
    cpu: 50m
    memory: 64Mi

模板语法
值文件设计
钩子机制
测试框架
最佳实践

Helm生态
- 公共Chart仓库
- 私有仓库搭建
- Chart Museum
- Helm插件
- 社区资源
企业应用场景
- 应用目录
- 环境一致性
- 版本管理
- 回滚策略
- GitOps集成

容器运维监控 📊

监控体系设计
- 监控对象分层
- 指标体系设计
- 告警级别定义
- 监控工具选型
- 监控即代码
容器平台监控
- 节点监控
- 容器监控
- 应用监控
- 网络监控
- 存储监控
日志管理
- 集中式日志
- 结构化日志
- 日志分析
- 异常检测
- 日志安全
可观测性三支柱
- 日志(Logs)
- 指标(Metrics)
- 追踪(Traces)
- 关联分析
- 根因定位

PaaS平台集成 ☁️

容器PaaS架构
- 多租户设计
- 资源隔离
- 服务目录
- 自助服务
- DevOps集成
开源PaaS方案
- OpenShift
- Rancher
- KubeSphere
- Rainbond
- 方案对比与选型
混合云管理
- 多集群管理
- 跨云部署
- 资源调度
- 统一认证
- 成本优化
企业级功能
- CI/CD集成
- 微服务治理
- API网关
- 服务网格
- 应用商店

学习路线图 :map:

第1-2周：容器基础

Docker基本概念与操作
Containerd运行时
镜像构建与优化
容器网络与存储

第3-4周：Kubernetes入门

K8s架构与组件
集群搭建
基本资源对象
kubectl命令行

第5-6周：应用部署

Deployment/StatefulSet
Service与Ingress
ConfigMap与Secret
PV/PVC存储

第7-8周：高级特性

RBAC权限控制
HPA自动扩缩容
Helm包管理
自定义资源(CRD)

第9-10周：监控与日志

Prometheus监控
Grafana可视化
ELK日志分析
告警系统构建

第11-12周：微服务实战

电商项目容器化
服务网格实践
CI/CD流水线
高可用架构设计

技能矩阵 🎯

技能领域	初级	中级	高级
容器基础	Docker基本操作	Containerd管理	容器安全加固
Kubernetes	资源对象理解	集群部署维护	架构设计与优化
应用部署	简单应用部署	复杂应用编排	微服务架构设计
存储管理	基本卷使用	动态供应	分布式存储集成
网络管理	基本网络配置	网络策略	多集群网络方案
监控运维	基础监控配置	全栈监控体系	AIOps智能运维
CI/CD	简单流水线	完整DevOps链	GitOps实践
安全合规	基本安全配置	安全策略设计	零信任架构

实战项目建议 💡

电商平台容器化

项目背景：将传统电商平台迁移到Kubernetes平台，实现自动化部署、弹性伸缩和高可用性。

核心组件：

用户服务 - 认证与授权
商品服务 - 商品管理与搜索
订单服务 - 订单处理与支付
购物车服务 - 购物车管理
推荐服务 - 个性化推荐

技术栈：

Kubernetes集群
Istio服务网格
Prometheus + Grafana监控
ELK日志分析
Jenkins CI/CD
Helm包管理

挑战与解决方案

高并发处理：HPA自动扩缩容 + 缓存策略
数据一致性：分布式事务 + 最终一致性模式
系统弹性：服务熔断 + 限流 + 重试
安全保障：mTLS加密 + RBAC权限控制
可观测性：全链路追踪 + 多维度监控

学习资源 📚

资源类型	推荐内容	难度
官方文档	Kubernetes文档	中级
书籍	《Kubernetes权威指南》	中高级
在线课程	Udemy "Certified Kubernetes Administrator"	中级
实践平台	Katacoda Kubernetes课程	初中级
博客	Kubernetes官方博客	中高级
社区	CNCF Slack	全级别

通过系统学习本课程内容，你将能够设计、实现和维护基于Kubernetes的容器化应用，为企业提供高可用、可扩展、易维护的现代化应用平台。容器技术正处于快速发展阶段，持续学习和实践是保持技术领先的关键。

容器运维 🐳 :kubernetes: ​

1 基于Kubernetes的黑马商场项目容器化运维实战 🛒 ​

微服务概述与K8S关系 :microservices: ​

部署优势与挑战 🚀 ​

分布式设计 🌐 ​

K8S部署微服务 :kubernetes: ​

服务发现与负载均衡 ⚖️ ​

弹性伸缩 📈 ​

配置与密钥管理 🔑 ​

健康检查与故障恢复 💓 ​

Istio服务网格 :mesh: ​

2 基于Kubernetes的电商项目容器化运维实战 🛍️ ​

Kubernetes集群搭建 🏗️ ​

青橙电商项目部署 🍊 ​

Prometheus容器监控 📈 ​

ELK日志分析 🔍 ​

3 Docker容器化基础 🐳 ​

Containerd 容器部署 📦 ​

Kubernetes容器编排 :kubernetes: ​

Helm包管理 📦 ​

容器运维监控 📊 ​

PaaS平台集成 ☁️ ​

学习路线图 :map: ​

技能矩阵 🎯 ​

实战项目建议 💡 ​

学习资源 📚 ​

容器运维 🐳 :kubernetes:

1 基于Kubernetes的黑马商场项目容器化运维实战 🛒

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部署优势与挑战 🚀

分布式设计 🌐

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服务发现与负载均衡 ⚖️

弹性伸缩 📈

配置与密钥管理 🔑

健康检查与故障恢复 💓

Istio服务网格 :mesh:

2 基于Kubernetes的电商项目容器化运维实战 🛍️

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青橙电商项目部署 🍊

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ELK日志分析 🔍

3 Docker容器化基础 🐳

Containerd 容器部署 📦

Kubernetes容器编排 :kubernetes:

Helm包管理 📦

容器运维监控 📊

PaaS平台集成 ☁️

学习路线图 :map:

技能矩阵 🎯

实战项目建议 💡

学习资源 📚