云原生应用与微服务生态

课程背景

容器与Kubernetes已取代传统虚拟化成为应用交付的标准。然而仅会使用kubectl远不够，真正的云原生工程师需理解容器底层原理（Namespace/Cgroups）、K8s声明式API与控制器模式、服务网格（Istio）、eBPF网络加速、多集群容灾等前沿技术。本课程从Docker到K8s，再到服务网格和Serverless，系统培养云原生全栈能力。

课程收益

深入理解Docker的Namespace隔离、Cgroups限制及UnionFS镜像分层

掌握Kubernetes核心架构（控制面组件、工作负载、Service/Ingress）

熟练使用PV/PVC/StorageClass动态存储供给（集成Ceph）

理解eBPF原理，掌握Cilium网络插件及流量追踪

能够使用Rancher管理多集群，使用Velero实现跨集群备份恢复

理解Istio熔断、限流、灰度发布机制

了解Serverless冷启动优化与状态管理

课程特色

全栈云原生：从容器运行时到服务网格，再到多集群容灾

前沿技术：eBPF + Cilium + Istio + Velero

公私融合：结合课程二Ceph存储与课程三私有云

实战容灾：模拟集群崩溃，验证Velero恢复

课程对象

云原生开发/运维工程师、平台架构师

希望从传统虚机迁移到K8s的开发者

DevOps工程师、SRE

前置知识：Linux基础、Docker基本命令。建议先修《课程一、二》或具备存储基础。

课程时长

7天（共49小时）

课程大纲

单元1：容器化技术引擎（1.5天）

第1课：Docker底层原理（0.75天）

章节1：Namespace隔离（PID、NET、MNT等）与Cgroups资源限制逻辑

章节2：联合文件系统（UnionFS）与镜像分层架构（OverlayFS）

第2课：镜像管理与网络模型（0.75天）

章节1：Dockerfile最佳实践与多阶段构建

章节2：容器网络桥接模型与持久化Volume挂载

实践：编写多阶段Dockerfile，构建并推送镜像

单元2：容器编排引擎（Kubernetes）（2天）

第1课：K8s集群架构（1天）

章节1：控制面（API Server、etcd、Scheduler、CM）与工作节点交互

章节2：声明式API与控制器模式

第2课：核心工作负载与存储扩展（1天）

章节1：Pod、Deployment、StatefulSet调度与Service/Ingress配置

章节2：PV、PVC体系与StorageClass动态供给（结合Rook-Ceph）

实践：部署Nginx应用并通过Ingress暴露，挂载Ceph RBD PV

单元3：高级网络、容灾与多集群编排（2天）

第1课：下一代云原生网络（eBPF）（1天）

章节1：传统iptables网络瓶颈分析与eBPF技术革命（内核钩子、eBPF程序）

章节2：Cilium网络插件架构与流量追踪实战（Hubble）

第2课：多集群纳管与云原生容灾（1天）

章节1：Rancher架构解析与跨云K8s集群统一联邦管理

章节2：Velero架构与K8s资源状态及持久化卷（PV）备份恢复实战

实践：通过Rancher导入两个集群，使用Velero备份ETCD和MySQL PVC

单元4：微服务治理与Serverless（1.5天）

第1课：服务网格治理（1天）

章节1：Istio架构解析（Envoy数据面、Pilot/Mixer控制面）

章节2：熔断、限流与全链路灰度发布机制（VirtualService、DestinationRule）

第2课：无服务器计算（0.5天）

章节1：函数计算（FaaS）事件驱动模型

章节2：Serverless冷启动优化（预留实例、快照）与状态管理

实践：部署Bookinfo示例，配置灰度路由

【模块核心实验】：基于eBPF与多集群容灾的微服务发布

通过Rancher管理双K8s集群，使用Cilium提供网络策略。发布多组件微服务，并使用Velero对ETCD和MySQL PVC进行备份，模拟集群崩溃后的异地恢复。