Kubernetes权威指南：从Docker到Kubernetes实践全接触（第5版）

1、第5版全新升级至Kubernetes 1.19版本，内容大升级、更新更全面。
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Kubernetes是由谷歌开源的容器集群管理系统，为容器化应用提供了资源调度、部署运行、服务发现、扩缩容等一整套功能。Kubernetes也是将“一切以服务（Service）为中心，一切围绕服务运转”作为指导思想的创新型产品，它的功能和架构设计自始至终地遵循了这一指导思想。构建在Kubernetes上的系统不仅可以独立运行在物理机、虚拟机集群或者企业私有云上，也可以被托管在公有云上。本书总计12章，分别讲解Kubernetes的基本概念、实践指南、核心原理、开发指南、网络与存储、运维指南、新特性演进等内容。全书图文并茂、内容丰富、由浅入深、讲解全面，并围绕在生产环境中可能出现的问题，给出了大量典型案例，比如安全配置方案、网络方案、共享存储方案、高可用方案及Trouble Shooting技巧等，有很强的实战指导意义。本书的内容也随着Kubernetes的版本更新不断完善，目前涵盖了Kubernetes从1.0到1.19版本的主要特性，努力为Kubernetes用户提供全方位的Kubernetes技术指南。无论是对于软件工程师、软件架构师、测试工程师、运维工程师、技术经理，还是对于资深IT人士，本书都极具参考价值。

·龚正·HPE高级顾问，从事IT工作20余年，在云计算、大数据、大型企业级应用等领域有丰富的咨询规划、架构设计和实施经验，负责过多个大型云平台的规划和建设，是电信、金融、互联网等领域的资深专家，也是《Kubernetes权威指南：企业级容器云实战》等书的作者。·吴治辉·HPE资深架构师，从事软件研发工作20余年，专注于电信软件和云计算方面的软件研发，有丰富的大型项目架构设计经验，是业界少有的具备很强编程能力的资深架构师，也是《ZeroC Ice权威指南》《架构解密：从分布式到微服务》《Kubernetes权威指南：企业级容器云实战》《区块链轻松上手》等书的作者。·闫健勇·HPE高级项目经理、总架构师，从事电信行业系统建设工作20余年，主导了多项电信大型系统的架构设计和管理，对云计算和大数据在电信行业中的应用有丰富的经验，也是《Kubernetes权威指南：企业级容器云实战》等书的作者。

第1章 Kubernetes入门 1
1.1 了解Kubernetes 2
1.2 为什么要用Kubernetes 5
1.3 从一个简单的例子开始 7
1.3.1 环境准备 8
1.3.2 启动MySQL服务 8
1.3.3 启动Tomcat应用 11
1.3.4 通过浏览器访问网页 12
1.4 Kubernetes的基本概念和术语 14
1.4.1 资源对象概述 14
1.4.2 集群类 15
1.4.3 应用类 19
1.4.4 存储类 40
1.4.5 安全类 44

第2章 Kubernetes安装配置指南 47
2.1 系统要求 48
2.2 使用kubeadm工具快速安装Kubernetes集群 49
2.2.1 安装kubeadm 50
2.2.2 修改kubeadm的默认配置 50
2.2.3 下载Kubernetes的相关镜像 51
2.2.4 运行kubeadm init命令安装Master节点 52
2.2.5 将新的Node加入集群 57
2.2.6 安装CNI网络插件 59
2.2.7 验证Kubernetes集群是否工作正常 60
2.3 以二进制文件方式安装Kubernetes安全高可用集群 61
2.3.1 Master高可用部署架构 61
2.3.2 创建CA根证书 62
2.3.3 部署安全的etcd高可用集群 63
2.3.4 部署安全的Kubernetes Master高可用集群 68
2.3.5 部署Node的服务 85
2.3.6 kube-apiserver基于token的认证机制 89
2.4 使用私有镜像库的相关配置 90
2.5 Kubernetes的版本升级 91
2.5.1 二进制文件升级 91
2.5.2 使用kubeadm进行集群升级 92
2.6 CRI（容器运行时接口）详解 94
2.6.1 CRI概述 94
2.6.2 CRI的主要组件 94
2.6.3 Pod和容器的生命周期管理 95
2.6.4 面向容器级别的设计思路 96
2.6.5 尝试使用新的Docker-CRI来创建容器 97
2.6.6 CRI的进展 98
2.7 kubectl命令行工具用法详解 98
2.7.1 kubectl用法概述 99
2.7.2 kubectl子命令详解 99
2.7.3 kubectl可操作的资源对象详解 103
2.7.4 kubectl的公共参数说明 105
2.7.5 kubectl格式化输出 106
2.7.6 kubectl常用操作示例 108

第3章 深入掌握Pod 113
3.1 Pod定义详解 114
3.2 Pod的基本用法 120
3.3 静态Pod 125
3.4 Pod容器共享Volume 126
3.5 Pod的配置管理 129
3.5.1 ConfigMap概述 129
3.5.2 创建ConfigMap资源对象 129
3.5.3 在Pod中使用ConfigMap 137
3.5.4 使用ConfigMap的限制条件 143
3.6 在容器内获取Pod信息（Downward API） 144
3.6.1 环境变量方式 144
3.6.2 Volume挂载方式 148
3.6.3 Downward API支持设置的Pod和Container信息 153
3.7 Pod生命周期和重启策略 154
3.8 Pod健康检查和服务可用性检查 155
3.9 玩转Pod调度 159
3.9.1 Deployment或RC：全自动调度 162
3.9.2 NodeSelector：定向调度 163
3.9.3 NodeAffinity：Node亲和性调度 165
3.9.4 PodAffinity：Pod亲和与互斥调度策略 167
3.9.5 Taints和Tolerations（污点和容忍） 171
3.9.6 Pod Priority Preemption：Pod优先级调度 176
3.9.7 DaemonSet：在每个Node上都调度一个Pod 178
3.9.8 Job：批处理调度 181
3.9.9 Cronjob：定时任务 185
3.9.10 自定义调度器 188
3.9.11 Pod容灾调度 190
3.10 Init Container（初始化容器） 192
3.11 Pod的升级和回滚 196
3.11.1 Deployment的升级 196
3.11.2 Deployment的回滚 203
3.11.3 暂停和恢复Deployment的部署操作 205
3.11.4 其他管理对象的更新策略 207
3.12 Pod的扩缩容 209
3.12.1 手动扩缩容机制 209
3.12.2 自动扩缩容机制 211
3.13 使用StatefulSet搭建MongoDB集群 233
3.13.1 前提条件 234
3.13.2 部署StatefulSet 234
3.13.3 查看MongoDB集群的状态 238
3.13.4 StatefulSet的常见应用场景 241

第4章 深入掌握Service 245
4.1 Service定义详解 246
4.2 Service的概念和原理 248
4.2.1 Service的概念 248
4.2.2 Service的负载均衡机制 252
4.2.3 Service的多端口设置 254
4.2.4 将外部服务定义为Service 256
4.2.5 将Service暴露到集群外部 257
4.2.6 Service支持的网络协议 260
4.2.7 Kubernetes的服务发现机制 261
4.2.8 Headless Service的概念和应用 263
4.2.9 端点分片与服务拓扑 265
4.3 DNS服务搭建和配置指南 274
4.3.1 修改每个Node上kubelet的DNS启动参数 276
4.3.2 部署CoreDNS服务 276
4.3.3 服务名的DNS解析 280
4.3.4 CoreDNS的配置说明 282
4.4 Node本地DNS缓存 284
4.5 Pod的DNS域名相关特性 291
4.5.1 Pod的DNS域名 291
4.5.2 为Pod自定义hostname和subdomain 292
4.5.3 Pod的DNS策略 294
4.5.4 Pod中的自定义DNS配置 295
4.6 Ingress 7层路由机制 297
4.6.1 一个完整的例子（Ingress Controller Ingress策略 客户端访问） 298
4.6.2 Ingress资源对象详解 309
4.6.3 Ingress策略配置详解 315
4.6.4 Ingress的TLS安全设置 319

第5章 核心组件的运行机制 326
5.1 Kubernetes API Server原理解析 327
5.1.1 Kubernetes API Server概述 327
5.1.2 API Server架构解析 330
5.1.3 独特的Kubernetes Proxy API接口 335
5.1.4 集群功能模块之间的通信 336
5.1.5 API Server网络隔离的设计 338
5.2 Controller Manager原理解析 339
5.2.1 副本调度控制器 340
5.2.2 Node Controller 342
5.2.3 ResourceQuota Controller 343
5.2.4 Namespace Controller 345
5.2.5 Service Controller与Endpoints Controller 345
5.3 Scheduler原理解析 346
5.3.1 Scheduler的调度流程 347
5.3.2 Scheduler Framework 349
5.3.3 多调度器特性 351
5.4 kubelet运行机制解析 352
5.4.1 节点管理 352
5.4.2 Pod管理 353
5.4.3 容器健康检查 354
5.4.4 cAdvisor资源监控 355
5.4.5 容器运行时 357
5.5 kube-proxy运行机制解析 359
5.5.1 代Proxy 360
5.5.2 第二代Proxy 361
5.5.2 第三代Proxy 362

第6章 深入分析集群安全机制 364
6.1 API Server认证管理 365
6.1.1 HTTPS证书认证 366
6.1.2 HTTP Bearer Token认证 367
6.1.3 OpenID Connect Token第三方认证 368
6.1.4 Authenticating Proxy（认证代理） 372
6.2 API Server授权管理 373
6.2.1 ABAC授权模式详解 374
6.2.2 Webhook授权模式详解 377
6.2.3 RBAC授权模式详解 380
6.2.4 Node授权模式详解 405
6.3 Admission Control 406
6.4 Service Account 410
6.5 Secret私密凭据 415
6.6 Pod安全策略 419
6.6.1 PodSecurityPolicy的工作机制 419
6.6.2 PodSecurityPolicy配置详解 421
6.6.3 PodSecurityPolicy策略示例 427
6.6.4 PodSecurityPolicy的RBAC授权 431
6.6.5 Pod安全设置（Security Context）详解 436

第7章 网络原理 445
7.1 Kubernetes网络模型 446
7.2 Docker网络基础 448
7.2.1 网络命名空间 448
7.2.2 Veth设备对 451
7.2.3 网桥 454
7.2.4 iptables和Netfilter 456
7.2.5 路由 459
7.3 Docker的网络实现 461
7.3.1 查看Docker启动后的系统情况 463
7.3.2 查看容器启动后的网络配置（容器无端口映射） 465
7.3.3 查看容器启动后的网络配置（容器有端口映射） 468
7.3.4 Docker的网络局限性 469
7.4 Kubernetes的网络实现 470
7.4.1 容器到容器的通信 470
7.4.2 Pod之间的通信 471
7.5 Pod和Service网络实战 474
7.5.1 部署一个RC/Pod 476
7.5.2 发布一个服务 481
7.6 CNI网络模型 489
7.6.1 CNM网络模型简介 489
7.6.2 CNI网络模型详解 490
7.6.3 在Kubernetes中使用网络插件 507
7.7 开源容器网络方案 508
7.7.1 Flannel插件的原理和部署示例 508
7.7.2 Open vSwitch插件的原理和部署示例 513
7.7.3 直接路由的原理和部署示例 518
7.7.4 Calico插件的原理和部署示例 521
7.8 Kubernetes的网络策略 541
7.8.1 网络策略设置说明 542
7.8.2 Selector功能说明 544
7.8.3 为命名空间配置默认的网络策略 545
7.8.4 网络策略应用示例 547
7.8.5 NetworkPolicy的发展 550
7.9 Kubernetes对IPv4和IPv6双栈的支持 551
7.9.1 为Kubernetes集群启用IPv4和IPv6双栈 551
7.9.2 Pod双栈IP地址验证 554
7.9.3 Service双栈IP地址验证 557

第8章 存储原理和应用 560
8.1 Kubernetes存储机制概述 561
8.1.1 将资源对象映射为存储卷 562
8.1.2 Node本地存储卷 569
8.2 持久卷（Persistent Volume）详解 573
8.2.1 PV和PVC的工作原理 574
8.2.2 PV详解 581
8.2.3 PVC详解 587
8.2.4 Pod使用PVC 589
8.2.5 StorageClass详解 593
8.3 动态存储管理实战：GlusterFS 600
8.3.1 准备工作 600
8.3.2 创建GlusterFS管理服务容器集群 600
8.3.3 创建Heketi服务 603
8.3.4 通过Heketi管理GlusterFS集群 607
8.3.5 定义StorageClass 610
8.3.6 定义PVC 610
8.3.7 Pod使用PVC的存储资源 613
8.4 CSI存储机制详解 614
8.4.1 CSI的设计背景 614
8.4.2 CSI的核心组件和部署架构 615
8.4.3 CSI存储插件应用实战 617
8.4.4 CSI存储快照管理 632
8.4.5 CSI的发展 638

第9章 Kubernetes开发指南 647