跬步 On Coding

云原生开发入门

Mar 28 2025

作为一名在云原生领域摸爬滚打了一段时间的开发者，我时常会遇到一些刚接触这个领域的朋友，他们面对 Kubernetes (K8s)、容器这些概念时，常常感到有些迷茫，不知道从何学起。这篇文章，我想结合自己的一些学习体会，为想要入门云原生开发的同学提供一个相对清晰的指引。

我自己并非科班出身，从最初接触软件测试写 Lua 脚本，到后来学习 Python 做后端，再到进入腾讯接触 Golang 和 K8s 相关开发，一路走来也踩了不少坑。云原生技术栈确实庞大，但核心的理念是利用容器、微服务、声明式 API 等方式，去构建更可靠、更具弹性的分布式系统。而 K8s 作为这个生态的核心编排引擎，可以说是我们必须掌握的关键技能。

这篇文章，我会从基础概念聊起，分享几本我学习过程中觉得非常有帮助的书籍，一个不错的社区文章集合，以及两个可以动手实践的代码项目。最后，还会结合实际工作经验，聊聊 K8s 运维实践中一些重要的事情。希望这些能帮助大家在学习云原生的路上少走一些弯路。

一、云原生与 Kubernetes：从基础概念开始

云原生到底是什么？

我理解的云原生（Cloud Native），它不是指某一个具体的技术，更像是一种面向云环境的应用设计、开发和部署的最佳实践集合。它鼓励我们使用像容器、微服务、不可变基础设施、声明式 API 这些技术和方法，目标是让我们的应用能更好地利用云计算的弹性、分布式、自动化等优势。根据 CNCF（云原生计算基金会）的定义，这些是关键要素。简单说，就是让应用为云而生，能在云上运行得更好。

为什么 Kubernetes 这么重要？

容器技术（比如 Docker）解决了环境一致性的问题，但当你有成百上千个容器需要管理时，手动操作就变得不现实了。Kubernetes 就是来解决这个问题的。它是一个开源的容器编排平台，最初由 Google 开发，现在由 CNCF 维护。它可以自动化地完成应用的部署、扩缩容、服务发现、负载均衡、故障恢复等一系列复杂工作。在我看来，掌握 K8s 是进入现代后端开发、特别是平台工程领域的一张重要门票。

我的学习路径建议：

回顾我自己的学习过程，我建议可以按以下步骤来：

  1. 先搞懂容器：理解 Docker 的基本概念，比如镜像（Image）、容器（Container）、Dockerfile，能自己动手构建、运行一个简单的容器化应用。
  2. 再深入 K8s 核心：学习 K8s 的核心组件（比如 Pod、Service、Deployment、StatefulSet、Namespace 等）都是做什么的，它们之间是如何协作的。了解控制平面（Master）和数据平面（Node）的基本工作原理。
  3. 动手实践是关键：理论学习后，一定要动手实践。尝试编写 YAML 文件部署应用，使用 kubectl 与集群交互。然后可以去探索存储（Volumes, PV, PVC）、网络（Ingress, CNI）、配置（ConfigMap, Secret）等更深入的主题。
  4. 理解运维视角：开发的应用最终要跑在生产环境。了解 K8s 集群的监控、日志、告警、排错等运维实践，对于写出更健壮、更易于维护的应用非常有帮助。

接下来，分享一些我在学习过程中用过且觉得不错的资源。

二、推荐书籍：理论与实践结合

市面上关于 K8s 的书不少，但下面这两本是我个人觉得非常经典，值得花时间去读的。

1. 《Kubernetes in Action》

  • 豆瓣评分参考：8.8 分
  • 我的推荐理由： 这本书非常侧重实践。作者 Marko Lukša 通过大量可操作的例子，一步步带你上手 K8s。从最基础的 Pod、Service 到 Deployment 实现滚动更新，都讲得很清楚。对于刚入门 K8s，希望快速看到效果、建立信心的同学来说，这本书是极好的选择。我当初就是跟着这本书敲代码，对 K8s 的基本操作有了直观的认识。
  • 可以重点关注的章节：
    • 第 2 章：用一个 Node.js 例子带你跑通第一个 K8s 应用。
    • 第 5 章：讲解 Service，理解应用如何被访问。
    • 第 9 章：讲解 Deployment，掌握应用发布的核心方式。
  • 适合谁：K8s 新手，特别是喜欢通过动手实践来学习的开发者。

2. 《深入剖析 Kubernetes》

  • 豆瓣评分参考：9.3 分
  • 我的推荐理由： 张磊大佬写的这本书，更侧重于 K8s 的设计理念和底层实现原理。如果你不满足于仅仅会用 K8s，还想知道它内部是怎么工作的（比如调度器如何决策？网络 CNI 如何实现？），那这本书绝对值得一读。对我自己而言，阅读这本书加深了我对 K8s 架构的理解，对于后来做一些 K8s 相关的开发工作非常有帮助。它不仅仅是讲技术，还融入了作者在一线的实践思考。
  • 可以重点关注的章节：
    • 第 3 章：K8s 整体架构和设计哲学。
    • 第 5 章：控制器（Controller）和编排原理，这是 K8s 自动化的核心。
    • 第 7 章：网络原理，CNI、Service 等机制讲得很透彻。
  • 适合谁：对 K8s 有一定基础，想深入理解其工作原理和设计思想的开发者。

怎么选？ 我的建议是，如果你是新手，可以先看《Kubernetes in Action》动手实践，建立基本概念；然后再读《深入剖析 Kubernetes》加深理解。如果你已经有基础，可以直接看《深入剖析 Kubernetes》。

三、社区文章合集：K8s Club

除了书籍，社区里也有很多高质量的文章。我个人比较关注 K8s Club 这个 GitHub 仓库。

它汇集了不少国内云原生开发者撰写的技术文章，内容覆盖从基础到进阶，也有源码分析和实践经验分享，质量普遍不错。

值得关注的内容：

  • 概念梳理与入门：比如用问答形式总结 K8s 核心概念的文章。
  • 知识图谱：帮助你了解 K8s 的整体知识体系。
  • 核心组件原理分析：比如 Informer 机制、调度器原理等，对深入理解 K8s 或做二次开发很有帮助。
  • 实践操作指南：比如手动搭建集群、Pod 生命周期管理等。

如何利用？ 遇到具体问题时可以去搜索相关的文章；也可以系统性地阅读某个系列；最重要的是，看完之后尽量动手在自己的环境（比如 Minikube）中验证一下。

四、代码示例项目：动手实践出真知

理论学习最终还是要落到实践上。就像我学习 Rust 会自己动手写项目一样，学习 K8s 也需要通过代码来加深理解。下面是我找到的两个 GitHub 上的项目集合，提供了不错的练手机会：

1. Kubernetes Learning Playground

  • 地址：https://github.com/Kubernetes-Learning-Playground
  • 简介：这个组织下有不少关于 K8s 扩展开发的项目示例，比如如何与 K8s API 交互（client-go）、简单的 CSI/CNI 插件实现、自定义调度器等。
  • 可以看看的项目：
    • multi-cluster-informer：学习如何监控多个 K8s 集群。
    • csi-interface-study：一个简单的 CSI 存储插件示例。
  • 适合：对 K8s 内部机制、API 编程、插件开发感兴趣的同学。

2. Operator Learning Playground

  • 地址：https://github.com/Operator-Learning-Playground
  • 简介：专注于 K8s Operator 开发模式的练习项目。Operator 是用来管理有状态应用或自动化复杂运维任务的重要模式。
  • 可以看看的项目：
    • proxy-operator：一个简单的 Operator 例子，感受下基本结构。
    • podReStarter-operator：实现特定条件下自动重启 Pod 的控制器。
  • 适合：想学习如何使用 CRD (自定义资源) 和 Controller 来扩展 K8s 功能的同学。

实践建议： * 在本地用 Minikube 或 Kind 搭个 K8s 环境，方便实验。 * 从简单的项目开始，先跑起来，再尝试理解代码，然后可以试着修改或扩展它。

五、学习路线与个人心得

结合上面的资源，我梳理了一个学习 K8s 的大致路线：

  1. 基础入门：通过《Kubernetes in Action》和动手实验，掌握 Docker 和 K8s 的基本概念与操作。能部署简单应用，会用 kubectl。
  2. 深入原理：阅读《深入剖析 Kubernetes》，理解 K8s 的核心架构和工作机制。结合 K8s Club 的文章，针对性学习。
  3. 实践进阶：研究上面提到的代码示例项目，尝试理解并动手修改。开始关注 K8s 生态中的其他工具，如 Helm、Prometheus 等。
  4. 持续学习：云原生技术发展很快，保持学习状态很重要。多看官方文档，关注社区动态。

我自己的一些体会：

  • 动手非常重要：看再多文档不如自己动手敲一遍。遇到问题、解决问题的过程是最好的学习。
  • 非科班不用怕：像我一样非科班出身的同学，可能基础会薄弱一些，那就多花点时间去补基础（比如《深入理解计算机系统》这样的书）。关键是持续学习和实践。
  • 利用好 GitHub：无论是学习别人的项目，还是像我一样把自己写的东西放上去，GitHub 都是一个很好的平台。它不仅能记录你的成长，有时还能带来意想不到的机会。

六、K8s 运维实践：开发者也需关注

开发完应用部署到 K8s 只是第一步，如何保障它在生产环境稳定运行，是同样重要的事情。虽然可能有专门的运维团队，但作为开发者，了解一些基本的运维实践，能帮助我们写出更符合生产要求的应用，也能在排查问题时更有思路。

这部分我参考了腾讯云 K8s 运维开发工程师整理的《Kubernetes 实践指南》（这份指南写得挺实用的），结合自己的一些经验，提炼几点：

  1. 熟练使用 kubectl：这是与 K8s 交互的基础。get, describe, logs, exec 等命令要常用常练。学会看 describe 里的 Events 信息，对排错很有帮助。
  2. 镜像管理：注意使用小的基础镜像、多阶段构建来优化镜像体积。生产环境用私有镜像仓库，配置好拉取密钥。
  3. 监控告警是标配：Prometheus + Grafana 是社区主流方案，需要了解如何暴露应用的 metrics，如何配置基本的告警规则。日志收集（如 EFK/ELK）也要考虑。
  4. 资源管理（Requests & Limits）：一定要给 Pod 设置合理的 CPU 和内存 requests（用于调度）和 limits（用于限制），避免资源抢占导致应用不稳定或影响其他应用。
  5. 健康检查（Probes）：配置好 Liveness Probe（存活探针，判断容器是否需要重启）和 Readiness Probe（就绪探针，判断容器是否准备好接收流量），让 K8s 能准确管理应用状态。
  6. 理解 Namespace 和 RBAC：Namespace 用于资源隔离，RBAC 用于权限控制，都是保障集群安全和管理有序性的重要机制。

运维学习建议：同样需要动手，可以在本地环境模拟一些场景，比如手动删除 Pod 看 K8s 如何恢复，调整资源限制看效果等。

七、结语

回头看，云原生开发这条路确实内容不少，但走下来收获也很大。从 K8s 的基础操作到深入理解其原理，再到关注运维实践，是一个逐步深入的过程。

希望我分享的这些学习资源和路径建议，能对正在入门或打算入门云原生开发的你有所帮助。我自己也是在不断学习中，云原生技术日新月异，保持好奇心和动手实践的热情非常重要。

如果你在学习过程中有任何问题或心得，也欢迎一起交流。