创建第一个集群

学习目标

使用 Minikube 创建第一个 Kubernetes 集群
部署第一个应用到集群
理解集群的基本操作流程

核心概念

集群创建流程

整体流程：
┌─────────────────────────────────────┐
│  1. 启动 Minikube 集群              │
│  2. 验证集群状态                    │
│  3. 创建 Deployment                 │
│  4. 创建 Service                    │
│  5. 访问应用                        │
│  6. 扩缩容                          │
│  7. 更新应用                        │
│  8. 清理资源                        │
└─────────────────────────────────────┘

应用部署流程

YAML 配置文件
      ↓
kubectl apply
      ↓
API Server 验证
      ↓
存储到 etcd
      ↓
Scheduler 调度
      ↓
kubelet 创建 Pod
      ↓
应用运行
      ↓
Service 暴露

实践练习

练习 1：启动集群

# 启动 Minikube
minikube start --driver=docker

# 查看集群状态
minikube status

# 验证 kubectl 连接
kubectl cluster-info
kubectl get nodes

# 预期输出：
# NAME       STATUS   ROLES           AGE   VERSION
# minikube   Ready    control-plane   2m    v1.28.0

练习 2：部署第一个应用

# 创建 Deployment
kubectl create deployment nginx --image=nginx:latest

# 查看 Deployment
kubectl get deployments

# 查看 Pod
kubectl get pods

# 查看详细信息
kubectl describe deployment nginx

# 预期输出：
# NAME    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
# nginx   1/1     1            1           30s

练习 3：暴露服务

# 创建 Service
kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort

# 查看 Service
kubectl get services

# 获取访问 URL
minikube service nginx --url

# 访问应用
curl $(minikube service nginx --url)

# 预期输出：
# NAME    TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
# nginx   NodePort   10.96.100.100   <none>        80:31234/TCP   10s

练习 4：查看应用状态

# 查看所有资源
kubectl get all

# 查看 Pod 详情
kubectl describe pod <pod-name>

# 查看 Pod 日志
kubectl logs <pod-name>

# 查看 Service 详情
kubectl describe service nginx

# 查看事件
kubectl get events

练习 5：扩缩容

# 扩容到 3 个副本
kubectl scale deployment nginx --replicas=3

# 查看 Pod
kubectl get pods

# 查看 Deployment
kubectl get deployments

# 预期输出：
# NAME    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
# nginx   3/3     3            3           5m

# 缩容到 1 个副本
kubectl scale deployment nginx --replicas=1

练习 6：更新应用

# 更新镜像版本
kubectl set image deployment/nginx nginx=nginx:1.24

# 查看更新状态
kubectl rollout status deployment/nginx

# 查看更新历史
kubectl rollout history deployment/nginx

# 回滚到上一版本
kubectl rollout undo deployment/nginx

# 回滚到指定版本
kubectl rollout undo deployment/nginx --to-revision=1

练习 7：使用 YAML 文件

创建 nginx-deployment.yaml：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.24
        ports:
        - containerPort: 80
        resources:
          requests:
            memory: "64Mi"
            cpu: "250m"
          limits:
            memory: "128Mi"
            cpu: "500m"

创建 nginx-service.yaml：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
    nodePort: 30080
  type: NodePort

# 应用配置
kubectl apply -f nginx-deployment.yaml
kubectl apply -f nginx-service.yaml

# 查看资源
kubectl get deployments
kubectl get services
kubectl get pods

# 访问应用
minikube service nginx-service --url

练习 8：调试应用

# 查看 Pod 状态
kubectl get pods

# 查看 Pod 详情
kubectl describe pod <pod-name>

# 查看 Pod 日志
kubectl logs <pod-name>

# 进入 Pod
kubectl exec -it <pod-name> -- /bin/bash

# 在 Pod 内执行命令
kubectl exec <pod-name> -- curl localhost:80

# 端口转发到本地
kubectl port-forward pod/<pod-name> 8080:80
# 访问 http://localhost:8080

练习 9：清理资源

# 删除 Service
kubectl delete service nginx-service

# 删除 Deployment
kubectl delete deployment nginx-deployment

# 或者删除所有资源
kubectl delete -f nginx-deployment.yaml
kubectl delete -f nginx-service.yaml

# 验证清理
kubectl get all

# 停止 Minikube
minikube stop

# 删除 Minikube 集群 (可选)
minikube delete

练习 10：完整示例

创建一个完整的 Web 应用：

web-app.yaml：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: web-app
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: web-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web-app
    spec:
      containers:
      - name: web-app
        image: nginx:1.24
        ports:
        - containerPort: 80
        volumeMounts:
        - name: html
          mountPath: /usr/share/nginx/html
      initContainers:
      - name: init-html
        image: busybox
        command: ['sh', '-c', 'echo "<h1>Hello from Kubernetes!</h1>" > /html/index.html']
        volumeMounts:
        - name: html
          mountPath: /html
      volumes:
      - name: html
        emptyDir: {}
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web-app-service
spec:
  selector:
    app: web-app
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
  type: LoadBalancer

# 部署应用
kubectl apply -f web-app.yaml

# 查看状态
kubectl get all

# 访问应用
minikube tunnel
# 在另一个终端
curl http://$(kubectl get svc web-app-service -o jsonpath='{.status.loadBalancer.ingress[0].ip}')

常见问题

1. Pod 无法启动

问题：Pod 状态为 Pending 或 CrashLoopBackOff
解决：
• 查看 Pod 详情: kubectl describe pod <pod-name>
• 查看日志: kubectl logs <pod-name>
• 检查镜像是否存在
• 检查资源配额

2. Service 无法访问

问题：无法通过 Service 访问应用
解决：
• 检查 Service 选择器是否匹配 Pod 标签
• 检查端口配置
• 使用 minikube service 命令访问
• 检查网络策略

3. 镜像拉取失败

问题：ImagePullBackOff
解决：
• 检查镜像名称是否正确
• 检查网络连接
• 使用本地镜像: eval $(minikube docker-env)
• 配置镜像加速器

小结

要点	说明
启动集群	minikube start
部署应用	kubectl create deployment
暴露服务	kubectl expose deployment
扩缩容	kubectl scale deployment
更新应用	kubectl set image
回滚版本	kubectl rollout undo
配置管理	YAML 文件 + kubectl apply
调试工具	describe, logs, exec, port-forward

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应用部署流程

实践练习

练习 1：启动集群

练习 2：部署第一个应用

练习 3：暴露服务

练习 4：查看应用状态

练习 5：扩缩容

练习 6：更新应用

练习 7：使用 YAML 文件

练习 8：调试应用

练习 9：清理资源

练习 10：完整示例

常见问题

1. Pod 无法启动

2. Service 无法访问

3. 镜像拉取失败

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