项目1　从Docker转向Kubernetes　1
【课堂学习目标】　2
知识目标　2
技能目标　2
素养目标　2
任务1.1　认识与安装Docker　2
任务要求　2
相关知识　2
1.1.1　应用程序部署方式的演变　2
1.1.2　什么是Docker　4
1.1.3　Docker架构　4
1.1.4　Docker版本　5
任务实现　6
任务1.1.1　安装Docker Engine　6
任务1.1.2　了解docker命令的基本用法　8
任务1.1.3　运行一个容器　10
任务1.2　掌握Docker的基本操作方法　10
任务要求　10
相关知识　11
1.2.1　Docker镜像基础知识　11
1.2.2　Docker容器基础知识　13
1.2.3　Docker注册中心与仓库　15
任务实现　17
任务1.2.1　镜像和容器的基本操作　17
任务1.2.2　自建Docker注册中心　19
任务1.3　构建镜像并将应用程序容器化　20
任务要求　20
相关知识　21
1.3.1　镜像的构建　21
1.3.2　应用程序镜像的内容　23
1.3.3　应用程序容器化的基本步骤　23
任务实现　将应用程序容器化　24
任务1.4　转向Kubernetes　28
任务要求　28
相关知识　28
1.4.1　什么是Kubernetes　28
1.4.2　为什么要使用Kubernetes　29
1.4.3　Kubernetes的主要特性　30
1.4.4　Kubernetes与云原生　30
任务实现　31
任务1.4.1　了解Kubernetes的应用　31
任务1.4.2　了解Kubernetes在国内企业中的实际应用　32
项目小结　33
课后练习　34
项目实训　35
实训1　安装Docker Engine并进行镜像和容器的基本操作　35
实训2　对Node.js Web应用程序进行容器化　35

项目2　部署Kubernetes集群　36
【课堂学习目标】　36
知识目标　36
技能目标　36
素养目标　36
任务2.1　创建Kubernetes集群　36
任务要求　36
相关知识　37
2.1.1　Kubernetes集群的组件　37
2.1.2　控制平面组件　38
2.1.3　工作节点组件　39
2.1.4　功能插件　40
2.1.5　Kubernetes部署方式　40
2.1.6　kubeadm工具　41
2.1.7　高可用Kubernetes集群　41
任务实现　42
任务2.1.1　规划Kubernetes集群　42
任务2.1.2　准备Kubernetes集群安装环境　43
任务2.1.3　部署Kubernetes集群节点　47
任务2.1.4　安装Pod网络插件　50
任务2.1.5　测试Kubernetes集群　52
任务2.1.6　使用containerd命令行工具crictl　52
任务2.2　部署和使用Kubernetes Dashboard　53
任务要求　53
相关知识　53
2.2.1　Kubernetes集群资源管理方式　53
2.2.2　Kubernetes Dashboard的功能　54
任务实现　54
任务2.2.1　安装Kubernetes Dashboard　54
任务2.2.2　使用Kubernetes Dashboard　56
项目小结　59
课后练习　60
项目实训　61
实训1　使用kubeadm工具部署三节点Kubernetes集群　61
实训2　安装和使用Kubernetes Dashboard　61

项目3　熟悉Kubernetes基本操作　62
【课堂学习目标】　62
知识目标　62
技能目标　62
素养目标　62
任务3.1　理解和使用Kubernetes对象　62
任务要求　62
相关知识　63
3.1.1　什么是Kubernetes对象　63
3.1.2　Kubernetes对象的规约和状态　64
3.1.3　描述Kubernetes对象　64
3.1.4　Kubernetes对象的管理方法　65
3.1.5　对象的名称和UID　66
3.1.6　标签和注解　67
3.1.7　名称空间　68
任务实现　69
任务3.1.1　创建Kubernetes对象　69
任务3.1.2　操作对象的标签 　71
任务3.1.3　操作名称空间　72
任务3.2　使用kubectl命令　73
任务要求　73
相关知识　73
3.2.1　kubectl命令的基本用法　73
3.2.2　kubectl常用子命令　74
3.2.3　kubectl命令支持的资源类型　75
3.2.4　kubectl命令支持的输出格式　76
任务实现　76
任务3.2.1　熟悉kubectl命令的用法　76
任务3.2.2　使用kubectl命令辅助生成YAML配置文件　77
任务3.3　创建和管理Pod　79
任务要求　79
相关知识　79
3.3.1　什么是Pod　79
3.3.2　Pod与容器　79
3.3.3　Pod的定义　81
3.3.4　Pod的生命周期　82
3.3.5　Pod的健康检查机制　83
任务实现　84
任务3.3.1　创建多容器Pod　84
任务3.3.2　为Pod及其容器设置资源配额　86
任务3.3.3　实现Pod容器的健康检查　88
项目小结　89
课后练习　90
项目实训　91
实训1　操作指定名称空间中对象的标签　91
实训2　创建一个多容器Pod并进行测试　91

项目4　部署和运行应用程序　92
【课堂学习目标】　92
知识目标　92
技能目标　92
素养目标　92
任务4.1　使用Deployment运行无状态应用程序　93
任务要求　93
相关知识　93
4.1.1　工作负载资源与控制器　93
4.1.2　ReplicationController、ReplicaSet和Deployment　94
4.1.3　Deployment的应用场景　94
4.1.4　Deployment的基本用法　95
任务实现　95
任务4.1.1　创建Deployment 　95
任务4.1.2　测试Deployment的自动修复功能 　99
任务4.1.3　更新Deployment　99
任务4.1.4　回滚Deployment 　101
任务4.1.5　暂停、恢复Deployment的更新　103
任务4.1.6　扩缩容Deployment 　104
任务4.2　使用DaemonSet部署集群守护进程集　105
任务要求　105
相关知识　105
4.2.1　什么是DaemonSet　105
4.2.2　DaemonSet的应用场景　105
任务实现　106
任务4.2.1　使用DaemonSet部署日志收集守护进程集　106
任务4.2.2　管理DaemonSet部署的集群守护进程集　109
任务4.3　运行一次性任务与定时任务　110
任务要求　110
相关知识　111
4.3.1　Job与一次性任务　111
4.3.2　CronJob与定时任务　111
任务实现　112
任务4.3.1　使用Job运行一次性任务　112
任务4.3.2　使用CronJob运行定时任务　114
项目小结　115
课后练习　116
项目实训　116
实训1　使用Deployment运行Apache服务　116
实训2　使用DaemonSet在所有工作节点上部署nginx 　117

项目5　发布应用程序　118
【课堂学习目标】　118
知识目标　118
技能目标　118
素养目标　119
任务5.1　使用Service发布应用程序　119
任务要求　119
相关知识　119
5.1.1　什么是Service　119
5.1.2　通过Endpoints理解Service的工作机制　120
5.1.3　Service的负载均衡机制　123
5.1.4　Service的服务发现机制　125
5.1.5　定义Service　126
5.1.6　Service类型　126
5.1.7　无头Service　128
5.1.8　多端口Service　129
任务实现　129
任务5.1.1　验证Kubernetes的服务发现机制　129
任务5.1.2　使用Service对外发布集群中的应用程序　130
任务5.1.3　使用Service发布前后端应用程序　132
任务5.2　使用Ingress发布应用程序　136
任务要求　136
相关知识　137
5.2.1　什么是Ingress　137
5.2.2　定义Ingress　138
5.2.3　什么是Ingress控制器　138
任务实现　139
任务5.2.1　部署nginx Ingress控制器　139
任务5.2.2　使用Ingress对外发布应用程序　142
任务5.3　实现灰度发布与蓝绿发布　146
任务要求　146
相关知识　146
5.3.1　什么是灰度发布　146
5.3.2　什么是蓝绿发布　147
5.3.3　Kubernetes的灰度发布和蓝绿发布解决方案　148
5.3.4　nginx Ingress的灰度发布和蓝绿发布方法　148
任务实现　149
任务5.3.1　使用nginx Ingress实现灰度发布　149
任务5.3.2　使用nginx Ingress实现蓝绿发布　154
项目小结　155
课后练习　156
项目实训　157
实训1　使用Service发布Apache服务并考察Service工作机制　157
实训2　部署nginx Ingress控制器并使用Ingress发布Apache服务　157

项目6　管理存储和配置信息　158
【课堂学习目标】　158
知识目标　158
技能目标　158
素养目标　159
任务6.1　配置和使用基本存储　159
任务要求　159
相关知识　159
6.1.1　什么是卷　159
6.1.2　卷的类型　159
任务实现　160
任务6.1.1　使用EmptyDir卷存储数据　160
任务6.1.2　使用HostPath卷挂载宿主机文件　161
任务6.1.3　使用NFS卷挂载NFS共享目录　163
任务6.2　配置和使用持久卷　165
任务要求　165
相关知识　165
6.2.1　PV与PVC的持久化存储机制　165
6.2.2　PV的定义　166
6.2.3　PVC的定义　168
6.2.4　PV和PVC的生命周期　169
6.2.5　StorageClass　169
任务实现　172
任务6.2.1　创建基于NFS的PV　172
任务6.2.2　基于PVC使用PV　173
任务6.2.3　基于StorageClass实现动态卷制备　175
任务6.3　管理配置信息和敏感信息　180
任务要求　180
相关知识　180
6.3.1　什么是ConfigMap 　180
6.3.2　创建ConfigMap　180
6.3.3　使用ConfigMap　182
6.3.4　什么是Secret　183
6.3.5　创建Secret　184
6.3.6　使用Secret　185
任务实现　186
任务6.3.1　使用ConfigMap为Tomcat提供配置文件　186
任务6.3.2　使用Secret为MongoDB提供配置文件　188
项目小结　189
课后练习　190
项目实训　191
实训1　通过PVC使用基于NFS的PV　191
实训2　使用默认StorageClass基于NFS实现动态卷制备　191

项目7　Kubernetes调度　192
【课堂学习目标】　192
知识目标　192
技能目标　192
素养目标　192
任务7.1　使用StatefulSet运行有状态应用程序　193
任务要求　193
相关知识　193
7.1.1　什么是StatefulSet　193
7.1.2　StatefulSet的特点　194
7.1.3　StatefulSet的组件　194
任务实现　196
任务7.1.1　使用StatefulSet部署MySQL主从集群　196
任务7.1.2　扩缩容StatefulSet　203
任务7.2　实现水平自动扩缩容　204
任务要求　204
相关知识　204
7.2.1　什么是HPA　204
7.2.2　如何定义HPA　205
7.2.3　什么是Metrics Server　206
任务实现　207
任务7.2.1　部署Metrics Server　207
任务7.2.2　通过HPA实现nginx的自动扩缩容　209
任务7.3　管理Pod的调度　212
任务要求　212
相关知识　213
7.3.1　Kubernetes调度概述　213
7.3.2　Pod的定向调度　213
7.3.3　亲和性与反亲和性调度　214
7.3.4　污点与容忍度　217
任务实现　219
任务7.3.1　将应用程序部署在特定的节点上　219
任务7.3.2　将同一应用程序部署到不同的节点上　220
任务7.3.3　将关联的应用程序部署到同一节点上　221
任务7.3.4　示范污点和容忍度的使用　223
项目小结　224
课后练习　225
项目实训　226
实训1　使用StatefulSet运行nginx并进行扩缩容　226
实训2　演示通过污点和容忍度设置驱逐Pod 　227

项目8　高效管理应用程序的部署　228
【课堂学习目标】　228
知识目标　228
技能目标　228
素养目标　228
任务8.1　使用Helm简化应用程序的部署和管理　229
任务要求　229
相关知识　229
8.1.1　什么是Helm 　229
8.1.2　Helm是如何工作的　229
8.1.3　Chart结构　230
8.1.4　Helm的基本用法　231
任务实现　232
任务8.1.1　安装和配置Helm　232
任务8.1.2　熟悉Helm的基本操作　233
任务8.1.3　使用Helm在Kubernetes中部署Kafka　238
任务8.2　使用Kustomize定制应用程序的部署配置　241
任务要求　241
相关知识　242
8.2.1　Kustomize的特性和应用场景　242
8.2.2　Kustomization文件　242
8.2.3　Kustomize的基本用法　244
任务实现　245
任务8.2.1　使用Kustomize管理Secret　245
任务8.2.2　为Kubernetes对象设置贯穿性字段　246
任务8.2.3　使用Kustomize组合Kubernetes资源　248
任务8.2.4　使用Kustomize定制Kubernetes资源　249
任务8.2.5　使用Kustomize管理不同环境的应用程序配置　251
项目小结　253
课后练习　254
项目实训　254
实训1　使用Helm在Kubernetes中部署MongoDB　254
实训2　使用Kustomize管理不同环境的应用程序配置　255

项目9　持续集成和持续部署　256
【课堂学习目标】　256
知识目标　256
技能目标　256
素养目标　257
任务9.1　在Kubernetes中部署开发的应用程序　257
任务要求　257
相关知识　257
9.1.1　将应用程序部署到Kubernetes的基本流程　257
9.1.2　开源的企业级Docker Registry项目Harbor　258
任务实现　258
任务9.1.1　基于Harbor自建企业级Docker注册中心　258
任务9.1.2　在Kubernetes集群中使用来自Harbor的镜像　262
任务9.1.3　将开发的应用程序部署到Kubernetes　264
任务9.2　搭建云原生应用程序的CI/CD平台　268
任务要求　268
相关知识　269
9.2.1　DevOps的概念　269
9.2.2　CI/CD的概念　269
9.2.3　CI/CD的主要工具　270
9.2.4　CI/CD平台的组建思路　270
任务实现　271
任务9.2.1　规划CI/CD平台　271
任务9.2.2　部署GitLab服务器　271
任务9.2.3　部署Jenkins服务器　275
任务9.2.4　通过Jenkins集中管理凭据　279
任务9.3　使用Jenkins的Maven项目实施CI/CD　281
任务要求　281
相关知识　281
9.3.1　Jenkins的项目类型　281
9.3.2　Maven项目的CI/CD流程　282
任务实现　282
任务9.3.1　准备Maven项目的实施环境　282
任务9.3.2　新建Maven项目实施CI/CD　284
任务9.3.3　通过GitLab自动触发项目构建和部署　289
任务9.4　使用Jenkins的流水线项目实施CI/CD　292
任务要求　292
相关知识　293
9.4.1　Jenkins的流水线语法　293
9.4.2　在Jenkins中使用流水线　294
任务实现　294
任务9.4.1　新建流水线项目实施CI/CD　294
任务9.4.2　实施代码分支的CI/CD　297
任务9.5　在Kubernetes中动态创建代理节点实施CI/CD　304
任务要求　304
相关知识　304
9.5.1　Jenkins的主节点和代理节点　304
9.5.2　在Kubernetes中使用Pod作为代理节点　305
任务实现　305
任务9.5.1　在Jenkins中配置Pod代理　305
任务9.5.2　新建Jenkins项目测试Pod代理的动态创建　309
项目小结　312
课后练习　313
项目实训　314
实训1　手动将Python应用程序部署到Kubernetes　314
实训2　搭建云原生应用程序的CI/CD平台　315
实训3　使用Jenkins的流水线项目实施CI/CD　315