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kubernetes 集群 YAML 文件详解

news 来源：原创 2025/6/8 13:35:45

Kubernetes 是一个开源的容器编排平台，用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。在 Kubernetes 中，YAML 文件扮演着至关重要的角色，因为它们是用来定义资源对象（如 Pods、Deployments、Services 等）的配置文件。正确理解和编写 YAML 文件是掌握 Kubernetes 的关键一步。本文将深入探讨 Kubernetes 中常见的几种资源对象及其对应的 YAML 文件格式，并分享一些实用技巧和最佳实践。

什么是 Kubernetes YAML 文件？

YAML（YAML Ain't Markup Language）是一种人类可读的数据序列化标准，广泛应用于配置文件中。与 JSON 相比，YAML 更加简洁直观，易于书写和阅读。在 Kubernetes 中，YAML 文件用于描述集群中的各种资源对象，包括但不限于：

Pods：最小且最简单的部署单元，可以包含一个或多个容器。
Deployments：用于声明式地管理和更新应用程序实例。
Services：为一组 Pod 提供稳定的网络访问入口。
ConfigMaps 和 Secrets：用于存储配置数据和敏感信息。
PersistentVolumes 和 PersistentVolumeClaims：用于持久化存储卷的管理和分配。
Jobs 和 CronJobs：用于执行一次性任务或定时任务。

基础结构

一个典型的 Kubernetes YAML 文件通常包含以下部分：

apiVersion: <API版本>
kind: <资源类型>
metadata:name: <资源名称>namespace: <命名空间> # 可选labels: # 可选key1: value1
spec: # 具体资源配置...
status: # 当前状态，通常由系统自动填充，用户不需要手动设置

`apiVersion`

指定所使用的 API 版本。不同的 API 版本对应不同的功能特性，因此选择正确的 API 版本非常重要。例如，apps/v1 是最新版本的应用程序 API 组，适用于大多数场景；而 v1 则是核心 API 组，主要用于基本的 Kubernetes 资源。

`kind`

指明该 YAML 文件定义的是哪种类型的 Kubernetes 资源。常见的资源类型包括 Pod、Deployment、Service 等等。

`metadata`

提供关于资源的元数据信息，比如名称、标签（Labels）、注解（Annotations）等。其中，name 是必填项，用于唯一标识该资源；namespace 可以用来将资源分配到特定的命名空间内，默认情况下会使用 default 命名空间。

`spec`

这是 YAML 文件的核心部分，用来定义具体的资源配置。不同种类的资源会有不同的 spec 结构，下面我们将详细介绍几种常见的资源对象及其 YAML 文件示例。

`status`

此字段由 Kubernetes 系统自动生成并维护，反映了当前资源的状态。一般情况下，我们不需要在 YAML 文件中显式定义它。

常见资源对象及 YAML 示例

Pod

Pod 是 Kubernetes 中最基本的调度单元，它可以包含一个或多个共享网络和存储资源的容器。以下是创建一个简单 Nginx Pod 的 YAML 文件示例：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: nginx-podlabels:app: nginx
spec:containers:- name: nginximage: nginx:1.14.2ports:- containerPort: 80

Deployment

Deployment 提供了对 Pod 和 ReplicaSet 的声明式更新能力，非常适合用于管理无状态应用的工作负载。下面是一个创建 Nginx Deployment 的 YAML 文件示例：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: nginx-deploymentlabels:app: nginx
spec:replicas: 3selector:matchLabels:app: nginxtemplate:metadata:labels:app: nginxspec:containers:- name: nginximage: nginx:1.14.2ports:- containerPort: 80

在这个例子中，我们指定了三个副本（replicas: 3），并通过 selector 字段确保这些副本能够匹配到带有 app: nginx 标签的 Pod。

Service

Service 定义了一组逻辑上相同的 Pod 的访问策略，提供了稳定的 IP 地址和 DNS 名称，使得外部流量能够顺利到达目标 Pod。这里展示如何为上面的 Nginx Deployment 创建一个 ClusterIP 类型的服务：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: nginx-servicelabels:app: nginx
spec:type: ClusterIPports:- port: 80targetPort: 80selector:app: nginx

ConfigMap 和 Secret

ConfigMap 和 Secret 分别用于保存非敏感性和敏感性的配置数据。通过将配置从镜像中分离出来，我们可以更方便地进行管理和更新。下面是如何创建一个包含环境变量的 ConfigMap：

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:name: example-config
data:SPECIAL_LEVEL: verySPECIAL_TYPE: charm

以及如何创建一个 Secret 来存储数据库凭证：

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:name: db-secret
type: Opaque
data:username: <base64-encoded-string>password: <base64-encoded-string>

请注意，在实际操作中，您需要先将字符串编码为 Base64 格式再放入 data 字段中。

PersistentVolume 和 PersistentVolumeClaim

为了实现持久化存储，我们需要定义 PersistentVolume（PV）和 PersistentVolumeClaim（PVC）。PV 描述了集群中可用的存储资源，而 PVC 则表达了应用程序对于存储的需求。下面是一个 PV 和 PVC 的配对示例：

PersistentVolume (PV)

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:name: task-pv-volumelabels:type: local
spec:capacity:storage: 10GiaccessModes:- ReadWriteOncehostPath:path: "/mnt/data"

PersistentVolumeClaim (PVC)

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:name: task-pv-claim
spec:accessModes:- ReadWriteOnceresources:requests:storage: 3Gi

在这个例子中，PVC 请求了一个容量为 3GiB 的存储卷，并且只能以读写的方式挂载到单个节点上。Kubernetes 将根据请求自动找到符合条件的 PV 并绑定给 PVC。

Job 和 CronJob

Job 用于执行一次性任务，CronJob 则允许我们按照预定的时间表定期运行任务。下面是如何创建一个简单的 Job 来打印“Hello, World!”：

apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:name: pi
spec:template:spec:containers:- name: piimage: perlcommand: ["perl", "-Mbignum=bpi", "-wle", "print bpi(2000)"]restartPolicy: Never

以及如何创建一个每分钟执行一次的 CronJob：

apiVersion: batch/v1
kind: CronJob
metadata:name: hello
spec:schedule: "*/1 * * * *"jobTemplate:spec:template:spec:containers:- name: helloimage: busyboxargs:- /bin/sh- -c- date; echo Hello from the Kubernetes clusterrestartPolicy: OnFailure

最佳实践

当编写 Kubernetes YAML 文件时，请遵循以下几点建议：

保持一致：尽量使用统一的命名约定和标签体系，以便于管理和查找资源。
模块化设计：将复杂的配置拆分为多个较小的部分，每个部分负责一项特定的功能。这样不仅可以提高代码复用率，也有助于降低出错几率。
版本控制：利用 Git 等工具对 YAML 文件进行版本管理，记录每一次变更的历史记录。
测试先行：在正式环境中部署之前，先在一个隔离的测试环境中验证配置是否正确无误。
安全第一：妥善保管 Secret 中的信息，避免泄露敏感数据；同时注意权限设置，防止未授权的操作。

结语

感谢您的阅读！如果您对 Kubernetes 或者 YAML 文件有任何疑问或见解，欢迎继续探讨。