Cloud Native Operations

简体中文

한국어
English
日本語
Español

简体中文

한국어
English
日本語
Español

Appearance

Linux 运维技能 ​

支持的版本：受维护的 Linux 发行版上的 Bash；命令假定已安装所列工具 最后更新：October 16, 2026

本文介绍在 Kubernetes 环境中高效工作所需的 Linux 核心运维技能。

目录 ​

  1. 环境变量和 Shell 配置
  2. Shell 脚本基础
  3. 文本处理工具
  4. SSH 和远程访问
  5. 性能监控和故障排查
  6. 存储管理基础
  7. curl 和 API 调用
  8. 实用单行命令集

1. 环境变量和 Shell 配置 ​

环境变量是 Linux 和 Kubernetes 中管理配置的核心机制。

1.1 环境变量基础 ​

bash
env
echo "$HOME"
echo "$PATH"
printenv HOME

1.2 export 命令 ​

bash
export MY_VAR="hello"
export DATABASE_URL="postgresql://localhost:5432/mydb"
export KUBECONFIG="/home/user/.kube/config"

1.3 source 命令 ​

bash
cat > ~/my-env.sh << 'SCRIPT'
export APP_ENV="production"
export APP_PORT="8080"
alias k='kubectl'
SCRIPT

source ~/my-env.sh

1.4 .bashrc 和 .bash_profile ​

交互式非登录 Bash 会读取 .bashrc；登录 Bash 会读取第一个可用的 .bash_profile/.bash_login/.profile。登录配置文件可以显式加载 .bashrc。以下代码块只需添加一次。

bash
cat >> ~/.bashrc << 'SCRIPT'
export KUBECONFIG=~/.kube/config
command -v kubectl >/dev/null && source <(kubectl completion bash)
alias k='kubectl'
SCRIPT

source ~/.bashrc

1.5 Kubernetes ConfigMap 关联 ​

yaml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: app-config
data:
  DATABASE_HOST: "mysql.default.svc.cluster.local"
  DATABASE_PORT: "3306"
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: app-pod
spec:
  containers:
  - name: app
    image: myapp:1.0
    envFrom:
    - configMapRef:
        name: app-config

2. Shell 脚本基础 ​

2.1 变量 ​

bash
#!/bin/bash
NAME="kubernetes"
NAMESPACE=${1:-default}
: "${REQUIRED_VAR:?REQUIRED_VAR must be set}"

2.2 条件语句 ​

bash
if [ "$ENV" = "production" ]; then
    echo "Production mode"
fi

case "$1" in
    start) echo "Starting..." ;;
    stop) echo "Stopping..." ;;
esac

2.3 循环 ​

bash
for ns in default kube-system monitoring; do
    kubectl get pods -n "$ns"
done

# Running phase does not imply readiness. A bounded wait propagates API errors/timeouts.
kubectl wait --for=condition=Ready pod/mypod --timeout=120s

2.4 函数 ​

bash
check_pod_exists() {
    local pod_name=${1:?Pod name required}
    local namespace=${2:-default}
    # Nonzero also includes authorization/connection errors; inspect stderr.
    kubectl get pod "$pod_name" -n "$namespace" -o name >/dev/null
}

2.5 Init Container 模式 ​

此有界循环示例会等待 DNS 发现。DNS 查询成功并不代表数据库已就绪；应用需要实现连接重试，或执行特定于数据库的就绪检查。请准备 mysql Service 和自定义 myapp 镜像。Kubelet 可以重启失败的 init container，因此这与 Pod 启动的总时限不同。

yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: app-with-init
spec:
  initContainers:
  - name: wait-for-db-dns
    image: busybox:1.38.0
    command:
    - sh
    - -c
    - |
      for attempt in $(seq 1 60); do
        nslookup mysql.default.svc.cluster.local >/dev/null 2>&1 && exit 0
        sleep 2
      done
      echo "Database Service DNS did not become available" >&2
      exit 1
  containers:
  - name: app
    image: myapp:1.0

3. 文本处理工具 ​

3.1 与 kubectl 搭配使用 grep ​

bash
kubectl get pods --field-selector=status.phase!=Running
kubectl logs nginx-pod | grep -i error

3.2 使用 awk 提取字段 ​

bash
kubectl get pods | awk 'NR>1 {print $1}'
kubectl get pods --no-headers | awk '$3 != "Running" {print $1, $3}'

3.3 使用 sed 编辑 ​

bash
# Text-only preview; this can match more than the intended YAML field.
sed 's/replicas: [0-9]*/replicas: 5/' deployment.yaml
# For a structured edit, use the yq example below.

3.4 使用 jq 解析 JSON ​

bash
kubectl get pod nginx -o json | jq '.metadata.name'
kubectl get pods -o json | jq -r '.items[].metadata.name'

3.5 使用 yq 解析 YAML ​

以下示例使用 Mike Farah yq v4；Python yq 的选项有所不同。

bash
yq '.metadata.name' deployment.yaml
yq -i '.spec.replicas = 5' deployment.yaml

4. SSH 和远程访问 ​

4.1 生成 SSH 密钥 ​

bash
ssh-keygen -t ed25519 -C "your_email@example.com"

4.2 SSH 隧道 ​

bash
ssh -N -o ExitOnForwardFailure=yes -L 127.0.0.1:8080:localhost:80 user@server
ssh -N -o ExitOnForwardFailure=yes -L 127.0.0.1:6443:kubernetes-api:6443 user@bastion

对于 API 隧道，请在 kubeconfig 中保留原始 CA 和 TLS 服务器名称。连接到 127.0.0.1 时，请将 tls-server-name 设置为实际的 API 证书名称；保持启用 TLS 验证。

4.3 使用 Bastion 主机 ​

bash
ssh -J bastion user@internal-server

4.4 rsync ​

bash
rsync -avzP ./local/ user@remote:/path/

5. 性能监控和故障排查 ​

5.1 top 和 htop ​

bash
top -b -n 1 | head -20

5.2 vmstat 和 iostat ​

bash
vmstat 1 5
iostat -dx 1 5

5.3 free 和 df ​

bash
free -h
df -h

5.4 kubectl top ​

需要 Metrics Server 等 metrics.k8s.io 提供程序；kubectl top 不会存储历史监控数据。

bash
kubectl top nodes
kubectl top pods --sort-by=memory

6. 存储管理基础 ​

6.1 lsblk ​

bash
lsblk -f

6.2 LVM ​

bash
# Use only an explicitly selected empty training disk. These commands write storage metadata.
: "${LAB_DISK:?Set an unused lab block device after checking lsblk and backups}"
lsblk -f "$LAB_DISK"
sudo wipefs --no-act "$LAB_DISK"
# Stop if the disk contains data, mounted filesystems, or existing volume metadata.
sudo pvcreate "$LAB_DISK"
sudo vgcreate data_vg "$LAB_DISK"
sudo lvcreate -l 100%FREE -n data_lv data_vg

6.3 Kubernetes PV/PVC ​

以下路径和主机名必须与现有文件系统挂载所在的节点相匹配。

yaml
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: local-storage
provisioner: kubernetes.io/no-provisioner
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: local-pv
spec:
  capacity:
    storage: 100Gi
  accessModes: [ReadWriteOnce]
  storageClassName: local-storage
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  local:
    path: /mnt/disks/vol1
  nodeAffinity:
    required:
      nodeSelectorTerms:
      - matchExpressions:
        - key: kubernetes.io/hostname
          operator: In
          values: [replace-with-actual-node-hostname]
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: local-pvc
spec:
  storageClassName: local-storage
  accessModes: [ReadWriteOnce]
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi

节点发生故障后，本地存储无法迁移到其他节点。此 StorageClass 不会创建磁盘；在某个使用它的 Pod 被调度之前，PVC 可能一直处于 Pending 状态。PV 容量应与实际文件系统相符：声明的容量值并不代表目录配额。保留策略下的清理和复用需要由操作人员另行处理。

7. curl 和 API 调用 ​

7.1 HTTP 方法 ​

bash
curl -X POST -H "Content-Type: application/json" -d '{"name":"John"}' https://api.example.com/users

7.2 Kubernetes API 调用 ​

bash
# Run inside a Pod with projected ServiceAccount credentials and curl installed.
set -e
SERVICEACCOUNT=/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount
CACERT="$SERVICEACCOUNT/ca.crt"
NAMESPACE=$(cat "$SERVICEACCOUNT/namespace")
TOKEN=$(cat "$SERVICEACCOUNT/token")
curl --fail --silent --show-error --cacert "$CACERT" \
  -H "Authorization: Bearer $TOKEN" \
  "https://kubernetes.default.svc/api/v1/namespaces/$NAMESPACE/pods"
unset TOKEN

此 ServiceAccount 需要在该命名空间中拥有列出 pods 的 RBAC 权限。设置 automountServiceAccountToken: false 时，这些文件可能不存在。投射的令牌会轮换，因此长期运行的客户端必须重新读取文件；不要记录令牌。

7.3 实用 curl 选项 ​

bash
curl --silent --show-error -o /dev/null -w "%{http_code}\n" https://api.example.com/health

8. 实用单行命令集 ​

8.1 Kubernetes 运维 ​

bash
kubectl get pods -A | awk '$4 != "Running" && NR>1 {print $1, $2, $4}'
kubectl get pods -A -o json | jq -r '.items[] | select(any((.status.containerStatuses // [])[]; .restartCount > 5)) | [.metadata.namespace, .metadata.name] | @tsv'

8.2 日志分析 ​

bash
kubectl logs deploy/app --since=1h | grep -i error

8.3 网络调试 ​

bash
nslookup kubernetes.default.svc.cluster.local
nc -zv service-name 80

总结 ​

  1. 环境变量：K8s ConfigMap/Secret 的基础
  2. Shell 脚本：init container 和健康检查必不可少的工具
  3. 文本处理：解析 kubectl 输出的核心工具
  4. SSH：节点调试的重要工具
  5. 性能监控：故障排查的基础

上一页：Linux 基础 | 下一页：容器基础

验证参考资料 ​

向文档提问

按 Enter 发送，按 Shift+Enter 换行。