Kubernetes 系统设计者之路

一套”从问题入手、看后续演化”的硬核 K8s 系统设计教程。 不是 kubectl 使用手册,是把 K8s 当一部活着的系统设计史来拆。 对话讨论式,每章带「思考题 + 参考答案」,统一结构:问题(为什么需要)→ 设计(怎么解的)→ 演化(后来怎么改的)。

读法说明

  • 每章结构统一:问题 → 设计 → 演化;
  • 标记约定:墨: 老兵追问,你: 预设回答,🔧 思考题 + 【参考答案】,📦 案例,⚠️ 坑;
  • 建议顺序:先 00-序与问题地图.md 立方法论,再 03-声明式API与控制循环.md 立脊椎,之后按需跳读。
  • 当前规模:26 章 + 序/结语,并持续加硬核专题章(镜像/网格/GitOps/多集群/规模调优/灾备/攻防)向 30 万字目标推进。

目录

一、地基与方法论

文件章节一句话主题
00-序与问题地图.md序 + 总纲为什么用”设计者”视角、全系统问题地图
02-从裸机到编排.md2部署演化史,论证编排的必然性(Borg→K8s)

二、核心机制(脊椎)

文件章节一句话主题
03-声明式API与控制循环.md3K8s 的灵魂:level-triggered + Reconcile 哲学
04-APIServer.md4唯一的真理之门:认证/RBAC/准入/watch/聚合层
05-etcd.md5状态存储与一致性的代价:Raft/quorum/MVCC/lease
06-调度器.md6Pod 落哪台机器:Filter/Score/Reserve/抢占/框架
07-控制器模式全集.md7Deployment/StatefulSet/Job/CronJob/级联删除
08-Pod与容器运行时.md8为什么是 Pod 不是容器:pause/CRI/探针/sidecar
09-网络模型.md9IP-per-Pod/CNI/Service VIP/iptables→ipvs→eBPF
10-存储.md10有状态应用的尊严:PV/PVC/SC/动态供给/CSI
11-服务发现与负载均衡演进.md11Endpoints → EndpointSlice 的分片演化
12-配置与密钥.md12ConfigMap/Secret 与热更新、静态加密陷阱
13-安全模型.md13认证/RBAC/PSA/NetworkPolicy 四层安全
14-可扩展机制.md14CRD/Operator/Admission Webhook:把平台能力交给你
15-资源管理与QoS.md15cgroups/requests/limits/OOM/node 压力驱逐
16-高可用与控制面演化.md16管高可用的系统怎么管自己:选主/托管控制面
17-可观测性与排障心智.md17metrics/logs/traces/Events 与排障因果地图
18-版本演进总览.md18全书演化阅兵 + K8s 演化方法论 6 条
19-结语与索引.md19成为系统设计者:7 条原理 + 8 问清单 + 索引

三、硬核专题扩展

文件章节一句话主题
20-镜像与Registry深度.md20镜像分层/多阶段构建/distroless/cosign 签名/OCI
21-服务网格Istio.md21sidecar 注入/mTLS/与 K8s 原生边界/ambient mesh
22-GitOps深度.md22Git=集群外 etcd、漂移自愈、两层控制循环
23-多集群与联邦.md23Cluster API 造集群 / Karmada 联邦 / 跨集群一致性
24-大规模集群性能调优.md24万节点作战图:etcd 写/扇出/LIST 风暴/对象爆炸
25-灾备、跨区域与RTO:RPO.md25etcd 快照/Velero/冷备温备双活/演练
26-安全实战攻防与最小暴露.md26从 Pod 到控制面的攻击链 + 最小暴露清单
27-容器运行时深入.md27namespace/cgroup/runc/OCI/CRI 调用链:Pod 的地基

重点章节(面试/复盘常深挖)

声明式控制循环(03)、API Server(04)、etcd(05)、调度器(06)、网络模型(09)、资源与 QoS(15)、规模调优(24)、安全攻防(26)。

给你的三个动手动作

  1. 本地 kind/minikube 起集群,故意制造每章讲的故障并排障;
  2. 用 kubebuilder 写一个最小 Operator(如 Timer),亲历”造系统的机制”;
  3. 用第 19 章的 8 问清单,拆一遍你公司的一个内部系统。

硬核知识,掌握系统的复杂设计。