基于Kubernetes的云原生DevOps

本书的主要内容有：学习容器和Kubernetes的基本原理，无需任何经验。运行自己的集群，或选择Amazon、Google，以及其他公司托管的Kubernetes服务。通过Kubernetes管理资源的使用和容器生命周期。从成本、性能、弹性、容量和可伸缩性等方面优化集群。学习开发、测试和部署应用程序的很好工具。应用安全、可观察性和监控方面的近期新行业惯例。通过开发运维原则来打造精简、快速和高效的团队。

目录
序 . 1
前言 . 3
第1 章 云革命 11
1.1 云的诞生 12
1.1.1 购买时间12
1.1.2 基础设施即服务 13
1.2 开发运维拉开序幕 14
1.2.1 没有人真正理解开发运维 15
1.2.2 业务优势16
1.2.3 基础设施即代码 17
1.2.4 共同学习17
1.3 容器的到来 18
1.3.1 最优选的技术 18
1.3.2 箱子带来的启发 19
1.3.3 将软件放入容器 20
1.3.4 即插即用的应用程序 .21
1.4 容器的编排 22
1.5 Kubernetes 23
1.5.1 从Borg 到Kubernetes 23
1.5.2 什么因素导致Kubernetes 如此有价值？ 24
1.5.3 Kubernetes 会消失吗？ 26
1.5.4 Kubernetes 并非万能 .26
1.6 云原生 28
1.7 运维的未来 30
1.7.1 分布式开发运维 31
1.7.2 有些仍然是中心式 31
1.7.3 开发人员生产力工程 .31
1.7.4 你就是未来 .32
1.8 小结 .33
第2 章 Kubernetes 简介 35
2.1 第一次运行容器 35
2.1.1 安装Docker 桌面版 36
2.1.2 什么是Docker ？ 37
2.1.3 运行容器镜像 37
2.2 演示应用程序 .38
2.2.1 查看源代码 .38
2.2.2 Go 简介 39
2.2.3 演示应用程序的原理 .40
2.3 建立容器 40
2.3.1 了解Dockerfile .41
2.3.2 大力度优惠限度的容器镜像 .42
2.3.3 运行Docker image build 42
2.3.4 命名镜像43
2.3.5 端口转发43
2.4 容器仓库 44
2.4.1 容器仓库的身份验证 .45
2.4.2 命名和推送镜像 45
2.4.3 运行镜像46
2.5 Kubernetes 入门 .46
2.5.1 运行演示应用 47
2.5.2 如果容器无法启动 48
2.6 Minikube 48
2.7 小结 .48
第3 章 获取Kubernetes 51
3.1 集群架构 52
3.1.1 控制平面52
3.1.2 节点组件53
3.1.3 高可用性54
3.2 自托管Kubernetes 的成本 56
3.2.1 超出预期的工作量 56
3.2.2 不仅仅是初始设置 57
3.2.3 不能接近依赖工具 58
3.2.4 Kubernetes 的难度很大 59
3.2.5 管理费用59
3.2.6 从托管服务开始 59
3.3 托管Kubernetes 服务 .60
3.3.1 Google Kubernetes Engine（GKE） 61
3.3.2 集群自动伸缩 62
3.3.3 亚马逊的Elastic Container Service for Kubernetes（EKS） .62
3.3.4 Azure Kubernetes Service（AKS） 63
3.3.5 OpenShift .63
3.3.6 IBM Cloud Kubernetes Service .63
3.4 一站式Kubernetes 解决方案 64
3.5 Kubernetes 安装程序 64
3.5.1 kops 64
3.5.2 Kubespray 65
3.5.3 TK8 .65
3.5.4 困难模式的Kubernetes 66
3.5.5 kubeadm 66
3.5.6 Tarmak 66
3.5.7 Rancher Kubernetes Engine（RKE） 66
3.5.8 Puppet Kubernetes 模块 67
3.5.9 Kubeformation 67
3.6 购买还是构建：我们的建议 67
3.6.1 运行更少软件 68
3.6.2 尽可能使用托管Kubernetes 68
3.6.3 如何应对提供商锁定？ 69
3.6.4 根据需要使用标准的Kubernetes 自托管工具 70
3.6.5 当你的选择受到时 70
3.6.6 裸金属与内部服务器 .70
3.7 无集群容器服务 71
3.7.1 Amazon Fargate 72
3.7.2 Azure Container Instances（ACI） .72
3.8 小结 .73
第4 章 Kubernetes 对象 75
4.1 部署 .75
4.1.1 监督与调度 .76
4.1.2 重新启动容器 76
4.1.3 查询部署77
4.2 Pod 78
4.3 副本集 79
4.4 维持所需状态 .80
4.5 Kubernetes 调度器 81
4.6 YAML 格式的资源清单 .82
4.6.1 资源就是数据 82
4.6.2 部署清单83
4.6.3 使用kubectl apply 84
4.6.4 服务资源85
4.6.5 使用kubectl 查询集群 88
4.6.6 资源的高级使用方式 .89
4.7 Helm：Kubernetes 包管理器 90
4.7.1 安装Helm 90
4.7.2 安装Helm Chart 91
4.7.3 Chart、Repository 与Release 92
4.7.4 查看Helm Release 92
4.8 小结 .93
第5 章 资源管理 95
5.1 了解资源 95
5.1.1 资源单位96
5.1.2 资源请求96
5.1.3 资源约束97
5.1.4 控制容器的大小 99
5.2 管理容器的生命周期 99
5.2.1 存活探针99
5.2.2 探针延迟及频率 100
5.2.3 其他类型的探针 101
5.2.4 gRPC 探针 101
5.2.5 就绪探针102
5.2.6 基于文件的就绪探针 103
5.2.7 minReadySeconds .104
5.2.8 Pod 中断预算 104
5.3 命名空间 .106
5.3.1 使用命名空间 .107
5.3.2 应该使用哪些命名空间？ 107
5.3.3 服务地址 108
5.3.4 资源配额109
5.3.5 默认资源请求和约束 111
5.4 优化集群的成本 . 112
5.4.1 优化部署 112
5.4.2 优化Pod 113
5.4.3 Pod 垂直自动伸缩器 114
5.4.4 优化节点 114
5.4.5 优化存储 116
5.4.6 清理未使用的资源 117
5.4.7 检查备用容量 .120
5.4.8 使用预留实例 .120
5.4.9 抢占式（Spot）实例 121
5.4.10 保持工作负载均衡 .123
5.5 小结 126
第6 章 集群运维 129
6.1 集群的规模与伸缩 .129
6.1.1 容量规划130
6.1.2 节点与实例 133
6.1.3 伸缩集群136
6.2 一致性检查 138
6.2.1 CNCF 认证 139
6.2.2 Sonobuoy 一致性测试 141
6.3 验证与审计 141
6.3.1 K8Guard 142
6.3.2 Copper 142
6.3.3 kube-bench 143
6.3.4 Kubernetes 审计日志 143
6.4 混乱测试 .144
6.4.1 生产环境是无法复制的 .144
6.4.2 Chaoskube 145
6.4.3 kube-monkey 146
6.4.4 PowerfulSeal 146
6.5 小结 147
第7 章 强大的Kubernetes 工具 . 149
7.1 掌握kubectl 149
7.1.1 Shell 别名 .150
7.1.2 使用缩写的标志 150
7.1.3 缩写资源的类型 151
7.1.4 自动补齐kubectl 命令 151
7.1.5 获取帮助152
7.1.6 获取有关Kubernetes 资源的帮助 .152
7.1.7 显示更详细的输出 153
7.1.8 使用JSON 数据和jq 154
7.1.9 监视对象155
7.1.10 描述对象 .155
7.2 处理资源 .156
7.2.1 命令式的kubectl 命令 156
7.2.2 何时不应该使用命令式的命令 157
7.2.3 生成资源清单 .158
7.2.4 导出资源159
7.2.5 对比资源的差异 159
7.3 处理容器 .160
7.3.1 查看容器的日志 160
7.3.2 附着到容器 162
7.3.3 利用kubespy 监视Kubernetes 资源 162
7.3.4 转发容器端口 .163
7.3.5 在容器上执行命令 163
7.3.6 容器的故障排除 164
7.3.7 BusyBox 命令 .166
7.3.8 将BusyBox 添加到容器 167
7.3.9 在容器上安装程序 168
7.3.10 通过kubesquash 实时调试 168
7.4 上下文与命名空间 .170
7.4.1 kubectx 与kubens .171
7.4.2 kube-ps1 172
7.5 Kubernetes shell 与工具 173
7.5.1 kube-shell 173
7.5.2 Click 173
7.5.3 Kubed-sh 174
7.5.4 Stern 174
7.6 构建自己的Kubernetes 工具 175
7.7 小结 176
第8 章 运行容器 179
8.1 容器与Pod .179
8.1.1 什么是容器？ .180
8.1.2 容器中有什么？ 181
8.1.3 Pod 中有什么？ .182
8.2 容器清单 .183
8.2.1 镜像标识符 184
8.2.2 latest 标签 .185
8.2.3 容器摘要186
8.2.4 基础镜像标签 .186
8.2.5 端口 .187
8.2.6 资源请求和约束 187
8.2.7 镜像拉取策略 .188
8.2.8 环境变量188
8.3 容器安全 .189
8.3.1 以非root 用户身份运行容器 190
8.3.2 阻止Root 容器 191
8.3.3 设置只读文件系统 192
8.3.4 禁用权限提升 .192
8.3.5 能力 .193
8.3.6 Pod 安全上下文 .195
8.3.7 Pod 安全策略 195
8.3.8 Pod 服务账号 196
8.4 卷 197
8.4.1 emptyDir 卷 .197
8.4.2 持久卷 199
8.5 重启策略 .200
8.6 镜像拉取机密 200
8.7 小结 201
第9 章 管理Pod 203
9.1 标签 203
9.1.1 什么是标签？ .204
9.1.2 选择器 204
9.1.3 高级选择器 205
9.1.4 标签的其他用途 207
9.1.5 标签与注释 208
9.2 节点亲和性 208
9.2.1 硬亲和性209
9.2.2 软亲和性210
9.3 Pod 的亲和性与反亲和性 211
9.3.1 将Pod 调度到一起 211
9.3.2 分开Pod 212
9.3.3 软反亲和性 213
9.3.4 何时使用Pod 亲和性 214
9.4 污点与容忍 214
9.5 Pod 控制器 .216
9.5.1 守护进程集 217
9.5.2 状态集 218
9.5.3 作业 .220
9.5.4 定时作业221
9.5.5 Pod 水平自动伸缩器222
9.5.6 PodPreset 224
9.5.7 操作器与自定义资源定义（CRD） 226
9.6 Ingress 资源 227
9.6.1 Ingress 规则 .228
9.6.2 通过Ingress 终止TLS 229
9.6.3 Ingress 控制器 230
9.7 Istio 231
9.8 Envoy 232
9.9 小结 233
第10 章 配置与机密数据 235
10.1 ConfigMap 236
10.1.1 创建ConfigMap 236
10.1.2 利用ConfigMap 设置环境变量 237
10.1.3 利用ConfigMap 设置整个环境 240
10.1.4 在命令参数中使用环境变量 .241
10.1.5 利用ConfigMap 创建配置文件 242
10.1.6 配置发生变化后更新Pod 245
10.2 Kubernetes Secret .245
10.2.1 利用机密数据设置环境变量 .246
10.2.2 将Secret 写入文件 247
10.2.3 读取Secrest 248
10.2.4 访问Secret.250
10.2.5 静态加密 .250
10.2.6 防止Secret 被删 .251
10.3 Secret 管理策略 251
10.3.1 在版本控制中加密机密 252
10.3.2 远程存储Secret 253
10.3.3 使用专业的机密管理工具253
10.3.4 推荐 254
10.4 使用Sops 加密机密数据 255
10.4.1 Sops 简介 255
10.4.2 使用Sops 加密文件 256
10.4.3 使用KMS 后端 258
10.5 小结 259
第11 章 安全与备份 261
11.1 访问控制与权限 261
11.1.1 按集群管理访问 261
11.1.2 基于角色的访问控制 262
11.1.3 角色 263
11.1.4 将角色绑定到用户 .264
11.1.5 我需要哪些角色？ .265
11.1.6 保护集群管理员的权限 265
11.1.7 应用程序与部署 266
11.1.8 RBAC 故障排除 267
11.2 安全扫描 268
11.2.1 Clair 268
11.2.2 Aqua 268
11.2.3 Anchore Engine 269
11.3 备份 270
11.3.1 Kubernetes 需要备份吗？ 270
11.3.2 备份etcd .270
11.3.3 备份资源状态 271
11.3.4 备份集群状态 271
11.3.5 大小灾害 .272
11.3.6 Velero 272
11.4 监控集群状态 277
11.4.1 Kubectl.277
11.4.2 CPU 和内存利用率 280
11.4.3 云提供商控制台 280
11.4.4 Kubernetes 仪表板 .281
11.4.5 Weave Scope .283
11.4.6 kube-ops-view 283
11.4.7 node-problem-detector .283
11.5 深入阅读 284
11.6 小结 285
第12 章 部署Kubernetes 应用程序 287
12.1 使用Helm 构建清单 287
12.1.1 Helm Chart 包含什么？ 288
12.1.2 Helm 模板 289
12.1.3 插值变量 .291
12.1.4 引用模板中的值 .292
12.1.5 指定依赖项 292
12.2 部署Heml Chart 293
12.2.1 设置变量 .293
12.2.2 在Helm Release 中指定值 .294
12.2.3 使用Helm 更新应用程序 295
12.2.4 回滚到以前的版本 .296
12.2.5 创建Helm Chart 库 296
12.2.6 使用Sops 管理Helm Chart 的机密数据 .297
12.3 使用Helmfile 管理多个Chart 300
12.3.1 Helmfile 中有什么？ 300
12.3.2 Chart 元数据 .301
12.3.3 应用Helmfile302
12.4 高级清单管理工具 304
12.4.1 Tanka 304
12.4.2 Kapitan 304
12.4.3 Kustomize 305
12.4.4 kompose 305
12.4.5 Ansible .306
12.4.6 kubeval 307
12.5 小结 307
第13 章 开发流程 . 309
13.1 开发工具 309
13.1.1 Skaffold 310
13.1.2 Draft .310
13.1.3 Telepresence 310
13.1.4 Knative 311
13.2 部署策略 311
13.2.1 滚动更新 .312
13.2.2 Recreate 模式 313
13.2.3 maxSurge 和maxUnavailable 313
13.2.4 蓝绿部署 .314
13.2.5 彩虹部署 .315
13.2.6 金丝雀部署 316
13.3 使用Helm 处理迁移 316
13.3.1 Helm 的钩子 .317
13.3.2 处理失败的钩子 .318
13.3.3 其他钩子 .318
13.3.4 钩子连接 .319
13.4 小结 320
第14 章 Kubernetes 的持续部署 321
14.1 什么是持续部署？ 321
14.2 CD 工具 322
14.2.1 Jenkins .323
14.2.2 Drone 323
14.2.3 Google 云构建 .323
14.2.4 Concourse 324
14.2.5 Spinnaker 324
14.2.6 GitLab CI 324
14.2.7 Codefresh 324
14.2.8 Azure 流水线 324
14.3 CD 组件 325
14.3.1 Docker Hub 325
14.3.2 Gitkube 325
14.3.3 Flux 325
14.3.4 Keel 325
14.4 Google 云构建的CD 流水线 .326
14.4.1 设置Google 云和GKE 326
14.4.2 分叉demo 代码库 327
14.4.3 Google 云构建简介 327
14.4.4 构建测试容器 327
14.4.5 运行测试 .329
14.4.6 构建应用程序容器 .329
14.4.7 验证Kubernetes 清单 329
14.4.8 发布镜像 .330
14.4.9 Git SHA 标签 330
14.4.10 创建第一个构建触发器 331
14.4.11 测试触发器 .332
14.4.12 CD 流水线部署 .333
14.4.13 创建部署触发器336
14.4.14 优化构建流水线337
14.4.15 调整示例流水线338
14.5 小结 338
第15 章 可观察性和监控 341
15.1 什么是可观察性？ 341
15.1.1 什么是监控？ 341
15.1.2 黑盒监控 .342
15.1.3 “正常”指什么？ .344
15.1.4 日志 345
15.1.5 指标 347
15.1.6 跟踪 349
15.1.7 可观察性 .350
15.2 可观测性流水线 351
15.3 Kubernetes 中的监控 .353
15.3.1 外部的黑盒检查 .353
15.3.2 内部健康检查 355
15.4 小结 357
第16 章 Kubernetes 指标 . 359
16.1 什么是指标？ 359
16.1.1 时间序列数据 360
16.1.2 计数器和计量器 .361
16.1.3 指标可以告诉我们什么？361
16.2 选择指标 361
16.2.1 服务：RED 模式 362
16.2.2 资源：USE 模式 .364
16.2.3 业务指标 .365
16.2.4 Kubernetes 指标 366
16.3 分析指标 370
16.3.1 简单的平均值有什么问题？ .371
16.3.2 平均值、中位数和离群值371
16.3.3 百分位数 .372
16.3.4 将百分位数应用于指标数据 .373
16.3.5 一般我们想知道最坏的情况 .375
16.3.6 比百分位数更好的方式 375
16.4 通过仪表板显示指标的图表 376
16.4.1 所有服务都使用标准布局376
16.4.2 利用主仪表板构建信息发射源 377
16.4.3 在仪表板上显示预示故障的数据 379
16.5 根据指标发出警报 380
16.5.1 警报有什么问题？ .380
16.5.2 值班不应该成为地狱 381
16.5.3 紧急、重大且需要付诸行动的警报 382
16.5.4 跟踪警报、工作时间外的呼叫 383
16.6 指标工具和服务 384
16.6.1 Prometheus 384
16.6.2 Google Stackdriver.387
16.6.3 AWS Cloudwatch 387
16.6.4 Azure Monitor 388
16.6.5 Datadog 388
16.6.6 New Relic 389
16.7 小结 390
后记 393
作者介绍 397
封面介绍 397