Kubernetes 的API对象大体可分为工作负载（Workload）、发现和负载均衡（Discovery& LB）、配置和存储（Config &Storage）、集群（Cluster）以及元数据（Metadata）五个类别。

1、工作负载（Workload）

以下被称为 Pod 控制器。

Deployment

用途

Deployment 适用于部署无状态应用。无状态应用是指不需要保存客户状态的应用，这种类型的应用每个实例之间是相互独立的。

特点

• 声明式更新： 通过声明所需的状态来更新应用，Kubernetes 会自动将当前状态转变为所声明的目标状态。
• 滚动更新（Rolling updates）： 在更新版本时，逐步替换旧版本的 Pod ，而不是同时删除旧版本，从而实现零停机更新。
• 回滚（Rollbacks）： 支持将 Deployment 回滚到之前的版本。
• 扩缩容操作： 可以轻松地增加或减少应用的副本数量。

StatefulSet

用途

StatefulSet 是为了满足有状态应用的需求而设计的，比如需要持久化存储数据的数据库应用。

特点

• 稳定的持久化存储： 即使容器重启，数据也不会丢失。
• 唯一网络标识符： 每个 Pod 都有一个固定的 hostname 和网络标识。
• 有序部署和扩缩容： Pod 的创建和删除是有序的，保证部署和扩缩容的平滑性。

DaemonSet

用途

DaemonSet 确保所有或某些节点上都运行指定的 Pod 副本。这对于集群监控、日志收集等跨节点的服务特别有用。

特点

• 节点自动化管理： 当有节点加入集群时，DaemonSet 会自动在节点上添加 Pod ；当节点被移除时，对应的 Pod 也会被清理。

ReplicaSet

用途

ReplicaSet 的目的是在任何时间点都保持一定数量的 Pod 副本正在运行。

特点

• 保持副本数量： 根据定义确保运行指定数量的 Pod 副本。
• 被Deployment管理： 通常不直接使用 ReplicaSet ，而是通过 Deployment 来创建和管理。

Job

用途

Job 用于执行一次性任务，任务完成后，Job 会保持完成状态。

特点

• 一次性任务： 任务完成后，Pod 不会再被重启。
• 任务完成状态： 完成的任务会保留下来，直到被删除，便于日后检查日志和结果。

CronJob

用途

CronJob 用于管理基于时间的 Job ，类似于在 Kubernetes 环境中运行的定时任务。

特点

• 定时执行： 可以指定执行时间和频率。
• 自动管理： 自动创建和删除Job，根据预定的调度策略执行任务。

ReplicationController

用途

ReplicationController 是较早的资源类型，用于保持 Pod 的副本数量。目前已被 ReplicaSet 取代。

特点

• 副本数量管理： 确保有指定数量的 Pod 副本运行。
• 向后兼容： 尽管被 ReplicaSet 取代，但为了向后兼容仍然存在。

2、发现和负载均衡（Discovery& LB）

在Kubernetes集群中，管理网络流量和服务暴露是至关重要的任务。

Service

概述

Service 是 Kubernetes 中的一个抽象概念，它通过定义一个选择器来选择一组具有相同标签的 Pod，这些 Pod 提供了相同的服务功能。 Service 为这组 Pod 提供了一个统一的访问接口，实现了负载均衡和服务发现。

工作原理

• 标签选择器（Label Selector）： 使用标签选择器来识别属于其下的Pod，作为服务的后端处理单元。
• 稳定的IP地址和端口： 每个Service都有一个固定的IP地址和端口，客户端通过这个地址和端口与服务交互。
• 负载均衡： Service 负责将请求代理 / 路由到后端的Pod，并进行负载均衡。
• API Service 监视： Service 持续监视标签选择器匹配到的后端Pod对象，并实时跟踪这些对象的变化。

Endpoint

概述

Endpoint 是用来记录Service对应的所有Pod的访问地址（IP地址和端口）的资源对象。它根据Service的标签选择器自动创建和更新，记录存储在etcd中。

工作原理

• 自动创建： 创建Service时，其关联的Endpoint对象会自动创建。
• 动态更新： Endpoint记录会实时更新，以反映后端Pod的变化。
• 存储位置： 信息存储在etcd中，供Kubernetes的各个组件访问。

Ingress

概述

Ingress 是用于暴露服务到集群外部的资源对象，允许通过一个统一的入口来管理外部访问集群内部服务的规则。

工作原理

• 七层负载均衡器： 通常由七层负载均衡器（如 NGINX、HAProxy、Envoy、Traefik 等）实现，理解HTTP协议，提供细粒度的流量控制。
• 统一入口： 提供一个统一的入口点来管理对集群内多个服务的访问。
• 高级路由： 通过Ingress规则，可以基于请求的URL路径或主机名进行流量路由。

3、配置和存储（Config &Storage）

在Kubernetes中，存储和配置的管理对于构建和维护健壮应用至关重要。

Volume（存储卷）

概述

Kubernetes中的Volume是一个被Pod中的容器所共享的目录，它是一个或多个文件的封装，其生命周期与Pod相同，允许数据在容器重启时保持，并可以被Pod中的所有容器访问。

特点和用途

• 数据持久化： 即使容器停止运行，Volume中的数据也不会丢失。
• 支持多种存储类型： 支持多种类型的存储卷，包括本地存储、网络存储（如NFS、GlusterFS、CEPH）和云存储（如AWS EBS、GCE Persistent Disk）。
• 共享和重用： 一个Volume可以被Pod中的多个容器挂载和访问。

CSI（容器存储接口）

概述

CSI是一种标准化的接口，允许Kubernetes连接到各种第三方存储提供者，从而使得部署和使用新的存储系统变得更加容易和灵活。

特点和用途

• 扩展性： 开发者可以创建自定义存储解决方案，无需修改Kubernetes核心代码。
• 标准化： 提供了一个通用的接口，用于挂载卸载卷、动态配置卷等操作。
• 支持多种存储解决方案： 接入各种存储技术，如块存储、文件系统、对象存储等。

ConfigMap

概述

ConfigMap是用于存储配置信息的Kubernetes对象，它允许开发者将配置与容器镜像分离，从而增加应用部署和更新的灵活性。

特点和用途

• 配置解耦： 应用配置可以从容器镜像中分离，便于管理和更新。
• 动态配置： 应用在运行时可以访问ConfigMap中的配置，支持动态调整配置。
• 共享配置： ConfigMap可以被集群中的多个Pod共享。

Secret

概述

Secret用于存储敏感信息，如密码、OAuth令牌和ssh密钥，与ConfigMap类似，但用于更安全的信息管理。

特点和用途

• 数据加密： 在etcd中加密存储Secret中的数据。
• 限制访问： 通过Kubernetes的权限控制来限制对Secret的访问。
• 环境变量和卷挂载： 以环境变量或挂载到Pod的文件系统中的方式使用Secret。

DownwardAPI

概述

DownwardAPI允许Pod通过字段引用和环境变量来访问关于自身的信息，如节点的名称、Pod的名称和命名空间等。

特点和用途

• 自我意识： 容器可以获取关于自己的运行环境信息。
• 无需修改应用： 应用无需被修改即可访问它们运行的环境信息。
• 动态应用配置： 根据Pod的环境信息动态调整应用行为。

4、集群（Cluster）

Kubernetes中的资源管理和访问控制是通过一系列抽象和实体来实现的，这包括Namespace、Node、Role、ClusterRole、RoleBinding和ClusterRoleBinding。

Namespace

概述

Namespace 提供了一种隔离和组织集群内资源的方法，让资源在逻辑上分组，便于管理和访问控制。

特点和用途

• 隔离： 不同 Namespace 中的资源名称可以相同，但在同一个 Namespace 中资源名称必须唯一。
• 默认 Namespace： 新创建的资源对象如果没有指定 Namespace，会默认隶属于 default Namespace。
• 资源管理： 支持通过 Namespace 对资源进行分组管理，如资源使用量限制。

Node

概述

Node 是 Kubernetes 集群中的工作节点，可以是虚拟机或物理机器，运行集群工作负载。

特点和用途

• 唯一标识符： 每个 Node 在当前集群中必须具有唯一的标识符。
• 工作负载承载： 负责运行 Pod，提供应用程序和服务运行的环境。
• 资源提供： 提供计算、存储和网络资源给 Pod。

Role

概述

Role 定义在 Namespace 级别的权限集合，由规则组成，指定在该 Namespace 中可以执行的操作。

特点和用途

• 名称空间级别： 仅在声明它的 Namespace 内有效。
• 权限集合： 定义 Namespace 内可执行的操作，如资源的创建、获取和删除。

ClusterRole

概述

ClusterRole 是集群级别的权限集合，由规则组成，指定可以执行的跨 Namespace 的操作或对全局资源的操作。

特点和用途

• 集群级别： 权限可以跨 Namespace 生效。
• 广泛权限： 定义对集群范围内资源的操作权限，如节点管理、监视和日志获取。

RoleBinding

概述

RoleBinding 将 Role 中定义的权限赋予给一个或一组用户，隶属于一个 Namespace，并且仅在该 Namespace 中作用。

特点和用途

• 权限赋予： 将 Role 权限赋予给用户、组或服务账户。
• 名称空间作用域： 仅在其所属 Namespace 内赋予权限。

ClusterRoleBinding

概述

ClusterRoleBinding 将 ClusterRole 中定义的权限赋予给一个或一组用户，作用于全局 Namespace。

特点和用途

• 集群范围权限赋予： 将 ClusterRole 权限赋予给用户、组或服务账户，权限在整个集群范围内有效。
• 支持全局和局部赋权： 主要用于赋予集群级别的权限，也可以用于在所有 Namespace 中赋予局部 Role 的权限。

5、元数据（Metadata）

Kubernetes提供了强大的机制来管理和自动化应用的伸缩、配置和资源限制。

HPA（Horizontal Pod Autoscaler）

概述

HPA，或水平Pod自动扩缩，自动调整工作负载类型资源（如Deployment、ReplicaSet）副本数量的资源对象，基于指定指标（CPU利用率、内存使用量或自定义指标）动态增减Pod副本数以应对负载变化。

特点和用途

• 动态伸缩： 自动根据实时负载调整Pod数量，提高资源利用率和应用响应能力。
• 指标监控： 支持内置指标（如CPU、内存利用率）和自定义指标。
• 配置灵活： 用户定义伸缩策略，包括最小/最大Pod数量，触发伸缩的指标阈值。

PodTemplate

概述

PodTemplate是创建Pod资源的预设模板，定义了Pod的标签、容器规格、卷挂载等。经常被其他资源（如ReplicaSet、Deployment）用于生成具有相同配置的Pod副本。

特点和用途

• 模板化配置： 定义一次Pod配置，在多处重复使用，确保配置一致性。
• 保持一致性： 通过模板创建的Pod副本具有相同配置，保持部署一致性。
• 简化资源定义： 在定义复杂工作负载资源时，引用PodTemplate简化定义过程。

LimitRange

概述

LimitRange是Namespace级别的策略对象，用于限制Namespace内资源的消耗。设置CPU、内存等资源的最小、最大、默认请求和默认限制，防止资源滥用，确保资源公平分配和高效使用。

特点和用途

• 资源控制： 限制Namespace内资源使用，包括Pod、容器和持久化卷申领。
• 预防资源滥用： 防止任一应用或用户占用过多资源，保障资源公平性。
• 资源策略管理： 为资源设置最大/最小限制，帮助管理Namespace内资源消耗。