課程授課計劃（XX學(xué)年第X學(xué)期）課程名稱（全稱）集群部署與運維 授課班級云計算技術(shù)與應(yīng)用相關(guān)專業(yè) 課程總學(xué)時56本學(xué)期計劃學(xué)時56 任課教師朱川 教研室云網(wǎng)互聯(lián)教研室 制定日期2025 年 2 月 20日 課程標(biāo)準(zhǔn)制定部門軟件與大數(shù)據(jù)學(xué)院教材全稱（編者、出版單位、出版時間）《Kubernetes集群部署與運維（慕課版）》，朱川等編著，人民郵電出版社，2025年6月主要教學(xué)參考書（名稱、編者）《Kubernetes權(quán)威指南》龔正編著，電子工業(yè)出版社，2019.06本學(xué)期教學(xué)周數(shù)3本課程周時數(shù)20本課程學(xué)期總時數(shù)56編制說明1．本計劃突出高職學(xué)生的實際動手能力訓(xùn)練，大部分課時采用邊講邊練的“一體化教學(xué)”教學(xué)模式，以保證實踐課時數(shù)不少于28學(xué)時，課程結(jié)束有相應(yīng)的課程設(shè)計，鍛煉學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。2.本計劃以云計算231班級的教學(xué)進(jìn)程為例，其他不同班級根據(jù)教學(xué)進(jìn)程在周次上所有不同。3．在授課過程中，可根據(jù)實際情況作適當(dāng)調(diào)整。教學(xué)方式與課時分配一體化教學(xué)28實踐28本課程考核方式性質(zhì)：考試考核形式：素質(zhì)性評價(20%)+知識性評價(40%)+技能性評價(40%)教研室主任二級學(xué)院(部)負(fù)責(zé)人教務(wù)處處長教學(xué)校長序號周次學(xué)時教學(xué)章節(jié)及內(nèi)容摘要教學(xué)方式作業(yè)布置114項目1Kubernetes基礎(chǔ)環(huán)境部署 任務(wù)1.1虛擬機軟件的安裝與配置知識引入：Kubernetes介紹Kubernetes的概念與起源Kubernets的功能3.Kubernetes組件(1)控制平面組件(2)Node組件(3)插件4Kubernetes的生態(tài)與市場任務(wù)實現(xiàn)Kubernetes部署規(guī)劃—硬件要求2．Kubernetes部署規(guī)劃—軟件環(huán)境3．虛擬機軟件安裝4．虛擬機軟件配置任務(wù)1.2遠(yuǎn)程登錄軟件的安裝任務(wù)1.3虛擬機模板的安裝與配置知識引入：軟件源介紹任務(wù)實現(xiàn)1．創(chuàng)建虛擬機模板2．虛擬機模板配置3．UbuntuServer20.04LTS64位安裝一體化教學(xué)實踐214任務(wù)1.3虛擬機模板的安裝與配置任務(wù)實現(xiàn)4．UbuntuServer20.04LTS64位配置5．虛擬機模板快照拍攝6．Docker安裝7．Docker配置8．kubeadm的安裝與配置一體化教學(xué)、實踐314項目2Kubernetes集群環(huán)境部署任務(wù)2.1網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與虛擬機節(jié)點克隆知識引入：集群節(jié)點規(guī)劃任務(wù)實現(xiàn)：1．主機名與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃2．虛擬機節(jié)點克隆任務(wù)2.2節(jié)點配置與單控制平面創(chuàng)建知識引入：控制平面與kubectl命令任務(wù)實現(xiàn)：1．節(jié)點配置2．參數(shù)自動補全配置3．控制平面配置文件生成4．控制平面初始化5．kubectl配置文件設(shè)置6．Kubernetes網(wǎng)絡(luò)配置一體化教學(xué)、實踐控制平面集群部署實驗報告414任務(wù)2.3節(jié)點管理與集群狀態(tài)查看知識引入：Kubernetes節(jié)點操作任務(wù)實現(xiàn)：查看節(jié)點信息項目3標(biāo)簽與注釋管理任務(wù)3.1標(biāo)簽的管理知識引入：標(biāo)簽基本概念任務(wù)實現(xiàn)：標(biāo)簽的查看、添加與刪除。任務(wù)3.2節(jié)點角色的管理知識引入：節(jié)點角色分配原理任務(wù)實現(xiàn)：節(jié)點角色的管理任務(wù)3.3注釋的管理 知識引入：注釋的基本概念及應(yīng)用場景任務(wù)實現(xiàn)：注釋的查看、添加與刪除。任務(wù)3.4KubernetesAPI的使用知識引入：KubernetesAPI的概念與使用任務(wù)實現(xiàn)：KubernetesAPI版本查看任務(wù)3.5命名空間的命令行方式管理知識引入：命名空間基本概念任務(wù)實現(xiàn)：命名空間可以通過相關(guān)kubectl命令進(jìn)行查看、創(chuàng)建與刪除任務(wù)3.6命名空間的配置文件方式管理知識引入：命名空間配置文件說明任務(wù)實現(xiàn)：以配置文件方式創(chuàng)建與刪除命名空間一體化教學(xué)、實踐514項目4工作負(fù)載之Pod管理任務(wù)4.1Pod的命令行方式管理知識引入：Pod的基本概念及內(nèi)部資源共享任務(wù)實現(xiàn)：以命令行方式創(chuàng)建、查看與刪除Pod任務(wù)4.2Pod的鏡像拉取與重啟管理知識引入：鏡像拉取策略與重啟策略任務(wù)實現(xiàn)：在YAML格式文件中查看有容器鏡像的拉取策略與重啟策略任務(wù)4.3Pod的資源請求與限制知識引入：可壓縮資源與不可壓縮資源任務(wù)實現(xiàn)：部署Metrics-Server插件任務(wù)4.4容器的登錄知識引入：容器登錄的基本命令任務(wù)實現(xiàn)：登錄Pod中的默認(rèn)容器及指定容器任務(wù)4.5kubectlapply、kubectledit與kubectlpatch命令的使用知識引入：資源應(yīng)用及配置修改任務(wù)實現(xiàn)：kubectlapply命令一體化教學(xué)、實踐624任務(wù)4.6Init容器的創(chuàng)建與觀察知識引入：Init容器基本概念任務(wù)實現(xiàn)：含有Init容器的Pod的創(chuàng)建與運行過程觀察任務(wù)4.7靜態(tài)Pod管理知識引入：靜態(tài)Pod基本概念任務(wù)實現(xiàn)：在節(jié)點中查看靜態(tài)Pod及Pod的命名規(guī)則項目5工作負(fù)載之控制器管理 任務(wù)5.1ReplicaSet控制器管理 知識引入：ReplicaSet控制器基本概念任務(wù)實現(xiàn)：ReplicaSet控制器的創(chuàng)建、觀察、動態(tài)縮容及刪除任務(wù)5.2Deployment控制器的創(chuàng)建與副本管理知識引入：Deployment控制器基本概念任務(wù)實現(xiàn)：創(chuàng)建Deployment控制器，觀察Pod，以及相應(yīng)的標(biāo)簽一體化教學(xué)、實踐724任務(wù)5.3Deployment控制器的更新與回滾知識引入：更新與回滾的基本命令任務(wù)實現(xiàn)：更新Deployment控制器，并查看Rollout的歷史記錄 任務(wù)5.4Deployment控制器的暫停與恢復(fù)知識引入：暫停與恢復(fù)的基本命令任務(wù)實現(xiàn)：Deployment控制器暫停與恢復(fù) 任務(wù)5.5Deployment控制器的重新部署與更新狀態(tài)查詢知識引入：重新部署與狀態(tài)查詢的基本命令任務(wù)實現(xiàn)：對deployment-nginx進(jìn)行重新部署任務(wù)5.6DaemonSet控制器管理知識引入：DaemonSet控制器基本概念任務(wù)實現(xiàn)：創(chuàng)建DaemonSet控制器，并進(jìn)行配置變更，最后進(jìn)行刪除 任務(wù)5.7StatefulSet控制器管理知識引入：StatefulSet控制器基本概念任務(wù)實現(xiàn)：創(chuàng)建StatefulSet控制器，觀察其創(chuàng)建過程，最后進(jìn)行刪除 任務(wù)5.8Job控制器管理 知識引入：Job控制器基本概念任務(wù)實現(xiàn)：創(chuàng)建名為pi的Job控制器，計算π小數(shù)點后2000位，并將結(jié)果輸出任務(wù)5.9CronJob控制器管理知識引入：CronJob控制器基本概念任務(wù)實現(xiàn)：創(chuàng)建CronJob控制器，并進(jìn)行相關(guān)的查看與刪除項目6服務(wù)管理與負(fù)載均衡實現(xiàn) 任務(wù)6.1ClusterIP類型服務(wù)管理 知識引入：創(chuàng)建服務(wù)的基本命令任務(wù)實現(xiàn)：ClusterIP類型服務(wù)命令行任務(wù)6.2端點查看知識引入：端點與Service、Pod的關(guān)系任務(wù)實現(xiàn)：觀察Endpoint與Service的關(guān)系 任務(wù)6.3虛IP地址與Service代理模式的查看及運用知識引入：虛IP地址與3種代理模式任務(wù)實現(xiàn)：虛IP地址查看一體化教學(xué)、實踐824任務(wù)6.4NodePort類型服務(wù)管理知識引入：NodePort類型服務(wù)的基本概念任務(wù)實現(xiàn)：創(chuàng)建NodePort類型服務(wù)nodeport-service，觀察并分別通過clusterIP類型服務(wù)及NodePort類型服務(wù)訪問后端服務(wù) 任務(wù)6.5ExternalIP創(chuàng)建知識引入：ExternalIP基本概念任務(wù)實現(xiàn)：創(chuàng)建ClusterIP類型服務(wù)clusterip-service3，同時指定外部IP地址，并觀察如何通過clusterIP和ExternalIP訪問服務(wù)。 任務(wù)6.6CoreDNS服務(wù)發(fā)現(xiàn)知識引入：CoreDNS基本概念任務(wù)實現(xiàn)：CoreDNS服務(wù)發(fā)現(xiàn) 任務(wù)6.7ExternalName類型服務(wù)的創(chuàng)建知識引入：ExternalName類型服務(wù)的基本概念任務(wù)實現(xiàn)：創(chuàng)建類型為ExternalName的external-service服務(wù)，將域名映射到集群內(nèi)部，然后通過externalname-service進(jìn)行訪問 任務(wù)6.8HeadlessService創(chuàng)建知識引入：HeadlessService基本概念任務(wù)實現(xiàn)：創(chuàng)建名為headless-service的無頭服務(wù)和名為head-service的非無頭服務(wù)，使用nslookup工具進(jìn)行域名解析并觀察輸 任務(wù)6.9ExternalIPPort運用知識引入：ExternalIPPort基本概念任務(wù)實現(xiàn)：創(chuàng)建名為external-ip-port的ClusterIP類型的服務(wù)，將外部IP地址、端口號3306映射到集群內(nèi)部，并使用curl工具解析外部IP地址所對應(yīng)的集群內(nèi)的external-ip-port服務(wù)。任務(wù)6.10會話保持 知識引入：會話保持基本概念任務(wù)實現(xiàn)：將external-ip-port服務(wù)的sessionAffinity的值None修改為ClientIP，并觀察修改后配置的自動更新。一體化教學(xué)、實踐Service部署實驗報告924項目7Pod的生命周期管理 任務(wù)7.1Pod生命周期與命令執(zhí)行探測操作知識引入：Pod生命周期任務(wù)實現(xiàn)：創(chuàng)建一個Pod，通過ExecAction進(jìn)行存活態(tài)探測 任務(wù)7.2HTTPGet檢查知識引入：存活態(tài)探測與HTTPGet檢查任務(wù)實現(xiàn)：創(chuàng)建一個Pod，通過HTTPGetAction進(jìn)行存活態(tài)探測 任務(wù)7.3TCPSocket檢查知識引入：就緒態(tài)探測與TCPSocket檢查任務(wù)實現(xiàn)：創(chuàng)建一個Deployment控制器，要求控制器內(nèi)的Pod副本提供HTTP服務(wù)，對比使用就緒態(tài)探測的前后效果 一體化教學(xué)、實踐1024項目8數(shù)據(jù)存儲 任務(wù)8.1hostPath卷知識引入：hostPath卷任務(wù)實現(xiàn)：在Kubernetes中使用hostPath卷 任務(wù)8.2持久卷的創(chuàng)建與回收知識引入：持久卷與持久卷申領(lǐng)任務(wù)實現(xiàn)：創(chuàng)建PV，并基于該PV創(chuàng)建PVC和對應(yīng)的Pod，觀察Pod、PVC、PV之間的關(guān)系，以及在創(chuàng)建過程中的狀態(tài)變化。然后創(chuàng)建一個卷，測試其回收策略。任務(wù)8.3StorageClass存儲類使用 知識引入：存儲類的概念與動態(tài)卷任務(wù)實現(xiàn)：ExternalStorage插件使用任務(wù)8.4ConfigMap的使用知識引入：ConfigMap的概念任務(wù)實現(xiàn)：創(chuàng)建ConfigMap，并將其定義的鍵值對數(shù)據(jù)以環(huán)境變量的形式導(dǎo)入Pod中。然后使用目錄方式創(chuàng)建ConfigMap，并通過volumeMount方式將其掛載到Pod之上。 一體化教學(xué)、實踐數(shù)據(jù)存儲實驗報告1134任務(wù)8.5Secret的使用知識引入：Secret的基本使用任務(wù)實現(xiàn)：創(chuàng)建Secret，設(shè)定鍵值對分別為username:zc、password:helloworld。然后使用命令行創(chuàng)建Secret，并指定鍵的內(nèi)容。最后通過Secret部署DockerHarbor鏡像倉庫。 任務(wù)8.6emptyDir的使用知識引入：emptyDir的概念任務(wù)實現(xiàn)：創(chuàng)建使用emptyDir的Pod，并觀察Pod內(nèi)容器中的存儲，以及在重新創(chuàng)建容器之后emptyDir的續(xù)存。一體化教學(xué)、實踐1234項目9Pod節(jié)點分配 任務(wù)9.1nodeName的基本使用 知識引入：nodeName節(jié)點分配任務(wù)實現(xiàn)：創(chuàng)建具有nodeName字段的Pod，指定Pod運行于工作節(jié)點worker01之上，并與未指定nodeName字段的Pod進(jìn)行對比。任務(wù)9.2nodeSelector的基本使用 知識引入：nodeSelector節(jié)點分配任務(wù)實現(xiàn)：創(chuàng)建Pod，使其運行于具有disktype=ssd標(biāo)簽的節(jié)點之上任務(wù)9.3親和與反親和的基本使用知識引入：親和與反親和任務(wù)實現(xiàn)：創(chuàng)建with-node-affinityPod，使其必須運行于標(biāo)簽為app=nginx或app=tomcat的節(jié)點之上。 任務(wù)9.4污點的基本使用知識引入：污點的標(biāo)記與使用任務(wù)實現(xiàn)：對比污點效果NoSchedule與NoExecute的差異 一體化教學(xué)、實踐Pod水平自動伸縮實驗報告1334任務(wù)9.5容忍度的基本使用 知識引入：容忍