第一部分：Kubernetes基礎架構與核心原理

第1章 容器技術的演進與Kubernetes的誕生

1.1 虛擬化技術的三次革命

• 物理機時代：資源浪費嚴重，利用率不足15%

• 虛擬機突破：VMware與Hyper-V實現硬件虛擬化，利用率提升至50%

• 容器化革命：Docker的UnionFS與Namespaces技術實現進程級隔離，利用率突破80%

1.2 Kubernetes的基因傳承

• Google Borg揭秘：揭秘支撐Google搜索的百萬級容器管理系統

• 核心設計哲學：聲明式API、自主修復、水平擴展的三大支柱

• CNCF生態圖譜：從Prometheus到Envoy的云原生技術矩陣

第2章 Kubernetes架構深度解析

2.1 控制平面組件詳解

• API Server：RESTful接口的認證/授權流程（圖示OAuth2交互過程）

  # 查看API Server請求日志
  kubectl logs kube-apiserver-master -n kube-system --tail 100

• etcd集群運維：Raft協議實現原理與數據壓縮策略

• Controller Manager：Deployment控制器狀態機流程圖解

2.2 工作節點核心組件

• Kubelet工作流程：Pod生命周期管理時序圖（包含PreStart/PostStop鉤子）

• CRI運行時對比：Containerd與CRI-O的性能基準測試數據

• Kube-proxy進階：IPVS模式下的負載均衡算法實現

2.3 網絡與存儲基礎設施

• CNI插件選型指南：Calico BGP與Flannel VXLAN的吞吐量對比

• CSI驅動開發：實現自定義存儲插件的六個關鍵步驟

• Ingress控制器：Nginx與Traefik的配置模板差異分析

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第二部分：企業級集群部署與配置

第3章 多環境部署全攻略

3.1 本地開發環境建設

• Minikube調優：CPU/內存分配策略與插件管理

  minikube start --driver=docker --cpus=4 --memory=8192 \
  --addons=metrics-server,ingress

• Kind集群實戰：多節點集群配置與鏡像預加載技巧

• 國產化方案：麒麟OS+Kubernetes的兼容性驗證報告

3.2 生產集群高可用方案

• kubeadm初始化：證書輪換自動化腳本示例

  # kubeadm-config.yaml
  apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta3
  kind: ClusterConfiguration
  controlPlaneEndpoint: "apiserver.example.com:6443"
  apiServer:certSANs:- "10.0.0.100"- "apiserver.example.com"

• 云廠商方案對比：AWS EKS與阿里云ACK的網絡策略差異

第4章 安全加固與權限管理

4.1 RBAC深度實踐

• 角色邊界定義：限制開發人員命名空間訪問的完整示例

  # developer-role.yaml
  apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
  kind: Role
  metadata:namespace: dev
  rules:
  - apiGroups: [""]resources: ["pods", "services"]verbs: ["get", "list", "create"]

• 審計日志分析：使用Falco檢測異常API調用

4.2 網絡策略實戰

• 零信任模型：默認拒絕所有流量的NetworkPolicy配置

  apiVersion: networking.k8s.io/v1
  kind: NetworkPolicy
  metadata:name: default-deny
  spec:podSelector: {}policyTypes:- Ingress- Egress

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第三部分：智能運維與高階特性

第5章 AI驅動的運維革命

5.1 ChatGPT運維場景

• 智能排障：輸入錯誤日志自動生成排查建議

  用戶：收到ImagePullBackOff錯誤，如何排查？
  ChatGPT：
  1. 檢查鏡像名稱是否正確：kubectl describe pod <pod-name>
  2. 驗證鏡像倉庫權限：kubectl create secret docker-registry
  3. 測試網絡連通性：nc -vz registry.example.com 443

• YAML生成：通過自然語言描述創建Deployment模板

5.2 自動化監控體系

• Prometheus調優：TSDB存儲壓縮參數配置

• 智能告警系統：基于機器學習的歷史基線告警

第6章 服務網格與可觀測性

6.1 Istio進階實踐

• 金絲雀發布：基于流量權重的漸進式交付

  apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
  kind: VirtualService
  spec:http:- route:- destination:host: reviews.prod.svc.cluster.localweight: 90- destination:host: reviews.canary.svc.cluster.localweight: 10

• 安全策略：mTLS加密通信的證書輪換方案

6.2 Sidecar容器革命

• 生命周期管理：1.28版本Sidecar注入順序控制

• 性能優化：共享Sidecar代理的多應用負載方案

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第四部分：行業實踐與認證指南

第7章 行業落地案例集錦

7.1 電商大促場景

• 彈性伸縮實戰：QPS從1萬到100萬的HPA配置演變

• 流量洪峰應對：基于NodeLocal DNS的緩存優化

7.2 金融行業合規方案

• 多集群聯邦：跨地域容災的etcd數據同步機制

• 安全審計：滿足等保2.0的三權分立權限模型

第8章 CKA/CKAD認證全攻略

8.1 考試重點解析

• CKA核心考點：集群故障恢復的八種典型場景

• CKAD調試技巧：使用臨時容器進行網絡診斷

  kubectl debug -it <pod-name> --image=nicolaka/netshoot

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第五部分：前沿技術與生態發展

第9章 云原生未來展望

9.1 Serverless新范式

• Knative實戰：自動縮放到零的冷啟動優化

• 事件驅動架構：Kafka與Kubernetes的無縫集成

9.2 邊緣計算突破

• K3s輕量部署：在樹莓派集群運行生產負載

• 5G場景應用：基于KubeEdge的工業物聯網方案

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附錄：運維寶典與資源大全

1. 應急響應手冊

• 故障代碼速查表：從ErrImagePull到CrashLoopBackOff的完整解決方案

2. 性能調優參數庫

• API Server：max-requests-inflight與etcd連接池優化值

• kubelet：鏡像垃圾回收閾值計算公式

3. 學習路徑圖

• 技能矩陣：從入門到專家的100個里程碑

• 社區資源：Slack頻道與每周例會參與指南