Kubernetes權威指南：從Docker到Kubernetes實踐全接觸(第2版)（簡體書）

Kubernetes是由谷歌開源的Docker容器集群管理系統，為容器化的應用提供了資源調度、部署運行、服務發現、擴容及縮容等一整套功能。本書從一個開發者的角度去理解、分析和解決問題，囊括了Kubernetes入門、核心原理、實踐指南、開髮指導、高級案例、運維指南及源碼分析等方面的內容，圖文並茂、內容豐富、由淺入深、講解全面；並圍繞著生產環境中可能出現的問題，給出了大量的典型案例，比如安全問題、網絡方案的選擇、高可用性方案及Trouble Shooting技巧等，有很強的可藉鑑性。無論是對於軟件工程師、測試工程師、運維工程師、軟件架構師、技術經理，還是對於資深IT人士來說，本書都極具參考價值。

龔正/惠普公司高級顧問
擁有十多年的IT從業經驗，具備豐富的雲計算、大數據分析和大型企業級應用的架構設計和實施經驗，是電信、金融、互聯網等領域的資深專家。

吳治輝/惠普公司資深架構師
擁有超過15年的軟件研發經驗，專注於電信軟件和雲計算方面的軟件研發，擁有豐富的大型項目架構設計經驗，是業界少有的具備很強Coding能力的S級資深架構師，也是《ZeroC Ice權威指南》的作者。

王偉/惠普公司資深系統架構師、大數據和雲計算技術專家
擁有多年IT行業從業經驗，參與過多個大型應用的架構設計、系統開發和實施落地，精通大數據、雲計算及大型系統架構和開發的相關技術，對互聯網和電信行業的熱點技術有著深刻的理解，是雲計算和大數據方面的技術專家。

崔秀龍/惠普公司資深架構師
開源軟件、自動化愛好者，擁有十多年從業經驗，對軟件生命週期的各個環節均有深刻的理解。
閆健勇/惠普公司高級項目經理、總構架師
擁有超過15年的電信行業系統建設經驗，主導了多項電信大型系統的架構設計和管理，對於雲計算和大數據在電信行業中的應用擁有豐富的經驗。

崔曉寧/惠普公司高級顧問
擁有超過7年的測試諮詢和質量管理經驗，在雲計算、大數據和分佈式運算架構下的業務質量控制方面有非常豐富的項目實踐和心得，並對推動組織架構優化有豐富的經驗。幫助多個超過百人的大型項目建立軟件產品管理規範和體系，並對其運營提供指導。

劉曉紅/惠普公司高級諮詢顧問
擁有超過10年的電信行業從業經驗，親歷中國移動BSS/OSS領域核心系統的建設發展歷程，具備豐富的諮詢規劃、需求分析、產品設計、項目管理、測試管理經驗，專注於雲計算、大數據等前沿技術的研究。

本書是容器圈Kubernetes重磅開山作《Kubernetes權威指南：從Docker到Kubernetes實踐全接觸》的升級版，書籍更新到2016 kubernetes v13版本，包含從2015發布10版本之後v11、v12、v13版本的全部新特性，並根據第1版的讀者反饋和全新的Kubernetes版本，對內容進行了大幅修訂，閱讀體驗更佳。
我相信這是一本到目前為止對從事雲計算領域技術實踐的人來說非常有價值的書籍。Kubernetes是容器生態圈中的重要一員，發展速度極快，現已擁有800多名代碼貢獻者。本書囊括了Kubernetes入門、核心原理、實踐指南、開髮指導、高級案例、運維指南及源碼分析等方面的內容，由淺入深地介紹了Kubernetes容器雲平台，並圍繞著生產環境中可能出現的問題，給出了大量的典型案例，有很好的可藉鑑性。
本書作者全部來自惠普公司雲計算實戰一線，敏銳地捕獲和探索著各種IT前瞻技術，有著全面而紮實的技術架構體系、對創新技術天生的熱情、國際技術領先者的視野，還有著對企業級IT架構的深入把握。

自序

我不知道你是如何獲得這本書的，可能是在百度頭條、網絡廣告、朋友圈中聽說本書後購買的，也可能是某一天逛書店時，這本書恰好神奇地翻落書架，出現在你面前，讓你想起一千多年前那個意外得到《太公兵法》的傳奇少年，你覺得這是冥冥之中上天的恩賜，於是果斷帶走。不管怎樣，我相信多年以後，這本書仍然值得你回憶。
Kubernetes這個名字起源於古希臘，是舵手的意思，所以它的Logo既像一張漁網，又像一個羅盤。谷歌採用這個名字的一層深意就是：既然Docker把自己定位為馱著集裝箱在大海上自在遨遊的鯨魚，那麼谷歌就要以Kubernetes掌舵大航海時代的話語權，“捕獲”和“指引”這條鯨魚按照“主人”設定的路線巡遊，確保谷歌傾力打造的新一代容器世界的宏偉藍圖順利實現。
雖然Kubernetes自誕生至今才1年多，其第一個正式版本Kubernetes 1.0於2015年7月才發布，完全是個新生事物，但其影響力巨大，已經吸引了包括IBM、惠普、微軟、紅帽、 Intel、VMware、CoreOS、Docker、Mesosphere、Mirantis等在內的眾多業界巨頭紛紛加入。紅帽這個軟件虛擬化領域的領導者之一，在容器技術方面已經完全“跟從”谷歌了，不僅把自家的第三代OpenShift產品的架構底層換成了Docker+Kubernetes，還直接在其新一代容器操作系統Atomic內原生集成了Kubernetes。
Kubernetes是第一個將“一切以服務（Service）為中心，一切圍繞服務運轉”作為指導思想的創新型產品，它的功能和架構設計自始至終都遵循了這一指導思想，構建在Kubernetes上的系統不僅可以獨立運行在物理機、虛擬機集群或者企業私有云上，也可以被託管在公有云中。Kubernetes方案的另一個亮點是自動化，在Kubernetes的解決方案中，一個服務可以自我擴展、自我診斷，並且容易升級，在收到服務擴容的請求後，Kubernetes會觸發調度流程，最終在選定的目標節點上啟動相應數量的服務實例副本，這些副本在啟動成功後會自動加入負載均衡器中並生效，整個過程無須額外的人工操作。另外，Kubernetes會定時巡查每個服務的所有實例的可用性，確保服務實例的數量始終保持為預期的數量，當它發現某個實例不可用時，會自動重啟該實例或者在其他節點重新調度、運行一個新實例，這樣，一個複雜的過程無須人工干預即可全部自動化完成。試想一下，如果一個包括幾十個節點且運行著幾萬個容器的複雜系統，其負載均衡、故障檢測和故障修復等都需要人工介入進行處理，那將是多麼難以想像。
通常我們會把Kubernetes看作Docker的上層架構，就好像Java與J2EE的關係一樣：J2EE是以Java為基礎的企業級軟件架構，而Kubernetes則以Docker為基礎打造了一個雲計算時代的全新分佈式系統架構。但Kubernetes與Docker之間還存在著更為複雜的關係，從表面上看，似乎Kubernetes離不開Docker，但實際上在Kubernetes的架構裡，Docker只是其目前支持的兩種底層容器技術之一，另一個容器技術則是Rocket，後者來源於CoreOS這個Docker昔日的“戀人”所推出的競爭產品。
Kubernetes同時支持這兩種互相競爭的容器技術，這是有深刻的歷史原因的。快速發展的Docker打敗了谷歌曾經名噪一時的開源容器技術lmctfy，並迅速風靡世界。但是，作為一個已經對全球IT公司產生重要影響的技術，Docker背後的容器標準的製定注定不可能被任何一個公司私有控制，於是就有了後來引發危機的CoreOS與Docker分手事件，其導火索是CoreOS撇開了Docker，推出了與Docker相對抗的開源容器項目——Rocket，並動員一些知名IT公司成立委員會來試圖主導容器技術的標準化，該分手事件愈演愈烈，最終導致CoreOS“傍上”谷歌一起宣布“叛逃”Docker陣營，共同發起了基於CoreOS+Rocket+Kubernetes的新項目Tectonic。這讓當時的Docker陣營和Docker粉絲們無比擔心Docker的命運，不管最終鹿死誰手，容器技術分裂態勢的加劇對所有牽涉其中的人來說都沒有好處，於是Linux基金會出面調和矛盾，雙方都退讓一步，最終的結果是Linux基金會於2015年6月宣布成立開放容器技術項目（Open Container Project），谷歌、CoreOS及Docker都加入了OCP項目。但通過查看OCP項目的成員名單，你會發現Docker在這個名單中只能算一個小角色了。OCP的成立最終結束了這場讓無數人揪心的“戰爭”，Docker公司被迫放棄了自己的獨家控制權。作為回報，Docker的容器格式被OCP採納為新標準的基礎，並且由Docker負責起草OCP草案規範的初稿文檔，當然這個“標準起草者”的角色也不是那麼容易擔當的，Docker要提交自己的容器執行引擎的源碼作為OCP項目的啟動資源。
事到如今，我們再來回顧當初CoreOS與穀歌的叛逃事件，從表面上看，谷歌貌似是被誘拐“出櫃”的，但局里人都明白，谷歌才是這一系列事件背後的主謀，其不僅為當年失敗的lmctfy報了一箭之仇，還重新掌控了容器技術的未來。容器標準之戰大捷之後，谷歌進一步擴大了聯盟並提高了自身影響力。2015年7月，谷歌正式宣布加入OpenStack陣營，其目標是確保Linux容器及關聯的容器管理技術Kubernetes能夠被OpenStack生態圈所容納，並且成為OpenStack平台上與KVM虛機一樣的一等公民。谷歌加入OpenStack意味著對數據中心控制平面的爭奪已經結束，以容器為代表的應用形態與以虛擬化為代表的系統形態將會完美融合於OpenStack之上，並與軟件定義網絡和軟件定義存儲一起統治下一代數據中心。
谷歌憑藉著幾十年大規模容器使用的豐富經驗，步步為營，先是祭出Kubernetes這個神器，然後又掌控了容器技術的製定標準，最後又入駐OpenStack陣營全力將Kubernetes扶上位，谷歌這個IT界的領導者和創新者再次王者歸來。我們都明白，在IT世界裡只有那些被大公司掌控和推廣的，同時被業界眾多巨頭都認可和支持的新技術才能生存和壯大下去。Kubernetes就是當今IT界裡符合要求且為數不多的熱門技術之一，它的影響力可能長達十年，所以，我們每個IT人都有理由重視這門新技術。
誰能比別人領先一步掌握新技術，誰就在競爭中贏得了先機。惠普中國電信解決方案領域的資深專家團一起分工協作，並行研究，廢寢忘食地合力撰寫，在短短的5個月內完成了這部厚達500多頁的Kubernetes權威指南。經過一年的高速發展，Kubernetes先後發布了1.1、1.2和1.3版本，每個版本都帶來了大量的新特性，能夠處理的應用場景也越來越豐富。本書遵循從入門到精通的學習路線，全書共分為六大章節，涵蓋了入門、實踐指南、架構原理、開髮指南、高級案例、運維指南和源碼分析等內容，內容詳實、圖文並茂，幾乎囊括了Kubernetes 1.3版本的方方面面，無論是對於軟件工程師、測試工程師、運維工程師、軟件架構師、技術經理，還是對於資深IT人士來說，本書都極具參考價值。

吳治輝
惠普公司係統架構師

第1章Kubernetes入門1
1.1Kubernetes是什麼1
1.2為什麼要用Kubernetes4
1.3從一個簡單的例子開始5
1.3.1環境準備6
1.3.2啟動MySQL服務7
1.3.3啟動Tomcat應用9
1.3.4通過瀏覽器訪問網頁11
1.4Kubernetes基本概念和術語12
1.4.1Master12
1.4.2Node13
1.4.3Pod15
1.4.4Label（標籤）19
1.4.5Replication Controller（RC）22
1.4.6Deployment25
1.4.7Horizo​​ntal Pod Autoscaler（HPA）27
1.4.8Service（服務）29
1.4.9Volume（存儲卷）35
1.4.10Persistent Volume39
1.4.11Namespace（命名空間）40
1.4.12Annotation（註解）42
1.4.13小結42
第2章Kubernetes實踐指南43
2.1Kubernetes安裝與配置43
2.1. 1安裝Kubernetes43
2.1.2配置和啟動Kubernetes服務45
2.1.3Kubernetes集群的安全設置51
2.1.4Kubernetes的版本升級57
2.1.5內網中的Kubernetes相關配置57
2.1.6Kubernetes核心服務配置詳解58
2.1.7Kubernetes集群網絡配置方案72
2.2kubectl命令行工具用法詳解80
2.2.1kubectl用法概述80
2.2.2kubectl子命令詳解82
2. 2.3kubectl參數列表84
2.2.4kubectl輸出格式84
2.2.5kubectl操作示例86
2.3Guestbook示例：Hello World87
2.3.1創建redis—master RC和Service89
2.3.2創建redis—slave RC和Service91
2.3.3創建frontend RC和Service93
2.3.4通過瀏覽器訪問frontend頁面96
2.4深入掌握Pod97
2.4.1Pod定義詳解97
2.4.2Pod的基本用法102
2.4.3靜態Pod107
2.4.4Pod容器共享Volume108
2.4.5Pod的配置管理110
2.4.6Pod生命週期和重啟策略123
2.4.7Pod健康檢查124
2.4.8玩轉Pod調度126
2.4.9Pod的擴容和縮容135
2.4.10Pod的滾動升級139
2.5深入掌握Service143
2.5.1Service定義詳解143
2.5.2Service基本用法145
2.5.3集群外部訪問Pod或Service150
2.5.4DNS服務搭建指南153
2.5.5Ingress：HTTP7層路由機制161
第3章Kubernetes核心原理165
3.1Kubernetes API Server原理分析165
3.1.1Kubernetes API Server概述165
3.1.2獨特的Kubernetes Proxy API接口168
3.1.3集群功能模塊之間的通信169
3.2Controller Manager原理分析170
3.2.1Replicati on Controller171
3.2.2Node Controller173
3.2.3ResourceQuota Controller174
3.2.4Namespace Controller176
3.2.5Service Controller與Endpoint Controller176
3.3Scheduler原理分析177
3.4kubelet運行機制分析181
3.4.1節點管理181
3.4.2Pod管理182
3.4.3容器健康檢查183
3.4.4cAdvisor資源監控184
3.5kube—proxy運行機制分析186
3.6深入分析集群安全機制190
3.6.1API Server認證190
3.6.2API Server授權192
3.6.3Admission Control准入控制194
3.6.4Service Account195
3.6.5Secret私密憑據200
3.7網絡原理203
3.7.1Kubernetes網絡模型203
3.7.2Docker的網絡基礎205
3.7.3Docker的網絡實現217
3.7.4Kubernetes的網絡實現225
3.7.5開源的網絡組件229
3.7.6網絡實戰234
第4章Kubernetes開髮指南247
4.1REST簡述247
4.2KubernetesAPI詳解249
4.2.1KubernetesAPI概述249
4.2.2API版本254
4.2.3API詳細說明254
4.2.4API響應說明256
4.3使用Java程序訪問Kubernetes API258
4.3.1Jersey258
4.3.2Fabric8270
4.3.3使用說明271
第5章Kubernetes運 指南292
5.1Kubernetes集群管理指南292
5.1.1Node的管理292
5.1.2更新資源對象的Label294
5.1.3Namespace：集群環境共享與隔離295
5.1.4Kubernetes資源管理299
5.1.5Kubernetes集群高可用部署方案333
5.1.6Kubernetes集群監控343
5.1.7kubelet的垃圾回收（GC）機制361
5.2Kubernetes高級案例362
5.2.1ElasticSearch日誌蒐集查詢和展現案例362
5.2.2Cassandra集群部署案例371
5.3Trouble Shooting指導376
5.3.1查看系統Event事件377
5.3 .2查看容器日誌379
5.3.3查看Kubernetes服務日誌379
5.3.4常見問題381
5.3.5尋求幫助384
5.4Kubernetesv1.3開發中的新功能385
5.4.1Pet Set（有狀態的容器）385
5.4.2Init Container（初始化容器）388
5.4.3Cluster Federation（集群聯邦）391
第6章Kubernetes源碼導讀396
6.1Kubernetes源碼結構和編譯步驟396
6.2kube—apiserver進程源碼分析400
6.2.1進程啟動過程400
6.2.2關鍵代碼分析402
6.2.3設計總結417
6.3kube—controller—manager進程源碼分 420
6.3.1進程啟動過程420
6.3.2關鍵代碼分析423
6.3.3設計總結431
6.4kube—scheduler進程源碼分析433
6.4.1進程啟動過程434
6.4.2關鍵代碼分析438
6.4.3設計總結445
6.5 kubelet進程源碼分析447
6.5.1進程啟動過程447
6.5.2關鍵代碼分析452
6.5.3設計總結475
6.6kube—proxy進程源碼分析476
6.6.1進程啟動過程476
6.6.2關鍵代碼分析478
6.6.3設計總結493
6.7kubectl進程源碼分析494
6.7.1kubectl create命令495
6.7.2rolling—update命令499
後記505