本篇模拟面试官提问的各种docker，k8s问题，意在提高面试通过率，欢迎在评论区探讨，同步进步。

docker是一个Client-Server结构的系统，docker守护进程运行在宿主机上，守护进程从客户端接受命令并管理运行在主机上的容器，容器是一个运行时环境，这就是我们说的集装箱。

一个完整的docker有以下几个部分组成： 1、docker client，客户端，为用户提供一系列可执行命令，用户用这些命令实现跟 docker daemon 交互； 2、docker daemon，守护进程，一般在宿主主机后台运行，等待接收来自客户端的请求消息； 3、docker image，镜像，镜像run之后就生成为docker容器； 4、docker container，容器，一个系统级别的服务，拥有自己的ip和系统目录结构；运行容器前需要本地存在对应的镜像，如果本地不存在该镜像则就去镜像仓库下载。

docker 使用客户端-服务器 (C/S) 架构模式，使用远程api来管理和创建docker容器。docker 容器通过 docker 镜像来创建。容器与镜像的关系类似于面向对象编程中的对象与类。

1、传统虚拟机是需要安装整个操作系统的，然后再在上面安装业务应用，启动应用，通常需要几分钟去启动应用，而docker是直接使用镜像来运行业务容器的，其容器启动属于秒级别； 2、Docker需要的资源更少，Docker在操作系统级别进行虚拟化，Docker容器和内核交互，几乎没有性能损耗，而虚拟机运行着整个操作系统，占用物理机的资源就比较多; 3、Docker更轻量，Docker的架构可以共用一个内核与共享应用程序库，所占内存极小;同样的硬件环境，Docker运行的镜像数远多于虚拟机数量，对系统的利用率非常高; 4、与虚拟机相比，Docker隔离性更弱，Docker属于进程之间的隔离，虚拟机可实现系统级别隔离; 5、Docker的安全性也更弱，Docker的租户root和宿主机root相同，一旦容器内的用户从普通用户权限提升为root权限，它就直接具备了宿主机的root权限，进而可进行无限制的操作。虚拟机租户root权限和宿主机的root虚拟机权限是分离的，并且虚拟机利用如Intel的VT-d和VT-x的ring-1硬件隔离技术，这种技术可以防止虚拟机突破和彼此交互，而容器至今还没有任何形式的硬件隔离; 6、Docker的集中化管理工具还不算成熟，各种虚拟化技术都有成熟的管理工具，比如：VMware vCenter提供完备的虚拟机管理能力; 7、Docker对业务的高可用支持是通过快速重新部署实现的，虚拟化具备负载均衡，高可用、容错、迁移和数据保护等经过生产实践检验的成熟保障机制，Vmware可承诺虚拟机99.999%高可用，保证业务连续性; 8、虚拟化创建是分钟级别的，Docker容器创建是秒级别的，Docker的快速迭代性，决定了无论是开发、测试、部署都可以节省大量时间; 9、虚拟机可以通过镜像实现环境交付的一致性，但镜像分发无法体系化，Docker在Dockerfile中记录了容器构建过程，可在集群中实现快速分发和快速部署。

镜像：镜像是一种轻量级、可执行的独立软件包，它包含运行某个软件所需的所有内容，我们把应用程序和配置依赖打包好形成一个可交付的运行环境(包括代码、运行时需要的库、环境变量和配置文件等)，这个打包好的运行环境就是image镜像文件。 容器：容器是基于镜像创建的，是镜像运行起来之后的一个实例，容器才是真正运行业务程序的地方。如果把镜像比作程序里面的类，那么容器就是对象。 镜像仓库：存放镜像的地方，研发工程师打包好镜像之后需要把镜像上传到镜像仓库中去，然后就可以运行有仓库权限的人拉取镜像来运行容器了。

一个完整的Linux操作系统包含Linux内核和rootfs根文件系统，即我们熟悉的/dev、/proc/、/bin等目录。我们平时看到的centOS除了rootfs，还会选装很多软件，服务，图形桌面等，所以centOS镜像有好几个G也不足为奇。 而对于容器镜像而言，所有容器都是共享宿主机的Linux 内核的，而对于docker镜像而言，docker镜像只需要提供一个很小的rootfs即可，只需要包含最基本的命令，工具，程序库即可，所有docker镜像才会这么小。

一个新的镜像其实是从 base 镜像一层一层叠加生成的。每安装一个软件，dockerfile中使用RUN命令，就会在现有镜像的基础上增加一层，这样一层一层的叠加最后构成整个镜像。所以我们docker pull拉取一个镜像的时候会看到docker是一层层拉取的。

分层机构最大的一个好处就是 ： 共享资源。比如：有多个镜像都从相同的 base 镜像构建而来，那么 Docker Host 只需在磁盘上保存一份 base 镜像；同时内存中也只需加载一份 base 镜像，就可以为所有容器服务了。而且镜像的每一层都可以被共享。

我们知道，镜像是分层的，镜像的每一层都可以被共享，同时，镜像是只读的。当一个容器启动时，一个新的可写层被加载到镜像的顶部，这一层通常被称作“容器层”，“容器层”之下的都叫“镜像层”。

所有对容器的改动 - 无论添加、删除、还是修改文件，都只会发生在容器层中，因为只有容器层是可写的，容器层下面的所有镜像层都是只读的。镜像层数量可能会很多，所有镜像层会联合在一起组成一个统一的文件系统。如果不同层中有一个相同路径的文件，比如 /a，上层的 /a 会覆盖下层的 /a，也就是说用户只能访问到上层中的文件 /a。在容器层中，用户看到的是一个叠加之后的文件系统。

添加文件时：在容器中创建文件时，新文件被添加到容器层中。 读取文件：在容器中读取某个文件时，Docker 会从上往下依次在各镜像层中查找此文件。一旦找到，立即将其复制到容器层，然后打开并读入内存。 修改文件：在容器中修改已存在的文件时，Docker 会从上往下依次在各镜像层中查找此文件。一旦找到，立即将其复制到容器层，然后修改之。 删除文件：在容器中删除文件时，Docker 也是从上往下依次在镜像层中查找此文件。找到后，会在容器层中记录下此删除操作。

只有当需要修改时才复制一份数据，这种特性被称作 Copy-on-Write。可见，容器层保存的是镜像变化的部分，不会对镜像本身进行任何修改。

好的。 1、首先，创建一个目录用于存放应用程序以及构建过程中使用到的各个文件等； 2、然后，在这个目录下创建一个Dockerfile文件，一般建议Dockerfile的文件名就是Dockerfile； 3、编写Dockerfile文件，编写指令，如，使用FROM 指令指定基础镜像，COPY指令复制文件，RUN指令指定要运行的命令，ENV设置环境变量，EXPOSE指定容器要暴露的端口，WORKDIR设置当前工作目录，CMD容器启动时运行命令，等等指令构建镜像； 4、Dockerfile编写完成就可以构建镜像了，使用docker build -t 镜像名:tag . 命令来构建镜像，最后一个点是表示当前目录，docker会默认寻找当前目录下的Dockerfile文件来构建镜像，如果不使用默认，可以使用-f参数来指定dockerfile文件，如：docker build -t 镜像名:tag -f /xx/xxx/Dockerfile ； 5、使用docker build命令构建之后，docker就会将当前目录下所有的文件发送给docker daemon，顺序执行Dockerfile文件里的指令，在这过程中会生成临时容器，在临时容器里面安装RUN指定的命令，安装成功后，docker底层会使用类似于docker commit命令来将容器保存为镜像，然后删除临时容器，以此类推，一层层的构建镜像，运行临时容器安装软件，直到最后的镜像构建成功。

首先，Dockerfile是一层一层的构建镜像，期间会产生一个或多个临时容器，构建过程中其实就是在临时容器里面安装应用，如果因为临时容器安装应用出现异常导致镜像构建失败，这时容器虽然被清理掉了，但是期间构建的中间镜像还在，那么我们可以根据异常时上一层已经构建好的临时镜像，将临时镜像运行为容器，然后在容器里面运行安装命令来定位具体的异常。

进入容器有两种方法：docker attach、docker exec； docker attach命令是attach到容器启动命令的终端，docker exec 是另外在容器里面启动一个TTY终端。

小结：attach是直接进入容器启动命令时的终端，不会启动新的进程；exec则是在容器里面打开新的终端，会启动新的进程；一般建议使用exec进入容器。

K8s是kubernetes的简称，其本质是一个开源的容器编排系统，主要用于管理容器化的应用，其目标是让部署容器化的应用简单并且高效（powerful）,Kubernetes提供了应用部署，规划，更新，维护的一种机制。 说简单点：k8s就是一个编排容器的系统，一个可以管理容器应用全生命周期的工具，从创建应用，应用的部署，应用提供服务，扩容缩容应用，应用更新，都非常的方便，而且还可以做到故障自愈，所以，k8s是一个非常强大的容器编排系统。

参考官网：https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/overview/components/ k8s主要由master节点和node节点构成。master节点负责管理集群，node节点是容器应用真正运行的地方。 master节点包含的组件有：kube-api-server、kube-controller-manager、kube-scheduler、etcd。 node节点包含的组件有：kubelet、kube-proxy、container-runtime。

kube-api-server：以下简称api-server，api-server是k8s最重要的核心组件之一，它是k8s集群管理的统一访问入口，提供了RESTful API接口, 实现了认证、授权和准入控制等安全功能；api-server还是其他组件之间的数据交互和通信的枢纽，其他组件彼此之间并不会直接通信，其他组件对资源对象的增、删、改、查和监听操作都是交由api-server处理后，api-server再提交给etcd数据库做持久化存储，只有api-server才能直接操作etcd数据库，其他组件都不能直接操作etcd数据库，其他组件都是通过api-server间接的读取，写入数据到etcd。

kube-controller-manager：以下简称controller-manager，controller-manager是k8s中各种控制器的的管理者，是k8s集群内部的管理控制中心，也是k8s自动化功能的核心；controller-manager内部包含deployment控制器、replicaSet控制器、statefulset控制器、daemonset控制器、job控制器、cronjob控制器、node控制器、endpoint控制器等等各种资源对象的控制器，每种控制器都负责一种特定资源的控制流程，而controller-manager正是这些controller的核心管理者。

kube-scheduler：以下简称scheduler，scheduler负责集群资源调度，其作用是将待调度的pod通过一系列复杂的调度算法计算出最合适的node节点，然后将pod绑定到目标节点上。shceduler会根据pod的信息，全部节点信息列表，过滤掉不符合要求的节点，过滤出一批候选节点，然后给候选节点打分，选分最高的就是最佳节点，scheduler就会把目标pod安置到该节点。

etcd：etcd是一个分布式的键值对存储数据库，主要是用于保存k8s集群状态数据，比如，pod，service等资源对象的信息；etcd可以是单个也可以有多个，多个就是etcd数据库集群，etcd通常部署奇数个实例，在大规模集群中，etcd有5个或7个节点就足够了；另外说明一点，etcd本质上可以不与master节点部署在一起，只要master节点能通过网络连接etcd数据库即可。

kubelet：每个node节点上都有一个kubelet服务进程，kubelet作为连接master和各node之间的桥梁，负责维护pod和容器的生命周期，当监听到master下发到本节点的任务时，比如创建、更新、终止pod等任务，kubelet 即通过控制docker来创建、更新、销毁容器；kubelet还会定时执行pod中容器定义的探针，然后根据容器重启策略执行对应的操作。每个kubelet进程都会在api-server上注册本节点自身的信息，用于定期向master汇报本节点资源的使用情况。

kube-proxy：kube-proxy运行在node节点上，在Node节点上实现pod网络代理，维护网络规则和四层负载均衡工作，kube-proxy会监听api-server中从而获取service和endpoint的变化情况，创建并维护路由规则以提供服务ip和负载均衡功能。简单理解此进程是Service的透明代理兼负载均衡器，其核心功能是将到某个Service的访问请求转发到后端的多个pod实例上。

container-runtime：容器运行时环境，即运行容器所需要的一系列程序，目前k8s支持的容器运行时有很多，如docker、rkt、containerd或其他，比较受欢迎的是docker，但是新版的k8s已经宣布弃用docker。

答：kubelet部署在每个node节点上的，它主要有4个功能： 1、节点管理。kubelet启动时会向api-server进行注册，然后会定时的向api-server汇报本节点信息状态，资源使用状态等，这样master就能够知道node节点的资源剩余，节点是否失联等等相关的信息了。master知道了整个集群所有节点的资源情况，这对于 pod 的调度和正常运行至关重要。 2、pod管理。kubelet负责维护node节点上pod的生命周期，当kubelet监听到master的下发到自己节点的任务时，比如要创建、更新、删除一个pod，kubelet 就会通过CRI（容器运行时接口）插件来调用不同的容器运行时来创建、更新、删除容器；常见的容器运行时有docker、containerd、rkt等等这些容器运行时，我们最熟悉的就是docker了，但在新版本的k8s已经弃用docker了，k8s1.24版本中已经使用containerd作为容器运行时了。 3、容器健康检查。pod中可以定义启动探针、存活探针、就绪探针等3种，我们最常用的就是存活探针、就绪探针，kubelet 会定期调用容器中的探针来检测容器是否存活，是否就绪，如果是存活探针，则会根据探测结果对检查失败的容器进行相应的重启策略； 4、Metrics Server资源监控。在node节点上部署Metrics Server用于监控node节点、pod的CPU、内存、文件系统、网络使用等资源使用情况，而kubelet则通过Metrics Server获取所在节点及容器的上的数据。

kube-api-server的端口是8080和6443，前者是http的端口，后者是https的端口，（注意：有些8080是k8s低版本的才有的端口，高版本中不开放此端口了）以我本机使用kubeadm安装的k8s为例： 在命名空间的kube-system命名空间里，有一个名称为kube-api-master的pod，这个pod就是运行着kube-api-server进程，它绑定了master主机的ip地址和6443端口，但是在default命名空间下，存在一个叫kubernetes的服务，该服务对外暴露端口为443，目标端口6443，这个服务的ip地址是ClusterIP地址池里面的第一个地址，同时这个服务的yaml定义里面并没有指定标签选择器，也就是说这个kubernetes服务所对应的endpoint是手动创建的，该endpoint也是名称叫做kubernetes，该endpoint的yaml定义里面代理到master节点的6443端口，也就是kube-api-server的ip和端口。这样一来，其他pod访问kube-api-server的整个流程就是：pod创建后嵌入了环境变量，pod获取到了kubernetes这个服务的ip和443端口，请求到kubernetes这个服务其实就是转发到了master节点上的6443端口的kube-api-server这个pod里面。

namespace是kubernetes系统中的一种非常重要的资源，namespace的主要作用是用来实现多套环境的资源隔离，或者说是多租户的资源隔离。 k8s通过将集群内部的资源分配到不同的namespace中，可以形成逻辑上的隔离，以方便不同的资源进行隔离使用和管理。不同的命名空间可以存在同名的资源，命名空间为资源提供了一个作用域。 可以通过k8s的授权机制，将不同的namespace交给不同的租户进行管理，这样就实现了多租户的资源隔离，还可以结合k8s的资源配额机制，限定不同的租户能占用的资源，例如CPU使用量、内存使用量等等来实现租户可用资源的管理。

好的。kubernetes proxy api接口，从名称中可以得知，proxy是代理的意思，其作用就是代理rest请求；Kubernets API server 将接收到的rest请求转发到某个node上的kubelet守护进程的rest接口，由该kubelet进程负责响应。我们可以使用这种Proxy接口来直接访问某个pod，这对于逐一排查pod异常问题很有帮助。 下面是一些简单的例子：

在kubernetes的世界中，k8s并不直接处理容器，而是使用多个容器共存的理念，这组容器就叫做pod。pod是k8s中可以创建和管理的最小单元，是资源对象模型中由用户创建或部署的最小资源对象模型，其他的资源对象都是用来支撑pod对象功能的，比如，pod控制器就是用来管理pod对象的，service或者imgress资源对象是用来暴露pod引用对象的，persistentvolume资源是用来为pod提供存储等等，简而言之，k8s不会直接处理容器，而是pod，pod才是k8s中可以创建和管理的最小单元，也是基本单元。

在微服务的概念里，一般的，一个容器会被设计为运行一个进程，除非进程本身产生子进程，这样，由于不能将多个进程聚集在同一个单独的容器中，所以需要一种更高级的结构将容器绑定在一起，并将它们作为一个单元进行管理，这就是k8s中pod的背后原理。

每个pod里运行着一个特殊的被称之为pause的容器，也称根容器，而其他容器则称为业务容器； 1、创建pause容器主要是为了为业务容器提供 Linux命名空间，共享基础：包括 pid、icp、net 等，这些业务容器共享pause容器的网络命名空间和volume挂载卷，当pod被创建时，pod首先会创建pause容器，从而把其他业务容器加入pause容器，从而让所有业务容器都在同一个网络命名空间中，这样就可以实现网络共享。这种网络命名空间共享设计确保了同一个pod内的容器可以直接通过localhost地址互相通信，从而实现高效的内部通信。 2、pod还可以共享存储，在pod级别引入数据卷volume，业务容器都可以挂载这个数据卷从而实现持久化存储。 3、pause容器还负责处理僵尸进程。在传统的Unix系统中，当一个子进程结束而其父进程尚未读取其退出状态时，子进程会成为僵尸进程，占用系统资源。pause容器通过持续监听并清理这些僵尸进程，优化了系统的资源管理。 4、由于pause容器始终保持运行状态，它还承担了维护pod ip地址的角色。pod的ip地址通常是动态分配的，但只要pause容器在运行，就可以维持这个ip地址不变，即便pod内的其他容器重新启动也不会影响ip地址。

pod的重启策略（RestartPolicy）决定了当容器异常退出或健康检查失败时，kubelet将如何响应。（注意是kubelet重启容器，因为是kubelet负责容器的健康检测） 需要注意的是，虽然名为pod的重启策略（更规范的说法应该是pod中容器重启策略），但实际上是作用于pod内的所有容器。所有容器都将遵守这个策略，而不是单独的某个容器。 可以通过pod.spec.restartPolicy字段配置重启容器的策略，重启策略如下3种配置：

pod镜像拉取策略可以通过imagePullPolicy字段配置镜像拉取策略，主要有3种镜像拉取策略，如下：

kubernetes可以通过存活探针检查容器是否还在运行，可以为pod中的每个容器单独定义存活探针，kubelet将定期执行探针，如果探测失败，将杀死容器，并根据restartPolicy策略来决定是否重启容器，kubernetes提供了3种探测容器的存活探针，如下：