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标题: 面试宝典（纯享版）-- k8s篇 [打印本页]

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作者: 美食家大橙子    时间: 2025-5-25 04:52
标题: 面试宝典（纯享版）-- k8s篇

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目次

• 底子概念
  
• 架构与焦点组件
  
• Pod 与工作负载
  
• 服务与网络
  
• 存储管理
  
• 安全与 RBAC
  
• 运维与监控
  
• 高级特性
  
• 故障排查
  
• 开放设计题
  

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一、底子概念

1. 什么是 Kubernetes？它的焦点价值是什么？

答案
Kubernetes（K8s）是开源的容器编排平台，焦点能力包括：

• 自动化运维：自动扩缩容、滚动更新、自愈（如 Pod 故障重启）。
  
• 声明式配置：通过 YAML/JSON 界说应用终态（如 Deployment、Service）。
  
• 资源隔离与优化：通过定名空间（Namespace）和资源配额（Resource Quota）管理多租户资源。
  
• 跨环境一致性：支持混合云、边缘盘算等复杂部署场景。
  

2. Kubernetes 与 Docker Swarm 的对比

对比维度KubernetesDocker Swarm适用场景大规模生产环境、复杂应用架构小规模快速部署扩展性支持 CRD、Operator 深度定制原生功能有限，扩展依赖插件网络模型需配合 CNI 插件（如 Calico）内置 Overlay 网络存储管理PV/PVC/StorageClass 体系Volume 驱动简单社区生态CNCF 主导，云厂商广泛支持Docker 官方维护，生态较小 3. 为什么需要 Pod 而不是直接部署容器？

答案

• 资源共享：Pod 内多个容器共享网络定名空间（同一 IP）、存储卷（Volume）和 IPC。
  
• 原子调度：紧密耦合的容器（如主应用+日记网络 Sidecar）必须部署在同一节点。
  
• 生命周期一致性：Pod 作为最小调度单位，确保关联容器同时启停。
  

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二、架构与焦点组件

1. Master 节点焦点组件

组件职责API Server集群操作的唯一入口，RESTful API 处理，权限校验，数据持久化到 etcdetcd分布式键值存储，生存集群所有状态数据（如 Pod、Service 配置）Scheduler根据资源需求和束缚，将 Pod 调度到符合 NodeController Manager运行控制器逻辑（如 Node Controller、Deployment Controller） 2. Node 节点焦点组件

组件职责Kubelet管理 Pod 生命周期，与容器运行时（如 Docker）交互，上报节点状态Kube-proxy维护节点网络规则（如 iptables/IPVS），实现 Service 的负载均衡Container Runtime运行容器的底层软件（如 Docker、Containerd） 3. 哀求从 kubectl 到 APIServer 的流程

• 用户实行 kubectl apply -f pod.yaml
  
• kubectl 将 YAML 转换为 JSON 发送给 APIServer
  
• APIServer 验证哀求权限并写入 etcd
  
• Scheduler 检测到未绑定的 Pod，选择符合 Node
  
• Kubelet 监听到 Pod 绑定事件，拉取镜像并启动容器
  

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三、Pod 与工作负载

1. Pod 的生命周期状态

状态触发条件PendingPod 已被 APIServer 接受，但未调度或镜像下载中RunningPod 已绑定到 Node，至少一个容器正在运行Succeeded所有容器正常退出（退出码为 0）Failed至少一个容器异常退出（非零退出码）Unknown无法获取 Pod 状态（通常因 Node 失联） 2. Deployment vs StatefulSet

特性DeploymentStatefulSet适用场景无状态应用（如 Web 服务）有状态应用（如 MySQL、ZooKeeper）网络标识随机 Pod 名称与 IP稳定的 Pod 名称（如 web-0）和 DNS 记录存储暂时存储或共享 Volume持久化 Volume（每个 Pod 独立 PV）扩缩容次序无序次序扩缩（从索引 0 到 N-1） 3. 怎样包管应用高可用？

答案

• 副本机制：通过 Deployment 设置 replicas: 3 分散 Pod 到不同节点。
  
• 反亲和性：配置 podAntiAffinity 克制 Pod 会合到同一节点。
  
• PDB（PodDisruptionBudget）：界说最小可用副本数，防止维护时不测停止。
  

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四、服务与网络

1. Service 范例详解

范例用途ClusterIP集群内访问的虚拟 IP（默认范例）NodePort通过 NodeIPort 暴露服务（端口范围 30000-32767）LoadBalancer自动创建云厂商负载均衡器（如 AWS ALB）ExternalName将服务映射到外部 DNS（CNAME 记录） 2. Ingress 工作原理

答案

• Ingress 规则示例：
  

1. apiVersion: networking.k8s.io/v1
2.   kind: Ingress
3.   metadata:
4.     name: example-ingress
5.   spec:
6.     rules:
7.     - host: foo.example.com
8.       http:
9.         paths:
10.         - path: /bar
11.           pathType: Prefix
12.           backend:
13.             service:
14.               name: service1
15.               port:
16.                 number: 80

复制代码

• ** Ingress Controller：根据规则配置反向代理（如 Nginx 的 nginx.conf）。**
  

3. 怎样实现跨定名空间服务访问？

答案
使用全限定域名（FQDN）：<service-name>.<namespace>.svc.cluster.local。
示例：service1.default.svc.cluster.local。
五、存储管理

1. PV 生命周期管理

阶段** 形貌**AvailablePV 已创建，未绑定到 PVCBoundPV 已与 PVC 绑定ReleasedPVC 被删除，但 PV 仍保留数据（需手动清理）FailedPV 自动接纳失败 2. 动态卷配置示例

1. apiVersion: storage.k8s.io/v1
2. kind: StorageClass
3. metadata:
4.   name: fast
5. provisioner: kubernetes.io/aws-ebs
6. parameters:
7.   type: gp3
8. ---
9. apiVersion: v1
10. kind: PersistentVolumeClaim
11. metadata:
12.   name: mypvc
13. spec:
14.   storageClassName: fast
15.   accessModes:
16.     - ReadWriteOnce
17.   resources:
18.     requests:
19.       storage: 100Gi

复制代码

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六、安全与 RBAC

1. ServiceAccount 的作用

答案
为 Pod 中的进程提供身份标识，用于与 APIServer 交互。每个定名空间默认有一个 default ServiceAccount。
2. RBAC 配置示例

1. # 创建 Role（限定在 default 命名空间）
2. apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
3. kind: Role
4. metadata:
5.   namespace: default
6.   name: pod-reader
7. rules:
8. - apiGroups: [""]
9.   resources: ["pods"]
10.   verbs: ["get", "watch", "list"]
12. # 绑定 Role 到用户
13. apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
14. kind: RoleBinding
15. metadata:
16.   name: read-pods
17.   namespace: default
18. subjects:
19. - kind: User
20.   name: alice
21.   apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
22. roleRef:
23.   kind: Role
24.   name: pod-reader
25.   apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

复制代码

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七、运维与监控

1. 怎样优雅升级集群？

答案

• kubeadm 升级步调：
  
  
  
  • 升级主节点：kubeadm upgrade apply v1.25.0
    
  • 排空节点：kubectl drain <node> --ignore-daemonsets
    
  • 升级 kubelet：apt-get upgrade kubelet
    
  • 排除节点掩护：kubectl uncordon <node>
    
  
  

2. Prometheus 监控指标范例

范例形貌示例Counter只增不减的累积值HTTP 哀求总数Gauge可增减的瞬时值当前内存使用量Histogram采样观测值分布（如相应时间）哀求延长分布（P50/P90/P99）Summary客户端盘算的百分位数（与 Histogram 类似，但盘算方式不同） 八、高级特性

1. CustomResourceDefinition (CRD)

答案
答应用户自界说资源范例，扩展 Kubernetes API。
示例：界说一个 CronTab 资源：

1. apiVersion: apiextensions.k8s.io/v1
2. kind: CustomResourceDefinition
3. metadata:
4.   name: crontabs.stable.example.com
5. spec:
6.   group: stable.example.com
7.   versions:
8.     - name: v1
9.       served: true
10.       storage: true
11.       schema: {...}
12.   scope: Namespaced
13.   names:
14.     plural: crontabs
15.     singular: crontab
16.     kind: CronTab

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2. Horizontal Pod Autoscaler (HPA)

答案
根据 CPU/内存或自界说指标自动扩缩 Pod 数量。
配置示例：

1. apiVersion: autoscaling/v2
2. kind: HorizontalPodAutoscaler
3. metadata:
4.   name: myapp-hpa
5. spec:
6.   scaleTargetRef:
7.     apiVersion: apps/v1
8.     kind: Deployment
9.     name: myapp
10.   minReplicas: 2
11.   maxReplicas: 10
12.   metrics:
13.   - type: Resource
14.     resource:
15.       name: cpu
16.       target:
17.         type: Utilization
18.         averageUtilization: 50

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九、故障排查

1. Pod 处于 CrashLoopBackOff 状态的可能缘故原由及办理方案

答案
缘故原由现象办理方案容器启动命令错误容器启动后立即退出（Exit Code ≠ 0）查抄容器日记：kubectl logs <pod-name> -c <container-name>资源配额不足事件显示 OutOfMemory 或 CPUThrottling调整 Pod 的 resources.limits 或增加节点资源存储卷挂载失败事件显示 FailedMount查抄 PVC/PV 绑定状态：kubectl get pvc，验证存储后端可用性依赖服务不可用日记显示连接超时（如数据库）验证 Service/DNS 配置：kubectl exec -it <pod-name> -- nslookup <service> 2. 怎样诊断网络不通问题？

排查步调：

• Pod 内部网络测试：
  1. kubectl exec -it <pod-name> -- ping <目标IP>
  2. kubectl exec -it <pod-name> -- curl -v http://<service-name>:<port>

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• 查抄 NetworkPolicy：
  1. kubectl get networkpolicy -n <namespace>  # 确认是否有流量拦截策略

  复制代码
• 验证 CNI 插件状态：
  1. kubectl get pods -n kube-system | grep -E 'calico|flannel'  # 检查网络插件 Pod 是否健康

  复制代码
• 节点防火墙规则：
  1. iptables -L -n -v | grep DROP  # 检查是否有异常规则阻断流量

  复制代码
    

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十、开放设计题

1. 设计一个混合云 Kubernetes 集群方案

焦点设计点：

• 集群联邦（Kubefed）：
  
  
  
  • 在 AWS 和 Azure 分别部署独立集群，通过 Kubefed 实现统一管理。
    
  • 使用 FederatedDeployment 同步应用副本到多云环境。
    
  
  
• 跨云网络互通：
  
  
  
  • 通过 VPN 或云厂商专线（如 AWS Direct Connect）打通 VPC/VNet。
    
  • 使用 Cilium ClusterMesh 实现跨集群服务发现。
    
  
  
• 数据同步与灾备：
  
  
  
  • 使用 Velero 备份集群状态到跨云对象存储（如 AWS S3 和 Azure Blob）。
    
  • 部署 Crossplane 管理多云资源（如数据库、负载均衡器）。
    
  
  

2. 怎样实现零宕机升级 Kubernetes 集群？

实行步调：

• 滚动升级 Master 节点：
  
  
  
  • 使用 kubeadm upgrade plan 查抄可升级版本。
    
  • 逐个隔离 Master 节点并升级组件（kube-apiserver、etcd、kube-controller-manager）。
    
  
  
• 工作节点升级策略：
  
  
  
  • 创建新节点池（Node Pool），逐步迁移 Pod 到新节点。
    
  • 使用 kubectl drain --ignore-daemonsets 安全排空旧节点。
    
  
  
• 关键组件验证：
  
  
  
  • 查抄集群状态：kubectl get componentstatuses
    
  • 验证焦点应用：kubectl rollout status deployment/<app-name>
    
  
  
• 回滚预案：
  
  
  
  • 保留旧版本 etcd 快照：etcdctl snapshot save backup.db
    
  • 配置 Argo Rollouts 自动回滚机制（基于 Prometheus 监控指标）。
    
  
  

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