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Kubernetes已成为容器领域当之无愧的事实标准。然而，从过去以物理机和虚拟机为主体的开发运维环境向以容器为核心的基础设施的转变过程，涉及对网络、存储、调度、操作系统、分布式原理等各个方面的容器化理解和改造，很多初学者和从业者在面对容器技术中的种种难题时，要么知识储备不足，要么知识不成体系。本书即为解决这些难题而作，通过深入剖析Kubernetes的本质、核心原理和设计思想，帮你打通学习容器技术的“任督二脉”，让你真正掌握容器技术体系的精髓。

前言 iii

第　1章 背景回顾：云原生大事记　2

1.1　初出茅庐　2

1.2　崭露头角　6

1.3　群雄并起　8

1.4　尘埃落定　11

第　2章 容器技术基础　17

2.1　从进程开始说起　17

2.2　隔离与限制　21

2.3　深入理解容器镜像　27

2.4　重新认识Linux容器　36

第3章　Kubernetes设计与架构　47

3.1　Kubernetes核心设计与架构　47

3.2　Kubernetes核心能力与项目定位　51

第4章　Kubernetes集群搭建与配置　56

4.1　Kubernetes部署利器：kubeadm　56

4.2　从0到1：搭建一个完整的Kubernetes集群　63

4.3　第 一个Kubernetes应用　73

第5章　Kubernetes编排原理　82

5.1　为什么我们需要Pod　82

5.2　深入解析Pod对象　91

5.3　Pod对象使用进阶　96

5.4　编排确实很简单：谈谈“控制器”思想　109

5.5　经典PaaS的记忆：作业副本与水平扩展　112

5.6　深入理解StatefulSet（一）：拓扑状态　121

5.7　深入理解StatefulSet（二）：存储状态　127

5.8　深入理解StatefulSet（三）：有状态应用实践　133

5.9　容器化守护进程：DaemonSet　147

5.10　撬动离线业务：Job与CronJob　156

5.11　声明式API与Kubernetes编程范式　166

5.12　声明式API的工作原理　175

5.13　API编程范式的具体原理　185

5.14　基于角色的权限控制：RBAC　196

5.15　聪明的微创新：Operator 工作原理解读　204

第6章　Kubernetes存储原理　217

6.1　持久化存储：PV和PVC的设计与实现原理　217

6.2　深入理解本地持久化数据卷　226

6.3　开发自己的存储插件：FlexVolume与CSI　233

6.4　容器存储实践：CSI插件编写指南　242

第7章　Kubernetes网络原理　253

7.1　单机容器网络的实现原理　253

7.2　深入解析容器跨主机网络　260

7.3　Kubernetes网络模型与CNI网络插件　268

7.4　解读Kubernetes三层网络方案　276

7.5　Kubernetes中的网络隔离：NetworkPolicy　285

7.6　找到容器不容易：Service、DNS与服务发现　293

7.7　从外界连通Service与Service 调试“三板斧”　299

7.8　Kubernetes中的Ingress对象　304

第8章　Kubernetes调度与资源管理　312

8.1　Kubernetes的资源模型与资源管理　312

8.2　Kubernetes的默认调度器　317

8.3　Kubernetes默认调度器调度策略解析　321

8.4　Kubernetes默认调度器的优先级和抢占机制　326

8.5　Kubernetes GPU管理与Device Plugin 机制　330

第9章　容器运行时　335

9.1　幕后英雄：SIG-Node与CRI　335

9.2　解读CRI与容器运行时　339

9.3　绝不仅仅是安全：Kata Containers与gVisor　343

第　10章 Kubernetes监控与日志　349

10.1　Prometheus、Metrics Server与Kubernetes监控体系　349

10.2　Custom Metrics：让Auto Scaling不再“食之无味”　353

10.3　容器日志收集与管理：让日志无处可逃　358

第　11章 Kubernetes应用管理进阶　366

11.1　再谈Kubernetes的本质与云原生　366

11.2　声明式应用管理简介　368

11.3　声明式应用管理进阶　370

11.4　打造以应用为中心的Kubernetes　374

第　12章 Kubernetes开源社区　378

结语　Kubernetes：赢开发者赢天下　382

张磊，《Docker——容器与容器云》主要作者，CNCF TOC成员，Kubernetes社区成员与早期项目维护者，Kubernetes容器运行时和集群调度等多个核心特性的作者之一，长期专注并活跃于容器集群管理和云计算领域。

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Kubernetes项目之所以要在 kubelet中引入这样一层单独的抽象，当然是为了对 Kubernet屏蔽下层容器运行时的差异。实际上，对于1.6版本之前的 Kubernetes来说，它就是直接调 Docker的API来创建和管理容器的。

但是，正如本书开篇介绍容器背景时提到的， Docker 项目风靡全球后不久， Cores公司就推出了rkt项目来与 Docker正面竞争。在此背景下， Kubernetes项目的默认容器运行时自然也成了两家公司角逐的重要战场。

毋庸置疑， Docker项目必然是 Kubernetes项目最依赖的容器运行时。但凭借与谷歌公司非同一般的关系， Cores公司还是在2016年成功地将对rkt容器的支持直接添加进了 kubelet的主干代码

不过，这个“赶鸭子上架”的举动并没有为rkt项目带来更多用户、反而给 kubelet 的维护员带来了巨大的负担。在这种情况下， kubelet任何一次重要功能的更新，都不得不考虑 Docke和rkk这两种容器运行时的处理场景，然后分更新 Docker和rkt两部分代码。

更让人为难的是，由于rkt项目实在太小众， kubelet团队所有与rkt相关的代码修改都必须赖 Cores的员工才能完成。这不仅拖慢了 kubelet的开发周期，也给项目的稳定性埋下了巨大隐患。

书籍介绍

Kubernetes已成为容器领域当之无愧的事实标准。然而，从过去以物理机和虚拟机为主体的开发运维环境向以容器为核心的基础设施的转变过程，涉及对网络、存储、调度、操作系统、分布式原理等各个方面的容器化理解和改造，很多初学者和从业者在面对容器技术中的种种难题时，要么知识储备不足，要么知识不成体系。本书即为解决这些难题而作，通过深入剖析Kubernetes的本质、核心原理和设计思想，帮你打通学习容器技术的“任督二脉”，让你真正掌握容器技术体系的精髓。