第16單元 Kubernetes資源管理

第16單元教學設計單元標題Kubernetes資源管理制訂人單位制訂日期課程性質學時授課班級授課時間授課地點任務描述在企業容器化應用部署場景中，Kubernetes作為主流容器編排平臺，需高效管理各類資源。本次任務要求學生在已搭建好的Kubernetes集群環境下，完成Pod、Deployment和Service資源的創建與管理。學生需理解各類資源的定義與作用，掌握通過YAML文件或命令行創建、配置和管理這些資源的方法，實現容器化應用的部署、擴縮容、負載均衡及服務暴露，解決應用高可用和可擴展的問題。教學目標能力（技能）目標知識目標素質目標能夠根據應用需求編寫正確的Pod定義文件，并使用kubectl工具創建、查看和刪除Pod。熟練運用Deployment資源實現應用的部署與管理，包括創建、擴縮容、更新和回滾操作。能夠根據業務場景選擇合適的Service類型，創建Service資源為應用提供穩定訪問入口。具備排查Pod、Deployment和Service資源配置錯誤及運行故障的能力。理解Kubernetes中Pod、Deployment、Service等核心資源的概念、作用及相互關系。掌握Pod定義文件（YAML）的結構與常用字段配置，如容器鏡像、端口映射、環境變量等。熟悉Deployment資源的特性，理解其如何實現Pod的副本管理、滾動更新與回滾機制。了解Service資源的四種類型（ClusterIP、NodePort、LoadBalancer、ExternalName）及其適用場景。培養學生嚴謹的技術思維，在編寫資源定義文件時注重語法規范與配置細節。提升學生的問題解決能力，通過分析資源狀態和日志信息定位并解決實際問題。增強學生的團隊協作意識，在小組實踐中分工協作完成復雜應用的資源編排。激發學生對云計算前沿技術的探索熱情，鼓勵關注Kubernetes資源管理的高級特性與最佳實踐。重點難點重點：Pod、Deployment和Service資源的定義與創建方法。難點：YAML文件的結構化編寫與語法規范。應具備的相關知識熟練使用windows和Linux操作系統教學輔助材料電子教室、超星學習通、教學課件、教學素材、教材等參考資料教材《虛擬化技術項目式教程》及相關網絡資源；需要說明的其他問題軟件：Centos7、VMwareWorkstation、docker安裝包、kubernetes安裝包步驟教學內容教學方法教學手段學生活動時間分配復習提問回顧Kubernetes集群搭建流程與核心組件功能，提問：1.KubernetesMaster節點包含哪些核心組件？2.如何查看集群中所有節點狀態？3.簡述kubeadminit命令的作用。通過提問引導學生回顧舊知，為資源管理學習鋪墊。問答法、回顧法課堂口頭提問、PPT展示復習要點認真聆聽10課程思政講述國產容器云平臺（如華為云CCE、阿里云ACK）在Kubernetes技術上的創新與應用案例，強調自主可控技術的重要性。引導學生樹立技術創新意識，鼓勵參與開源社區貢獻，為我國云計算產業發展助力。 講授法、案例分析法多媒體展示相關案例認真聆聽發表看法10情境引入展示某電商平臺微服務架構容器化部署的場景視頻，提出問題：1.如何確保數百個微服務容器的高可用部署？2.如何實現容器間的服務發現與負載均衡？3.如何在不中斷服務的情況下更新應用版本？引出Kubernetes資源管理的必要性。情境教學法、案例教學法多媒體展示情境和案例觀看情境案例發表看法20任務分析將任務拆解為三個子任務：1.Pod創建與基礎管理2.Deployment資源應用與擴縮容3.Service資源配置與服務暴露分析各子任務的實現路徑，明確學習重點與操作步驟。任務驅動法、分析法PPT展示任務認真聆聽積極討論10任務實施1.Pod創建與管理：（1）講解Pod基礎概念與單容器、多容器Pod模型（2）演示PodYAML文件編寫（nginx-pod.yaml）：yaml<br>apiVersion:v1<br>kind:Pod<br>metadata:<br>name:nginx-pod<br>labels:<br>app:nginx<br>spec:<br>containers:<br>-name:nginx<br>image:nginx:1.14.2<br>ports:<br>-containerPort:80<br>（3）使用kubectl創建、查看、刪除Pod（4）學生實踐：創建自定義Pod并驗證運行狀態2.Deployment創建與管理：（1）對比Deployment與Pod的關系，講解控制器模式（2）演示DeploymentYAML文件編寫（nginx-deployment.yaml）：yaml<br>apiVersion:apps/v1<br>kind:Deployment<br>metadata:<br>name:nginx-deployment<br>spec:<br>replicas:3<br>selector:<br>matchLabels:<br>app:nginx<br>template:<br>metadata:<br>labels:<br>app:nginx<br>spec:<br>containers:<br>-name:nginx<br>image:nginx:1.14.2<br>ports:<br>-containerPort:80<br>（3）執行kubectl命令完成Deployment創建、擴縮容、更新、回滾操作（4）學生實踐：完成Deployment全生命周期管理3.Service創建與管理：（1）對比四種Service類型的區別與應用場景（2）演示ClusterIP和NodePort類型Service創建（3）通過Service訪問Pod應用（4）學生實踐：為應用配置合適的Service類型4.綜合實踐與答疑：（1）分組完成WordPress應用的Pod+Deployment+Service組合部署（2）教師巡回指導，解答技術問題演示法、實踐指導法教師機廣播演示、學生機實踐操作認真觀看教師演示按照步驟進行操作60任務歸納通過思維導圖梳理Pod、Deployment、Service的關系與操作要點：1.Pod是Kubernetes最小部署單元2.Deployment管理Pod生命周期，實現高可用3.Service為Pod提供穩定訪問入口提問鞏固：1.Deployment如何保證應用高可用？2.什么場景下選擇NodePort類型Service？討論法、歸納法積極參與討論分享自己的操作經驗和體會20任務擴展1.探索StatefulSet資源管理有狀態應用2.實踐Ingress資源實現HTTP路由3.研究HorizontalPodAutoscaler（HPA）實現自動擴縮容學生自主選擇擴展任務，查閱資料并實踐，提交簡要報告。啟發法、探究法布置任務、提供相關學習資源認真聆聽擴展任務要求20課程小結總結本節課核心內容：1.掌握Pod、Deployment、Service的創建與管理2.理解資源間的層級關系與協作機制3.能夠完成簡單應用的Kubernetes部署強調Kubernetes資源管理在云原生架構中的重要性，鼓勵學生持續探索高級特性。講授法、評價法課堂講授口頭評價認真聆聽教師總結反思自己在課程中的表現10教學回顧在本次教學中，