一文掌握GitHub热门开源项目Docker（Kubernetes集群版）

引言

Docker作为容器化技术的代表，在Kubernetes集群环境中运行可以充分发挥其优势。本文将带你从零开始，在Kubernetes集群上部署和管理Docker容器，让你快速掌握这一热门技术的实际应用。

准备工作

在开始之前，请确保你已具备以下环境：

一个可用的Kubernetes集群（可以是Minikube、k3s或云服务商提供的集群）
kubectl命令行工具已安装并配置好
Docker已安装在本地开发环境（用于构建镜像）

代码片段

# 验证Kubernetes集群状态
kubectl cluster-info

第一部分：将Docker容器部署到Kubernetes

1. 构建Docker镜像

首先我们创建一个简单的Node.js应用作为示例：

代码片段

# Dockerfile
FROM node:14-alpine
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm install
COPY . .
EXPOSE 3000
CMD ["node", "server.js"]

构建并推送镜像到仓库（以Docker Hub为例）：

代码片段

docker build -t yourusername/node-app:v1 .
docker push yourusername/node-app:v1

注意事项：
– 如果使用私有仓库，需要在Kubernetes中创建secret来存储认证信息
– 生产环境建议使用语义化版本标签而非latest

2. 创建Kubernetes部署文件

代码片段

# node-app-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: node-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: node-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: node-app
    spec:
      containers:
      - name: node-app-container
        image: yourusername/node-app:v1
        ports:
        - containerPort: 3000
        resources:
          requests:
            cpu: "100m"
            memory: "128Mi"
          limits:
            cpu: "200m"
            memory: "256Mi"

原理说明：
– replicas: 3确保应用有3个副本运行，提高可用性
– resources部分设置了CPU和内存的请求与限制，防止单个容器占用过多资源

3. 部署应用到集群

代码片段

kubectl apply -f node-app-deployment.yaml

# 查看部署状态
kubectl get deployments

# 查看Pod运行情况 
kubectl get pods -l app=node-app -w

第二部分：暴露服务并管理配置

1. 创建Service对外暴露服务

代码片段

# node-app-service.yaml 
apiVersion: v1 
kind: Service 
metadata:
  name: node-app-service 
spec:
  selector:
    app: node-app 
  ports:
    - protocol: TCP 
      port: 80 
      targetPort: 3000

应用Service配置：

代码片段

kubectl apply -f node-app-service.yaml 

# Minikube环境下可以使用以下命令访问服务 
minikube service node-app-service --url 

# Cloud环境下可能需要LoadBalancer类型Service或Ingress控制器

2. Kubernetes中的配置管理

使用ConfigMap管理环境变量：

代码片段

# configmap.yaml 
apiVersion: v1 
kind: ConfigMap 
metadata:
 name: app-config 
data:
 APP_ENV: "production" 
 API_URL: "https://api.example.com" 

# deployment中引用ConfigMap (添加到之前的deployment.yaml中)
envFrom:
- configMapRef:
    name: app-config 

# Secret用于敏感信息 (如数据库密码)
echo -n 'password123' | base64 # cGFzc3dvcmQxMjM=

第三部分：高级部署策略

Blue-Green部署示例

代码片段

# blue-green-deployment.yaml 

apiVersion: apps/v1 
kind: Deployment 
metadata:
 name: node-app-blue 
spec:
 replicas:,3,
 selector:,,
   matchLabels:,,
     app:,node-app,
     version:,blue,
 template:,,
   metadata:,,
     labels:,,
       app:,node-app,
       version:,blue,

--- 

apiVersion:,apps/v1,
kind:,Deployment,  
metadata:,  
 name:,node-app-green,  
spec:,  
 replicas:,0, #初始不启动绿色版本  
 selector:,  
   matchLabels:,  
     app:,node-app,  
     version:,green,  

# Service切换流量(修改selector):
selector:
 app:,node-app,  
 version:,blue, # or green to switch traffic

切换流量命令：

代码片段

kubectl patch service node-app-service \
-p '{"spec":{"selector":{"version":"green"}}}'

CI/CD集成建议

在GitHub Actions中添加自动化部署：

代码片段

name:.Deploy.to.Kubernetes 

on:.push  

jobs:.build-and-deploy,.runs-on,.ubuntu-latest,.steps,.uses,.actions/checkout@v2,.name,.Build.Docker.image,.run.,|,.docker.build.-t.yourusername/node-app:$GITHUB_SHA..name.,Login.to.Docker.Hub.,run.,|,.echo.${{ secrets.DOCKER_PASSWORD }}.|.docker.login.-u.${{ secrets.DOCKER_USERNAME }}.--password-stdin..name.,Push.Docker.image.,run.,|,.docker.push.yourusername/node-app:$GITHUB_SHA..name.,Deploy.to.Kubernetes.,run.,|,.kubectl.set.image.deployment/node.app.node.app.container=yourusername/node.app:$GITHUB.SHA.

Troubleshooting常见问题

镜像拉取失败：

代码片段

kubectl describe pod <pod-name> | grep Events -A10 

#解决方案：
kubectl create secret docker-registry regcred \
--docker-server=<your-registry> \
--docker-username=<your-name> \
--docker-password=<your-pword> \   
--docker-email=<your-email>

#然后在deployment中添加imagePullSecrets

Pod处于CrashLoopBackOff状态：

代码片段

kubectl logs <pod-name> --previous   
kubectl describe pod <pod-name>

#常见原因：资源不足、启动探针失败、权限问题等

网络连接问题：

代码片段

kubectl exec -it <pod-name> -- sh   

#进入容器后测试网络连接：   
curl http://service-name.namespace.svc.cluster.local   
nslookup service-name.namespace.svc.cluster.local

Kubernetes与Docker的最佳实践组合

多阶段构建：减少最终镜像大小
健康检查：添加liveness和readiness探针
资源限制：始终设置requests和limits
日志收集：使用stdout/stderr输出日志

完整的多阶段构建示例：

代码片段

FROM node,14 AS builder    
WORKDIR /app    
COPY package*.json ./    
RUN npm install    
COPY .. .    
RUN npm run build    

FROM nginx,alpine    
COPY --from=builder /app/build /usr/share/nginx/html    
EXPOSE,80    
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

Conclusion总结

通过本文我们学习了如何在Kubernetes集群中部署和管理Docker容器，包括：

✅ Docker镜像构建与推送
✅ Kubernetes Deployment和Service配置
✅ Blue-Green等高级部署策略
✅ CI/CD自动化集成建议

关键要点回顾：

🔹 Kubernetes提供了强大的编排能力来管理Docker容器
🔹 ConfigMap和Secret是管理配置的最佳实践
🔹 Resource limits可以防止资源争用问题

下一步你可以探索：

➡️ Horizontal Pod Autoscaler自动扩展应用实例数
➡️ Helm图表实现更复杂的应用打包和部署