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拥有十多年的IT从业经验，具备丰富的云计算、大数据分析和大型企业级应用的架构设计和实施经验，是电信、金融、互联网等领域的博学专家。
吴治辉，HPE博学架构师
拥有超过15年的软件研发经验，专注于电信软件和云计算方面的软件研发，拥有丰富的大型项目架构设计经验，是业界少有的具备很强Coding能力的S级博学架构师，也是《ZeroC Ice木权指南》《架构解密：从分布式到微服务》的作者。
王伟，HPE博学系统架构师、大数据和云计算技术专家
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崔秀龙，HPE博学架构师
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闫健勇，HPE高级项目经理、总架构师
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崔晓宁，HPE高级顾问
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刘晓红，HPE高级咨询顾问
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第1章 Kubernetes入门 1
1.1 Kubernetes是什么 1
1.2 为什么要用Kubernetes 4
1.3 从一个简单的例子开始 5
1.3.1 环境准备 6
1.3.2 启动MySQL服务 6
1.3.3 启动Tomcat应用 9
1.3.4 通过浏览器访问网页 10
1.4 Kubernetes基本概念和术语 12
1.4.1 Master 12
1.4.2 Node 12
1.4.3 Pod 15
1.4.4 Label(标签) 18
1.4.5 Replication Controller 22
1.4.6 Deployment 26
1.4.7 Horizontal Pod Autoscaler 28
1.4.8 StatefulSet 29
1.4.9 Service(服务) 30
1.4.10 Volume(存储卷) 37
1.4.11 Persistent Volume 41
1.4.12 Namespace(命名空间) 42
1.4.13 Annotation(注解) 43
1.4.14 小结 44
第2章 Kubernetes实践指南 45
2.1 Kubernetes安装与配置 45
2.1.1 系统要求 45
2.1.2 使用kubeadm工具快速安装Kubernetes集群 46
2.1.3 以二进制文件方式安装Kubernetes集群 51
2.1.4 Kubernetes集群的安全设置 59
2.1.5 Kubernetes集群的网络配置 64
2.1.6 内网中的Kubernetes相关配置 64
2.1.7 Kubernetes的版本升级 65
2.1.8 Kubernetes核心服务配置详解 66
2.2 kubectl命令行工具用法详解 86
2.2.1 kubectl用法概述 86
2.2.2 kubectl子命令详解 88
2.2.3 kubectl参数列表 90
2.2.4 kubectl输出格式 90
2.2.5 kubectl操作示例 92
2.3 深入掌握Pod 93
2.3.1 Pod定义详解 93
2.3.2 Pod的基本用法 98
2.3.3 静态Pod 103
2.3.4 Pod容器共享Volume 104
2.3.5 Pod的配置管理 106
2.3.6 在容器内获取Pod信息(Downward API) 119
2.3.7 Pod生命周期和重启策略 124
2.3.8 Pod健康检查 125
2.3.9 玩转Pod调度 127
2.3.10 Init Container(初始化容器) 149
2.3.11 Pod的升级和回滚 152
2.3.12 Pod的扩容和缩容 166
2.3.13 使用StatefulSet搭建MongoDB集群 171
2.4 深入掌握Service 180
2.4.1 Service定义详解 181
2.4.2 Service基本用法 182
2.4.3 Headless Service 187
2.4.4 集群外部访问Pod或Service 192
2.4.5 DNS服务搭建指南 196
2.4.6 自定义DNS和上游DNS服务器 204
2.4.7 Ingress：HTTP 7层路由机制 208
第3章 Kubernetes核心原理 226
3.1 Kubernetes API Server 原理分析 226
3.1.1 Kubernetes API Server概述 226
3.1.2 独特的Kubernetes Proxy API接口 229
3.1.3 集群功能模块之间的通信 230
3.2 Controller Manager 原理分析 231
3.2.1 Replication Controller 232
3.2.2 Node Controller 234
3.2.3 ResourceQuota Controller 235
3.2.4 Namespace Controller 237
3.2.5 Service Controller与Endpoint Controller 237
3.3 Scheduler原理分析 238
3.4 kubelet运行机制分析 242
3.4.1 节点管理 242
3.4.2 Pod管理 243
3.4.3 容器健康检查 244
3.4.4 cAdvisor资源监控 245
3.5 kube-proxy 运行机制分析 247
3.6 深入分析集群安全机制 251
3.6.1 API Server认证管理(Authentication) 251
3.6.2 API Server授权管理(Authorization) 253
3.6.3 Admission Control(准入控制) 272
3.6.4 Service Account 274
3.6.5 Secret私密凭据 279
3.7 网络原理 282
3.7.1 Kubernetes网络模型 282
3.7.2 Docker的网络基础 284
3.7.3 Docker的网络实现 296
3.7.4 Kubernetes的网络实现 304
3.7.5 Pod和Service网络实战 308
3.7.6 CNI网络模型 321
3.7.7 Kubernetes网络策略 331
3.7.8 开源的网络组件 333
3.8 共享存储原理 363
3.8.1 共享存储机制概述 363
3.8.2 PV详解 364
3.8.3 PVC详解 368
3.8.4 PV和PVC的生命周期 370
3.8.5 StorageClass详解 373
3.8.6 动态存储管理实战：GlusterFS 376
第4章 Kubernetes开发指南 388
4.1 REST简述 388
4.2 Kubernetes API详解 390
4.2.1 Kubernetes API概述 390
4.2.2 API版本 395
4.2.3 API Groups(API组) 395
4.2.4 API方法说明 397
4.2.5 API响应说明 398
4.3 使用Java程序访问Kubernetes API 400
4.3.1 Jersey 401
4.3.2 Fabric8 412
4.3.3 使用说明 413
第5章 Kubernetes运维指南 434
5.1 Kubernetes集群管理指南 434
5.1.1 Node的管理 434
5.1.2 更新资源对象的Label 436
5.1.3 Namespace：集群环境共享与隔离 437
5.1.4 Kubernetes资源管理 441
5.1.5 资源紧缺时的Pod驱逐机制 475
5.1.6 Pod Disruption Budget(主动驱逐保护) 483
5.1.7 Kubernetes集群的高可用部署方案 485
5.1.8 Kubernetes集群监控 496
5.1.9 集群统一日志管理 513
5.1.10 Kubernetes审计日志(Audit Log) 522
5.1.11 使用Web UI(Dashboard)管理集群 523
5.1.12 Helm：Kubernetes应用包管理工具 527
5.2 Trouble Shooting指导 538
5.2.1 查看系统Event事件 538
5.2.2 查看容器日志 540
5.2.3 查看Kubernetes服务日志 541
5.2.4 常见问题 542
5.2.5 寻求帮助 546
5.3 Kubernetes开发中的新功能 546
5.3.1 Pod Preset(运行时参数注入策略) 546
5.3.2 Cluster Federation(集群联邦) 553
5.3.3 容器运行时接口(Container Runtime Interface-CRI) 557
5.3.4 对GPU的支持 561
5.3.5 Kubernetes的演进路线(Roadmap)和开发模式 565
第6章 Kubernetes源码导读 568
6.1 Kubernetes源码结构和编译步骤 568
6.2 kube-apiserver进程源码分析 572
6.2.1 进程启动过程 572
6.2.2 关键代码分析 574
6.2.3 设计总结 589
6.3 kube-controller-manager进程源码分析 592
6.3.1 进程启动过程 592
6.3.2 关键代码分析 595
6.3.3 设计总结 603
6.4 kube-scheduler进程源码分析 605
6.4.1 进程启动过程 605
6.4.2 关键代码分析 610
6.4.3 设计总结 617
6.5 kubelet进程源码分析 619
6.5.1 进程启动过程 619
6.5.2 关键代码分析 624
6.5.3 设计总结 647
6.6 kube-proxy进程源码分析 648
6.6.1 进程启动过程 648
6.6.2 关键代码分析 650
6.6.3 设计总结 665
6.7 kubectl进程源码分析 666
6.7.1 kubectl create命令 667
6.7.2 rolling-update命令 671
5.3.2 Cluster Federation(集群联邦)
集群联邦从Kubernetes v1.3版本开始引入，目标是对多个Kubernetes集群进行统一管理，将用户的应用部署到全球各地的不同数据中心或者云环境中，同时通过动态优化部署来节约运营成本。本节介绍Kubernetes中Federation(集群联邦)的主要特性和使用Federation管理多集群的原理。
1. Federation的主要特性
Federation主要通过以下特性来实现多集群的统一管理。
◎ 跨群集资源同步：Federation提供在多个集群之间保持资源同步的能力，比如通过Federation可以确保跨集群的Deployment在多个集群中始终同时存在并保持一致。
◎ 跨集群服务发现：Federation提供了自动配置DNS服务器和全局负载均衡器(可访问所有Kubernetes集群后端服务的负载均衡器)的能力，比如通过Federation可以确保使用一条全局虚拟IP(VIP)或DNS记录即可访问部署在多个Kubernetes集群中的后端服务。
◎ 高可用性：Kubernetes Federation可以在集群之间分发负载，并且支持自动配置DNS服务器和全局负载均衡器，大大降低了发生系统故障的几率，提高了系统的可用性。
◎ 避免厂商锁定：Federation使得应用进行跨不同类型的云平台联合部署变得很容易，而集群中应用程序的迁移也变得更加轻松，因此可以有效地避免出现厂商锁定的情况。
2. Federation要解决的主要挑战
在Federation的实际使用场景中，会面对一些非常重要的挑战。
1)位置亲和性
在使用多集群部署分布式应用时，前端应用与后端资源(可以Pod形式的应用、存储或者其他为前端应用提供服务的资源)的相对位置对于访问延迟、资源开销和系统稳定性具有决定性的影响。那么Federation中应该如何考虑这种位置亲和决策呢？在Federation的设计理念中，针对前后端的相对位置，将前后端关系分为三类：严格耦合、严格解耦和优先耦合。三者分别对应前后端必须绑定、可以分离及优先绑定这三种应用场景。通过位置亲和性，就可以将严格解耦的应用进行基于Pod的平均分配或者随机分配，对优先耦合的应用进行优先分配到同一集群并接受部分移动，而对于严格耦合的应用则严格分配到同一集群环境中。
2)跨集群服务发现
在Federation中Pod使用外部DNS客户端来实现与单集群类似的标准服务发现。DNS将服务解析为本地集群地址或者外部集群地址。除严格耦合的前后端场景外，前端都可以不用关心DNS解析的结果是位于同一集群内还是同一集群外。
3)跨集群应用调度
Federation的跨集群调度机制中，Federation控制平面在接收到所有集群的资源对象创建请求后，可以简单地将这个请求重定向给某个集群，也可以将请求“分解”为多个子请求发送给不同的集群。同时，Federation控制平面需要分析应用的属性(位置亲和性、隐私级别等)，并以此作为依据执行更优化的跨集群调度。此外，完善的跨集群调度机制还需要支持准入控制机制、自动扩容和缩容机制、故障重调度机制及基于计算能力的调度优化等。
4)跨集群应用迁移
在Federation的使用过程中，可能会遇到部分集群容量将满、转换云供应商、变换核心集群位置等需要进行应用迁移的场景。在这种情况下，Federation的跨集群迁移工作是按照应用位置亲和性来分别进行的：对严格解耦的应用采取一次或多次分步迁移的方式进行，每次迁移的粒度也很自由；对优先耦合的应用，需要首先找到具有足够多的资源容量可以容纳待迁移应用的目标集群，并锁定该部分的资源容量，之后按照特定的顺序在特定的时间内完成迁移工作；而对于严格耦合的程序而言，除了需要符合与优先耦合类似的资源要求，在迁移过程中还需要考虑是否能满足数据一致性和应用一致性的要求，如果不能满足要求，则不建议直接进行迁移。
5)故障隔离
Federation保留了Kubernetes集群的应用隔离机制，一般情况下并不会显著地增加多个集群之间故障的关联性。Federation控制平面与每个Kubernetes集群的控制平面是严格独立的，Federation控制平面的故障应不影响每个Kubernetes自身的正常运行。
◎ 统一监控、统一预警和跨集群联合审计。
◎ 统一认证授木又、跨集群的配额管理。
3. Federation的架构设计
针对这些调整，Federation的整体架构设计采用了解耦和分层的思路：Federation控制平面位于所有Kubernetes集群之上，而每个Kubernetes集群都是可以独立运行的。除了部分基础配置信息，每个Kubernetes集群都不知道其他Kubernetes集群的存在，也不知道Federation控制平面的存在。在这种设计中，Federation控制平面就像每个Kubernetes集群的API客户端，因此与每个集群解除了耦合关系。与Federation解耦和分层的架构相对的是一体式架构设计：即为每个Kubernetes集群搭建一个控制平面，这个控制平面只负责管理这个Kubernetes集群，而多个控制平面之间通过通信的方式来实现对所有Kubernetes集群的联合管理。
Federation分层解耦的设计具有如下优势。
1)故障隔离性好
如前面所述，Federation分层解耦的设计保障了Federation控制平面与集群的隔离，每个集群和Federation控制平面都可以独立运行，出现故障时可以进行单独隔离而互不影响。另外，每个集群和Federation控制平台的软件和配置都可以进行独立更新，这为系统的维护提供了极大的便利。
2)失效几率更低
整体而言，分层设计的系统比一体式设计的系统出现故障的概率要高(概率叠加)，但由于各系统解除了耦合，所以系统失效的几率要低于一体式设计的系统。
3)可扩展性高
在Federation的分层解耦设计中，每个底层的Kubernetes集群内部都可以独立地进行扩展，而Federation中也可以很容易扩展加入新的集群而不影响现有集群。基于分层架构的优势，在未来的Kubernetes版本里，甚至可能会提供集群联邦的联邦功能(Federation of Federation)。
4)代码模块化和分离
Federation控制平面的代码与每个云供应商的Kubernetes控制平面的代码是分离的，它们之间通过共享库的方式来实现部分代码共享。这种设计允许Kubernetes和Federation的代码开发工作在很大程度上独立进行，同时促进了更好的代码模块化和独立的接口设计。
5)更灵活的管理策略
一体式设计的系统看似管理工作更简单，但是由于不同的云供应商和本地数据中心有不同的特点(硬件、定价、限制等)，而Federation的分层解耦架构允许独立地管理每个Kubernetes集群，这虽然看似提高了管理的复杂性，但是对于整个系统而言，提供了更丰富的控制手段和管理策略。
◎ 更好的代码模块化和界面设计。
◎ 控制平面的成本更低。
在一体式设计的系统中，每个Kubernetes集群均需要部署自己的控制平面，而在分层解耦的设计中，Federation的控制平面只需要独立部署一次。如果我们需要实现控制平面的高可用，那么也只需要再部署一个Federation控制平面。可见Federation的分层设计在控制平面的成本开销上的优势非常明显。
4. Federation的优势
Federation是Kubernetes多集群的解决方案，如果不需要使用多个Kubernetes集群，则Federation并没有太大用处。在下列情况下，可以考虑引入Federation。
◎ 低延迟：通过多地区部署服务，配合就近选择集群提供服务的方式，Federation可以最小化服务访问的延迟。
◎ 故障隔离：当系统发生故障时，由多个小型集群(这些集群通常分布在不同的区域)组成的Federation比单个大型集群更适合快速有效地隔离，而且对整体服务的影响会更小。
◎ 可扩展性：根据谷歌的经验，在超大规模的生产环境中，单个Kubernetes集群的扩展性受到集群规模的制约。当单个集群规模过大时，集群性能下降。而多集群Federation则可以提高集群规模的上限，提供更好的可扩展性。
◎ 混合云：Federation支持私有云和公有云的组合，可以使用Federation在不同的云供应商或多个本地数据中心上搭建多个Kubernetes集群，实现混合云部署。
5. Federation的局限性
除了上述优势，在使用Federation之前也应充分考虑一些潜在问题。
◎ 网络带宽和成本的增加：为确保所有的集群运行状态符合预期，Federation控制平面会持续监控所有集群。如果Federation中的集群运行在同一个云供应商的不同地区上(一般同一云供应商跨地区的网络通信是需要收费的)或者运行在不同的云供应商上，那么将会导致显著的网络开销和成本的提升。
◎ 削弱了多集群之间的隔离性：Federation控制平面一旦出现问题，就可能会影响到所有的集群。一种可能的方案是，通过尽可能减少Federation控制平面中的逻辑，将Federation控制平面的逻辑尽可能多地传递给各Kubernetes子集群的控制平面，来减缓这种情况。但这类问题很难避免。同样，目前Federation这种“中心控制”的设计思路和实现方式还可能导致安全性及多集群同时不可用方面的问题。
◎ 成熟度：相对而言，Federation出现较晚，还不是很成熟。目前Kubernetes中的资源对象只有一部分在Federation中是可用的，而且很多可用的资源对象目前还只是Alpha状态。此外，Federation的设计、实现和用法目前随着Kubernetes大版本的变更都发生了很多改变，因此给使用者带来了不少困难。
5.3.3 容器运行时接口(Container Runtime Interface-CRI)
归根结底，Kubernetes Node(kubelet)的主要功能就是启动和停止容器的组件，我们称之为容器运行时(Container Runtime)，其中最知名的就是Docker了。为了让Kubernetes更具扩展性，从其v1.5版本开始加入了容器运行时插件API，我们称之为Container Runtime Interface，简称CRI。
1. CRI概述
每种容器运行时都有其特点，因此不少用户希望Kubernetes能够支持更多的运行时。Kubernetes从v1.5版本开始引入了CRI接口规范，通过插件接口模式，让Kubernetes无须重新编译就可以使用更多的容器运行时。CRI包含Protocol Buffers、gRPC API、运行库支持及开发中的标准规范和工具。Docker-CRI的实现在Kubernetes v1.6版本时更新为Beta版本，并在kubelet启动时默认启动。
可替代的容器运行时支持是Kubernetes中的新概念。在Kubernetes v1.3时，rktnetes项目同时，让rkt容器引擎成为除Docker外的又一选择。然而，不管是Docker还是rkt，都用到了kubelet的内部接口，同kubelet源码纠缠不清。这种程度的集成需要对kubelet的内部机制有非常深入的了解，还会给社区带来管理压力，这就给新生代容器运行时造成了难于跨越的集成壁垒。CRI接口规范试图用定义清晰的抽象层清除这一壁垒，让开发者能够专注于容器运行时本身。在通向插件式容器支持及建设健康生态环境的路上，这是一小步，也是重要的一步。
2. CRI的主要组件
kubelet使用gRPC框架利用UNIX Socket与容器运行时(或CRI)进行通信。在这个过程中kubelet是客户端，CRI(shim)是服务端。
Protocol Buffers API包含两个gRPC服务：ImageService和RuntimeService。
ImageService提供了从仓库拉取镜像、查看和移除镜像的功能。
RuntimeService负责Pod和容器的生命周期管理、与容器的交互(exec/attach/port-forward)。rkt和Docker这样的容器运行时可以使用一个Socket同时提供两个服务。在kubelet中可以用--container-runtime-endpoint和--image-service-endpoint参数设置这个Socket。
……
我相信这是一本到目前为止对从事云计算领域技术实践的人来说非常有价值的书籍。本书作者来自云计算实战一线，敏锐地捕获和探索着各种IT前瞻技术，他们在惠普如日中天的时期加入惠普，是纯粹的技术癖，为的企业构建着相当庞大的信息系统。他们有着而扎实的技术架构体系，有着对创新技术天生的热情，有着国际技术经验丰富者的视野，还有着对企业级IT架构的深入把握。
本书囊括了Kubernetes入门、运行机制、原理和高级案例等内容，由浅入深地介绍了当前发展速度极快且被认可度极高的Kubernetes容器云平台，并围绕着生产环境中可能出现的问题，给出了大量的典型案例，有很好的可借鉴性。
不论你是程序员、架构师，还是咨询顾问、IT管理者，你都会通过本书接触到非常热门的Docker和Kubernetes技术的非常清晰、细腻的实践脉络，感受到云计算技术领域的清新气息。
——HPE CMS负责人 张红忠
Kubernetes是2014年开源的容器应用管理调度系统，深受谷歌使用多年的Borg系统的影响，吸收了Borg中的理念，简化了操作。Kubernetes自问世以来，就引起了人们的广泛关注，已然成为私有云市场上冉冉升起的明星。本书作者拥有丰富的Kubernetes实战经验，并且及时抓住了市场的需求，对Kubernetes这个复杂的系统进行了精辟的分析和解剖，为渴望理解、迅速上手Kubernetes的程序员同学提供了多方位的指南，也为博学架构师拓宽思路提供了源泉。愿在此书的帮助下，Kubernetes的社区能更健康地成长。
——集团副总裁 翁志
本书内容详实、深入浅出，向读者展示了Kubernetes的完整画像，堪称一部“从入门到精通”的经典教材。作为过去几年里推进Docker与Kubernetes大规模生产应用的技术实践者，我向每一名云计算或基础架构从业者推荐本书。
——商城总架构师 & 基础平台部负责人 刘海锋
Kubernetes是容器生态圈中的重要一员，发展速度非常快，现在已经拥有800多名代码贡献者。谷歌在容器编排调度方面有着非常丰富的经验，所以Kubernetes的架构设计和理念都很不错。现在，国内已经有很多公司在应用Kubernetes，InfoQ也在这方面发表和策划了很多文章。这是国内专门讲解Kubernetes的重磅开山之作，从架构到源代码、从原理到案例，内容而详尽，非常不错。
——InfoQ主编 郭蕾
内容详实，通俗易懂
k8s入门必看
是正版，价格也不错
不错正在学习
好评。。。
你想想的薄点，还没开始看呢。为毛就没个塑封呢？难道是二手的？
相当棒的一本书，决定突击一周看完。我好像是第一本，封面都很褶邹。。。。。
