教學進度表學年第學期填表日期//課程名稱：Kubernetes集群運維教材名稱：《Kubernetes集群實戰（微課版）任課教師：主編：王雅靜，成安霞隸屬系部：出版社：人民郵電出版社隸屬教研室：出版時間：2024.8適用專業班級：教研室主任：總學時已完成學時本學期時數合計講課實驗機動其他64064322606本課程的主要內容：本課程是一門實踐性很強的專業課程，主要教學內容包括Docker容器化、部署Kubernetes集群、熟悉Kubernetes基本操作、部署和運行應用程序、發布應用程序、管理存儲和配置信息、Kubernetes調度、高效管理應用程序的部署，以及持續集成和持續部署。要求學生了解Kubernetes的基礎知識，系統地掌握Kubernetes集群的部署和運維方法，提高實際運維能力。周次月/日教學形式教學內容習題學時備注1講授項目1從Docker轉向Kubernetes任務1.1認識與安裝Docker1.1.1應用程序部署方式的演變1.1.2什么是Docker1.1.3Docker架構1.1.4Docker版本示范：任務1.1.1安裝DockerEngine任務1.2掌握Docker的基本操作方法1.2.1Docker鏡像基礎知識1.2.2Docker容器基礎知識1.2.3Docker注冊中心與倉庫任務1.3構建鏡像并將應用程序容器化1.3.1鏡像的構建1.3.2應用程序鏡像的內容1.3.3應用程序容器化的基本步驟任務1.4轉向Kubernetes1.4.1什么是Kubernetes1.4.2為什么要使用Kubernetes1.4.3Kubernetes的主要特性1.4.4Kubernetes與云原生任務1.4.1了解Kubernetes的應用任務1.4.2了解Kubernetes在國內企業中的實際應用2實驗項目1從Docker轉向Kubernetes任務1.1認識與安裝Docker任務1.1.2了解docker命令的基本用法任務1.1.3運行一個容器任務1.2掌握Docker的基本操作方法任務1.2.1掌握鏡像和容器的基本操作方法任務1.2.2自建Docker注冊中心任務1.3構建鏡像并將應用程序容器化任務實現將應用程序容器化選做：項目實訓22講授項目2部署Kubernetes集群任務2.1創建Kubernetes集群2.1.1Kubernetes集群的組件2.1.2控制平面節點組件2.1.3工作節點組件2.1.4功能插件2.1.5Kubernetes部署方式2.1.6kubeadm工具2.1.7高可用Kubernetes集群任務2.2部署和使用KubernetesDashboard2.2.1Kubernetes集群資源管理方式2.2.2KubernetesDashboard的功能選做：項目實訓2實驗項目2部署Kubernetes集群任務2.1創建Kubernetes集群任務2.1.2準備Kubernetes集群安裝環境任務2.1.3部署Kubernetes集群節點任務2.1.4安裝Pod網絡插件任務2.1.5測試Kubernetes集群任務2.1.6使用containerd命令行工具任務2.2部署和使用KubernetesDashboard任務2.2.1安裝KubernetesDashboard任務2.2.2使用KubernetesDashboard23講授項目3熟悉Kubernetes基本操作任務3.1理解和使用Kubernetes對象3.1.1什么是Kubernetes對象3.1.2Kubernetes對象的規約和狀態3.1.3描述Kubernetes對象3.1.4Kubernetes對象的管理方法3.1.5對象的名稱和UID3.1.6標簽和注解3.1.7名稱空間示范：任務3.1.1創建Kubernetes對象任務3.2使用kubectl命令3.2.1kubectl命令的基本用法3.2.2kubectl常用子命令3.2.3kubectl命令支持的資源類型3.2.4kubectl命令支持的輸出格式示范：任務3.2.1熟悉kubectl命令的用法任務3.3創建和管理Pod3.3.1什么是Pod3.3.2Pod與容器3.3.3Pod的定義3.3.4Pod的生命周期3.3.5Pod的健康檢查機制2實驗項目3熟悉Kubernetes基本操作任務3.1理解和使用Kubernetes對象任務3.1.2操作對象的標簽任務3.1.3操作名稱空間控程序任務3.2使用kubectl命令任務3.2.2使用kubectl命令輔助生成YAML文件任務3.3創建和管理Pod任務3.3.1創建多容器Pod任務3.3.2為Pod及其容器設置資源配額任務3.3.3實現Pod容器的健康檢查選做：項目實訓24講授項目4部署和運行應用程序任務4.1使用Deployment運行無狀態應用程序4.1.1工作負載資源與控制器4.1.2ReplicationController、ReplicaSet和Deployment4.1.3Deployment的應用場景4.1.4Deployment的基本用法示范：任務4.1.1創建Deployment示范：任務4.1.2測試Deployment的自動修復功能2講授項目4部署和運行應用程序任務4.2使用DaemonSet部署集群守護進程集4.2.1什么是DaemonSet4.2.2DaemonSet的應用場景任務4.3運行一次性任務與定時任務4.3.1Job與一次性任務4.3.2CronJob與定時任務示范：任務4.3.1使用Job運行一次性任務25實驗項目4部署和運行應用程序任務4.1使用Deployment運行無狀態應用程序任務4.1.3更新Deployment任務4.1.4回滾Deployment任務4.1.5暫停、恢復Deployment的更新過程任務4.1.6擴縮容Deployment任務4.2使用DaemonSet部署集群守護進程集任務4.2.1使用DaemonSet部署日志收集守護進程集任務4.2.2管理DaemonSet部署的集群守護進程集任務4.3運行一次性任務與定時任務任務4.3.2使用CronJob運行定時任務選做：項目實訓2講授項目5發布應用程序任務5.1使用Service發布應用程序5.1.1什么是Service5.1.2通過Endpoints理解Service的工作機制演示：創建Service以驗證Endpoints5.1.3Service的負載均衡機制5.1.4Service的服務發現機制5.1.5定義Service5.1.6Service類型5.1.7無頭Service5.1.8多端口Service26實驗項目5發布應用程序任務5.1使用Service發布應用程序任務5.1.1驗證Kubernetes的服務發現機制任務5.1.2使用Service對外發布集群中的應用程序任務5.1.3使用Service發布前后端應用選做：項目實訓2講授項目5發布應用程序任務5.2使用Ingress發布應用程序5.2.1什么是Ingress5.2.2定義Ingress5.2.3什么是Ingress控制器任務5.3實現灰度發布與藍綠發布5.3.1什么是灰度發布5.3.2什么是藍綠發布5.3.3Kubernetes的灰度發布和藍綠發布解決方案5.3.4NginxIngress的灰度發布和藍綠發布方法27實驗項目5發布應用程序任務5.2使用Ingress發布應用程序任務5.2.1部署NginxIngress控制器任務5.2.2使用Ingress對外發布應用任務5.3實現灰度發布與藍綠發布任務5.3.1使用NginxIngress實現灰度發布任務5.3.2使用NginxIngress實現藍綠發布選做：項目實訓2講授項目6管理存儲和配置信息任務6.1配置和使用基本存儲6.1.1什么是卷6.1.2卷的類型示范：任務6.1.1使用EmptyDir卷存儲數據任務6.2配置和使用持久卷6.2.1PV與PVC的持久化存儲機制6.2.2PV的定義6.2.3PVC的定義6.2.4PV和PVC的生命周期28實驗項目6管理存儲和配置信息任務6.1配置和使用基本存儲任務6.1.2使用HostPath卷掛載宿主機文件任務6.1.3使用NFS卷掛載NFS共享目錄任務6.2配置和使用持久卷任務6.2.1創建基于NFS的PV任務6.2.2基于PVC使用PV選做：項目實訓2講授項目6管理存儲和配置信息任務6.2配置和使用持久卷6.2.5StorageClass任務6.3管理配置信息和敏感信息6.3.1什么是ConfigMap6.3.2創建ConfigMap6.3.3使用ConfigMap6.3.4什么是Secret6.3.5創建Secret6.3.6使用Secret29實驗項目6管理存儲和配置信息任務6.2配置和使用持久卷任務6.2.3基于StorageClass實現動態卷制備任務6.3管理配置信息和敏感信息任務6.3.1使用ConfigMap為Tomcat提供配置文件任務6.3.2使用Secret為MongoDB提供配置文件選做：項目實訓2講授項目7Kubernetes調度任務7.1使用StatefulSet運行有狀態應用程序7.1.1什么是StatefulSet7.1.2StatefulSet的特點7.1.3StatefulSet的組件任務7.2實現水平自動擴縮容7.2.1什么是HPA7.2.2如何定義HPA7.2.3什么是MetricsServer210實驗項目7Kubernetes調度任務7.1使用StatefulSet運行有狀態應用程序任務7.1.1使用StatefulSet部署MySQL主從集群任務7.1.2擴縮容StatefulSet工作負載資源任務7.2實現水平自動擴縮容任務7.2.1部署MetricsServer/207任務7.2.2通過HPA實現Nginx的自動擴縮容選做：項目實訓2講授項目7Kubernetes調度任務7.3管理Pod的調度7.3.1Kubernetes調度概述7.3.2Pod的定向調度7.3.3親和性與反親和性調度7.3.4污點與容忍度211實驗項目7Kubernetes調度任務7.3管理Pod的調度任務7.3.1將應用程序部署在特定的節點上任務7.3.2將同一應用程序部署到不同的節點上任務7.3.3將關聯的應用程序部署到同一節點上任務7.3.4示范污點和容忍度的使用選做：項目實訓2講授項目8高效管理應用程序的部署任務8.1使用Helm簡化應用程序的部署和管理8.1.1什么是Helm8.1.2Helm是如何工作的8.1.3Chart結構8.1.4Helm的基本用法示范：任務8.1.1安裝和配置Helm示范：任務8.1.2熟悉Helm的基本操作212講授項目8高效管理應用程序的部署任務8.2使用Kustomize定制應用程序的部署配置8.2.1Kustomize的特性和應用場景8.2.2Kustomization文件8.2.3Kustomize的基本用法示范：任務8.2.1使用Kustomize管理Secret對象示范：任務8.2.2為Kubernetes對象設置貫穿性字段2實驗項目8高效管理應用程序的部署任務8.1使用Helm簡化應用程序的部署和管理任務8.1.3使用Helm在Kubernetes中部署Kafka任務8.2使用Kustomize定制應用程序的部署配置任務8.2.3使用Kustomize組合Kubernetes對象任務8.2.4使用Kustomize定制Kubernetes對象任務8.2.5使用Kustomize管理不同環境的應用程序配置選做：項目實訓213講授項目9持續集成和持續部署任務9.1在Kubernetes中部署開發的應用程序9.1.1將應用程序部署到Kubernetes的基本流程9.1.2開源的企業級DockerRegistry項目Harbor示范：任務9.1.1基于Harbor自建企業級Docker注冊中心任務9.2搭建云原生應用程序的CI/CD平臺9.2.1DevOps的概念9.2.2CI/CD的概念9.2.3CI/CD的主要工具9.2.4CI/CD平臺的組建思路任務9.2.1規劃CI/CD平臺2講授項目9持續集成和持續部署任務9.2搭建云原生應用程序的CI/CD平臺示范：任務9.2.2部署GitLab服務器任務9.3使用Jenkins的Maven項目實施9.3.1Jenkins的項目類型9.3.2Maven項目的CI/CD流程示范：任務9.3.1準備Maven項目的實施環境214實驗項目9持續集成和持續部署任務9