Kubernetes权威指南——企业级容器云实战

《Kubernetes*威指南——企业级容器云实战》是基于《Kubernetes *威指南：从Docker 到Kubernetes 实践全接触》进行企业级容器云平台建设的实战指南，力图对容器云平台的建设、应用和运营过程提供全方位的指导。其中，第1 章对企业级容器云平台应该如何进行规划和建设提供指导。第2 章对在容器云平台上如何管理需要为租户提供的计算资源、存储资源、网络资源和镜像资源等基础资源进行分析和说明。第3 章从应用部署模板、应用配置模板、应用的灰度发布更新策略、弹性扩缩容等方面对容器云平台上应用部署的相关管理工作进行讲解。第4 章从微服务架构的起源、Kubernetes 的微服务体系、Service Mesh 及多集群统一服务管理等方面对容器云平台的微服务管控机制进行分析和说明。第5 章从容器云平台的DevOps 管理、应用的日志管理、监控和告警管理、安全管理、平台数据的备份等方面对生产运营过程中的主要工作进行分析和说明。第6 章通过常见系统的容器化改造迁移方案，为传统应用如何上云提供指导。第7 章对容器云PaaS 平台的建设和应用进行说明。第8 章通过3 个案例，对大型项目在容器云PaaS 平台上的应用、复杂分布式系统的容器化实践为读者提供参考。

无论是对于系统架构师、开发和测试人员、运维人员，还是对于企业 IT 主管、系统管理员、平台管理员、SRE 人员等，《Kubernetes*威指南——企业级容器云实战》都非常有参考价值。本书也适合作为高等院校计算机专业云计算及容器技术方面的教材使用。

闫健勇

HPE高级项目经理、总架构师，有超过15年的电信行业系统建设经验，主导了多项电信大型系统的架构设计和管理，对于云计算和大数据在电信行业中的应用拥有丰富的经验。

龚正

HPE高级顾问，拥有15年IT从业经历，具有丰富的云计算、大数据分析和大型企业级应用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。

吴治辉

HPE资深架构师，拥有超过15年的软件研发经验，专注于电信软件和云计算领域的软件研发，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级资深架构师，也是《ZeroC Ice*威指南》《架构解密：从分布式到微服务》《区块链轻松上手：原理、源码、搭建与应用》的作者。

刘晓红

HPE高级咨询顾问，拥有15年电信行业的大型IT支撑系统建设经验，负责过多个项目的咨询规划、架构设计、系统实施和运营管理工作，目前专注于云计算、大数据、人工智能、区块链等新技术的研究和应用。

崔秀龙

HPE资深架构师，开源软件、自动化爱好者，拥有十多年从业经验，对软件生命周期的各个环节均有深刻的理解。

赵玲丽

HPE高级工程师，拥有8年以上企业级业务系统的实施和管理经验，以及云计算、大数据分析、容器化PaaS平台等领域的丰富经验，是容器和微服务领域的资深专家。

何通

HPE资深系统架构师，拥有多年工业、车联网、电信等领域的软件研发经验，参与过多个大型项目的架构设计、开发与实施工作，精通云计算与大数据解决方案，专注于云计算、大数据、人工智能等领域的前沿技术在电信行业中的系统架构与研发工作。

近年来，Kubernetes的版本和社区均发生了翻天覆地的变化，Kubernetes也已成为容器集群管理的事实标准，本书作者团队紧紧抓住其中的机遇，适时出版了《Kubernetes木又威指南：从Docker到Kubernetes实践全接触》的第1版、第2版和纪念版，这些书均记录了Kubernetes发展历程中各里程碑版本的核心思想，可帮助我们开启全面了解和掌握Kubernetes的大门，当然，该书还会持续更新，为我们呈现更新的版本及更优化的内容。

《Kubernetes木又威指南：企业级容器云实战》则通过全新的视角，针对容器云领域现下的热点和技术难点，给出了基于Kubernetes的企业级容器云落地指南，为企业传统IT转型和业务上云提供助力。三年磨一剑，该书内容直击现下容器云领域的技术热点和难点，可作为企业级容器云落地实操手册，帮助容器云领域的相关人士制胜风口浪尖。

在开源云计算技术蓬勃发展的过程中，Kubernetes、容器、微服务、区块链、智能运维、大数据等技术和理念的融合应用，无疑已经成为影响云计算发展格局的几项关键技术。云计算是IT信息技术发展和服务模式创新的集中体现，是信息化发展的重大变革和必然趋势。有不少企业已经在生产环境中大规模使用容器技术支撑微服务化的应用，获得了灵活、快速、弹性、高效所带来的收益。越来越多的企业也已经顺应趋势、改变思路，开始尝试或者采用该类技术，根据业务特性选择适合的业务，通过逐步推进来建设自己的企业级容器云平台。容器云平台推动了软件开发、测试、部署、运维和运营模式的创新，承载了企业的IT基础设施和基础技术服务，为企业业务应用的创新和发展提供了强有力的支撑，同时促进了与产业链生态环境中上下游系统的高效对接与协同创新。

对于传统企业来说，数字化转型的需求日益迫切，其IT架构面临着互联网融合业务中海量用户和快速迭代的巨大挑战。传统企业对容器云平台服务的市场需求，也从试探性的技术引入，转向行业纵深定制化的普及推广应用。建设企业级容器云PaaS平台是企业IT架构新模式转型的必然趋势，在传统行业中PaaS平台的应用也将迎来真正的市场爆发。

在企业进行IT云化实施的过程中，各种新技术的优势显现，但我们也发现了在探索和应用新技术的过程中随之而来的风险和问题。本书总结了我们在运用云计算技术的实践过程中遇到的各种关键环节、经验和教训，以提醒我们今后不再犯同样的错误，同时我们希望本书能给读者带来建设容器云平台的思路和帮助。

全书总计8章，这些章节既彼此独立又相互关联，力图对容器云平台的建设、应用和运营过程提供全方位的指导。

第1章对企业级容器云平台应该如何进行规划和建设提供指导。

第2章对在容器云平台上如何管理需要为租户提供的计算资源、存储资源、网络资源和镜像资源等基础资源进行分析和说明。

第3章从应用部署模板、应用配置模板、应用的灰度发布更新策略、弹性扩缩容等方面对容器云平台上应用部署的相关管理工作进行讲解。

第4章从微服务架构的起源、Kubernetes的微服务体系、Service Mesh及多集群统一服务管理等方面对容器云平台的微服务管控机制进行分析和说明。

第5章从容器云平台的DevOps管理、应用的日志管理、监控和告警管理、安全管理、平台数据的备份等方面对生产运营过程中的主要工作进行分析和说明。

第6章通过常见系统的容器化改造迁移方案，为传统应用如何上云提供指导。

第7章对容器云PaaS平台的建设和应用进行说明。

第8章通过3个案例，对大型项目在容器云PaaS平台上的应用、复杂分布式系统的容器化实践为读者提供参考。

本书作者大多数是《Kubernetes权威指南：从Docker到Kubernetes实践全接触》的作者，力图在Docker和Kubernetes带来的容器化浪潮中，将基于Docker和Kubernetes打造企业级容器云平台的经验分享给读者。本书以容器技术为核心，对容器云平台的各个功能组件进行详细的技术架构设计，并对开源软件进行选型建议及应用场景分析，为容器云平台的具体实现提供建议。书中的许多示例都可以在《Kubernetes权威指南：从Docker到Kubernetes实践全接触》一书中找到完整的部署方法。可以说，本书是基于《Kubernetes权威指南：从Docker到Kubernetes实践全接触》进行企业级容器云平台建设的实战指南，旨在为容器技术如何在实际的企业IT系统中落地、实践提供参考和借鉴。

本书适用于系统架构师、开发和测试人员、运维人员、企业IT主管、系统管理员、平台管理员、SRE人员等，也适合作为高等院校计算机专业云计算及容器技术方面的教材使用。

刘晓红

HPE高级咨询顾问

第1章 容器云平台的建设和规划1

1.1 为什么要建设企业级容器云 1

1.2 企业IT系统现状调研分析 2

1.3 企业级容器云技术选型 5

1.4 企业级容器云总体架构方案设计 8

1.5 企业级容器云PaaS与IaaS的边界限定 12

1.6 企业级容器云建设应遵循的标准 14

1.7 小结 18

第2章 资源管理 19

2.1 计算资源管理 19

2.1.1 多集群资源管理 20

2.1.2 资源分区管理 22

2.1.3 资源配额和资源限制管理 23

2.1.4 服务端口号管理 26

2.2 网络资源管理 27

2.2.1 跨主机容器网络方案 27

2.2.2 网络策略管理 38

2.2.3 集群边界路由器Ingress的管理 40

2.2.4 集群DNS域名服务管理 48

2.3 存储资源管理 53

2.3.1 Kubernetes支持的Volume类型 54

2.3.2 共享存储简介 54

2.3.3 CSI简介 58

2.3.4 存储资源的应用场景 61

2.4 镜像资源管理 64

2.4.1 镜像生命周期管理 64

2.4.2 镜像库多租户权限管理 65

2.4.3 镜像库远程复制管理 65

2.4.4 镜像库操作审计管理 66

2.4.5 开源容器镜像库介绍 66

第3章 应用管理 71

3.1 应用的创建 72

3.1.1 应用模板的定义 72

3.1.2 应用配置管理 81

3.2 应用部署管理 84

3.2.1 对多集群环境下应用的一键部署管理 84

3.2.2 对应用更新时的灰度发布策略管理 85

3.3 应用的弹性伸缩管理 89

3.3.1 手工扩缩容 89

3.3.2 基于CPU使用率的自动扩缩容 90

3.3.3 基于自定义业务指标的自动扩缩容 92

3.4 应用的日志管理和监控管理 97

第4章 微服务管理体系 98

4.1 从单体架构到微服务架构 98

4.2 Kubernetes微服务架构 107

4.3 Service Mesh与Kubernetes 114

4.4 Kubernetes多集群微服务解决方案 133

4.5 小结 139

第5章 平台运营管理 140

5.1 DevOps管理 140

5.1.1 DevOps概述 140

5.1.2 DevOps持续集成实战 144

5.1.3 小结 153

5.2 日志管理 153

5.2.1 日志的集中采集 153

5.2.2 日志的查询分析 157

5.3 监控和告警管理 163

5.3.1 监控管理 163

5.3.2 告警管理 170

5.4 安全管理 176

5.4.1 用户角色的权限管理 177

5.4.2 租户对应用资源的访问安全管理 178

5.4.3 Kubernetes系统级的安全管理 182

5.4.4 与应用相关的敏感信息管理 183

5.4.5 网络级别的安全管理 184

5.5 容器云平台关键数据的备份管理 185

5.5.1 etcd数据备份及恢复 185

5.5.2 Elasticsearch数据备份及恢复 188

5.5.3 InfluxDB数据备份及恢复 191

第6章 传统应用的容器化迁移 195

6.1 Java应用的容器化改造迁移 195

6.1.1 Java应用的代码改造 196

6.1.2 Java应用的容器镜像构建 197

6.1.3 在Kubernetes上建模与部署 199

6.2 PHP应用的容器化改造迁移 200

6.2.1 PHP应用的容器镜像构建 201

6.2.2 在Kubernetes上建模与部署 205

6.3 复杂中间件的容器化改造迁移 207

第7章 容器云PaaS平台落地实践 210

7.1 容器云平台运营全生命周期管理 210

7.2 项目准入和准备 211

7.2.1 运营界面的划分 211

7.2.2 项目准入规范和要求 214

7.2.3 多租户资源申请流程 218

7.2.4 集群建设及应用部署 219

7.3 持续集成和持续交付 220

7.3.1 应用程序管理 220

7.3.2 微服务设计规范 221

7.3.3 应用打包/镜像管理规范 224

7.3.4 应用自动化升级部署/灰度发布 229

7.4 服务运营管理 231

7.4.1 应用容量的自动扩缩容 231

7.4.2 故障容灾切换 233

7.4.3 Docker、Kubernetes的升级 233

7.5 监控分析 237

7.5.1 综合监控 237

7.5.2 事件响应和处理 239

7.5.3 数据分析和度量 242

7.6 反馈与优化 244

第8章 案例分享 246

8.1 某大型企业的容器云PaaS平台应用案例 246

8.2 Kubernetes在大数据领域的应用案例 258

8.3 Kubernetes在NFV领域的应用案例 269