Kubernetes 资源模型

Kubernetes（常写作 K8s）是一个管理容器化应用的平台。你告诉它"应用应运行几份、如何被访问、资源上限是多少"，它持续把集群调整到这个目标状态。本系列从"资源"视角切入：Kubernetes 里几乎所有东西都是资源对象，理解了资源模型，就理解了它的一半设计哲学。

本篇目标：理解声明式 API 与传统命令式的差异，看懂任何资源对象的 YAML 四段结构，掌握 apply 与控制循环的工作方式，并能把常见资源按分组归类。

1. 云原生与声明式 API

1.1 Kubernetes 解决什么问题

Docker 能运行一个容器，但生产环境还需要处理副本故障、滚动发布、服务发现、跨节点调度、资源隔离和权限控制。Kubernetes 把这些能力统一为可声明、可查询、可自动恢复的资源：

1.2 声明式 vs 命令式

同一件事的两种做法，理解差异很重要：

# 命令式：告诉 Kubernetes"做什么"（手动）
kubectl scale deployment web --replicas=3

# 声明式：告诉 Kubernetes"应该是什么样"（YAML + apply）
# 修改 YAML 中 replicas: 2 → 3，然后：
kubectl apply -f deployment.yaml

声明式的优势：

• 可审计：YAML 在 Git 中，谁改了什么一清二楚；
• 可重复：同一份 YAML apply 到任何集群都得到同样结果；
• 可自动恢复：有人手工改了副本数，控制器会自动调谐回 YAML 声明的值。

2. 资源对象元结构

每个 Kubernetes 资源 YAML 都有四个顶层字段：

apiVersion: apps/v1          # API 组和版本（决定可用字段）
kind: Deployment             # 资源类型
metadata:                    # 名称、Namespace、标签、注解
  name: web
  namespace: learning
  labels:
    app.kubernetes.io/name: web
spec:                        # 期望状态（你想要的）
  replicas: 2
  selector: ...
  template: ...
# status:                    # 实际状态（Kubernetes 自动维护，YAML 中不写）

spec 是你声明的期望状态，status 是 Kubernetes 观察到的实际状态。控制器持续把 status 向 spec 调谐——这是声明式配置的核心。

3. 创建与生命周期管理

3.1 通过 kubectl apply 创建

kubectl apply -f deployment.yaml    # 创建或更新（幂等）
kubectl get deployment web -n learning
kubectl get pod,deployment,service -n learning
kubectl delete -f deployment.yaml   # 按清单删除

apply 与 create 的关键区别：create 只能创建新对象，重复执行报错；apply 是声明式更新，重复执行会比对差异并收敛到清单状态。生产上应以 apply（或 GitOps 工具）为准。

3.2 控制循环（Control Loop）

控制器通过"观察 → 对比 → 行动"的循环持续工作：

1. 观察：控制器读到 spec.replicas=3
2. 对比：实际只有 2 个 Pod Running
3. 行动：创建第 3 个 Pod
4. 回到步骤 1，持续循环

这就是为什么 YAML apply 之后不需要手动"运行"什么——控制器在后台持续调谐，即使 Pod 意外被删也会自动创建回来。也是为什么"手工删 Pod → 它又回来了"是正常行为而非 bug。

4. 常见资源类型汇总分类

资源很多，但可以按"解决什么问题"归为几类。记住分组比记住每个资源更容易：

# 查看当前集群支持的所有资源及 API 版本
kubectl api-resources

# 按分组粗略查看
kubectl get all -n learning       # "all" 只含常见资源，不含 ConfigMap/Secret/PVC

本系列的章节大致按此分组推进：先工作负载（03-07），再服务与网络（08-09），配置与密钥（10），存储（11-12），资源限制（13-14），扩缩容（15），安全（16），调度（17），排障（18），生产实践（19）。

5. 练习

练习 A

1. 用 kubectl api-resources 找出：3 个工作负载资源、2 个存储资源、2 个权限资源，分别属于哪个 API 组
2. 写出一个 Deployment YAML，标注四个顶层字段各自的作用
3. 用 kubectl explain deployment.spec 查看一个字段的说明，感受"资源即文档"的用法

练习 B

1. 对一个 Deployment 执行 kubectl apply，再手工删掉它管理的 Pod，观察控制循环自动重建
2. 用 kubectl get deployment web -o yaml 对比 spec 与 status 的内容差异
3. 修改 YAML 中 replicas，再次 apply，用 kubectl get pods 观察收敛过程

下一篇：Namespace 与资源隔离。