k8s介绍-搭建k8s

应用部署方式演变

传统部署：互联网早期，会直接将应用程序部署在物理机上

优点：简单，不需要其他技术的参与

缺点：不能为应用程序定义资源使用边界，很难合理地分配计算资源，而且程序之间容器产生影响

虚拟化部署：可以在一台物理机上运行多个虚拟机，每个虚拟机都是独立的一个环境

优点：程序环境不会相互产生影响，提供了一定程度的安全性

缺点：增加了操作系统，浪费了部分资源

容器化部署：与虚拟化类似，但是共享了操作系统

优点：可以保证每个容器拥有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等。

运行应用程序所需要的资源都被容器包装，并和底层基础架构解耦。

容器化的应用程序可以跨云服务商、跨Linux操作系统发行版进行部署

容器化部署方式给带来很多便利，但是也会出现一些问题，比如说：

一个容器故障停机了，怎么样让另外一个容器立刻启动去替补停机的容器

当并发访问量变大的时候，怎么样做到横向扩展容器数量

这些容器管理的问题统称为容器编排问题，为了解决这些容器编排问题，就产生了一些容器编排的软件：

Swarm：docker自己的容器编排工具

Mesos：apache的一个资源统一管控的工具，需要和marathon结合使用

Kubernetes：google开源的容器编排工具

kubernetes简介

Kubernetes，是一个全新的基于容器技术的分布式架构领先方案，是谷歌严格保密十几年的秘密武器---Borg系统的一个开源版本，于2014年9月发布第一个版本，2015年7月发布第二个正式版本。

Kubernetes的本质是一组服务器集群，它可以在集群的每个节点上运行特定的程序，来对节点中的容器进行管理。目的是实现资源管理的自动化，主要提供了如下的主要功能：

自我修复：一旦某个容器崩溃，能够在1秒中左右迅速启动新的容器

弹性伸缩：可以根据需要，自动对集群中正在运行的容器数量进行调整。

服务发现：服务可以通过自动发现的形式找到它所依赖的服务

负载均衡：如果一个服务启动了多个容器，能够自动实现请求的负载均衡

版本回退：如果发现新发布的程序版本问题，可以立即回退到原来的版本

存储编排：可以根据容器自身的需求自动创建存储卷

kubernetes组件

一个kubernetes集群主要是由控制节点（master）、工作节点（node）构成，每个节点上都会安装不同的组件。

Master：集群的控制平面，负责集群的决策（管理）

Apiserver：资源操作的唯一入口，接收用户输入的命令，提供认证、授权、API注册和发现等机制。

Scheduler：负责集群资源调度，按照预定的调度策略将pod调度到相应的node节点上。

ControllerManager：负责维护集群的状态，比如程序部署安排、故障检测、自动扩展、滚动更新等。

Etcd：负责存储集群中各种资源对象的信息。

Node：集群的数据平面，负责为容器提供运行环境（干活）

Kubelet：负责维护容器的生命周期，即通过控制docker来创建、更新、销毁容器

Docker：负责节点上容器的各种操作

下面以部署一个nginx服务来说明kubernetes系统各个组件的调用关系：

首先要明确，一旦kubernetes环境启动之后，master和node都会想自身的信息存储导etcd数据库中

一个nginx服务的安装请求会首先被发送到master节点的apiserver组件

Apiserver组件会调用scheduler组件来决定到底应该把这个服务安装导哪个node节点上

Apiserver调用controller-manager去调度node节点安装nginx服务

Kubelet接收到指令后，会通知docker，然后由docker来启动一个nginx的pod，pod是kubernetes的最小操作单元，容器必须跑在pod中

一个nginx服务就运行了，如果需要访问nginx，就需要通过kube-proxy来对pod产生访问的代理，这样外界用户就可以访问集群中的nginx服务了。

kubernetes概念

Master：集群控制节点，每个集群需要至少一个master节点负责集群的管控

Node：工作负载节点，由master分配容器到这些node工作节点上，然后node节点上的docker负责容器的运行

Pod：kubernetes的最小控制单元，容器都是运行在pod中的，一个pod中可以有1个或者多个容器

Controller：控制器，通过它来实现对pod的管理，比如启动pod、停止pod、伸缩pod的数量等等

Service：pod对外服务的统一入口，下面可以维护者同一类的多个pod

Label：标签，用于对pod进行分类，同一类pod会拥有相同的标签

Namespace：命名空间，用来隔离pod的运行环境

k8s集群环境搭建

1、集群类型

Kubernetes集群大体上分为两类：一主多从和多主多从

一主多从：一台master节点和多台node节点，搭建简单，但是有单机故障风险，适用于测试

多主多从：多台master节点和多台node节点，搭建麻烦，安全性高，适用于生产环境

2、安装方式

Kubernetes有多种部署方式，目前主流的方式有kubeadm、minikube、二进制包

1、Minikube：一个用于快速搭建单节点kubernetes的工具

2、Kubeadm：一个用于快速搭建kubernetes集群的工具，https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/

3、二进制包：从官网下载每个组件的二进制包，依次去安装，此方式对于理解kubernetes组件更加有效，https://github.com/kubernetes/kubernetes

说明：现在需要安装kubernetes的集群环境，但是又不想过于麻烦，所有选择使用kubeadm方式
三台主机

192.168.100.10 master

192.168.100.20 node1

192.168.100.30 node2

环境搭建

本次环境搭建需要安装三台Linux系统（一主二从），内置rocky系统，然后在每台linux中分别安装docker。kubeadm，kubelet，kubectl.

操作系统环境：cpu2个内存2G 硬盘50G rocky9

主机名设置：

Master节点：master

Node节点：node1

Node节点：node2

环境初始化

关闭防火墙，

selinux，

设置时钟同步

配置主机名解析

三台主机都需要做

127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
192.168.100.10 master
192.168.100.10 node1
192.168.100.30 node2

三台主机做免密钥登录

禁用swap分区---------三个节点都需要配置

vim /etc/fstab

注释掉swap分区那一行

swapoff -a

开启IP转发，和修改内核信息---------三个节点都需要配置

vim /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1

modprobe   br_netfilter
sysctl -p  /etc/sysctl.d/k8s.conf

配置IPVS功能（三个节点都做）

Rockylinux9中
/etc/modules-load.d/ipvs.modules这个文件
vim /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
#!/bin/bash
modprobe -- ip_vs
modprobe -- ip_vs_rr
modprobe -- ip_vs_wrr
modprobe -- ip_vs_sh

chmod +x /etc/modules/ipvs.modules
bash /etc/modules/ipvs.modules
lsmod | grep -e ip_vs 


[root@master ~]# lsmod |grep ip_vs
ip_vs_sh               16384  0
ip_vs_wrr              16384  0
ip_vs_rr               16384  0
ip_vs                 237568  6 ip_vs_rr,ip_vs_sh,ip_vs_wrr
nf_conntrack          217088  1 ip_vs
nf_defrag_ipv6         24576  2 nf_conntrack,ip_vs
libcrc32c              16384  3 nf_conntrack,xfs,ip_vs

部署k8s

安装docker

三台主机都需要做

yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2

yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

yum -y install docker-ce-25.0.5-1.el9

配置镜像加速器

三台都需要做

vim /etc/docker/daemon.json

{
  "registry-mirrors": ["https://dockerpull.com",
        "https://docker.anyhub.us.kg",
        "https://dockerhub.jobcher.com",
        "https://dockerhub.icu",
        "https://docker.awsl9527.cn"],
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "log-driver": "json-file",
  "log-opts": {
    "max-size": "100m"
  },
  "storage-driver": "overlay2"
}





[root@master ~]# systemctl daemon-reload 
[root@master ~]# systemctl restart docker
[root@master ~]# systemctl enable docker

下载cri-docker

将提前下载好的包上传上去进行解压
[root@master ~]# ls
anaconda-ks.cfg  cri-dockerd-0.3.9.amd64.tgz
[root@master ~]# tar -xvf cri-dockerd-0.3.9.amd64.tgz --strip-components=1 -C /usr/local/bin/

下载cri-docker service文件

[root@master01 ~]# wget -O /etc/systemd/system/cri-docker.service https://raw.githubusercontent.com/Mirantis/cri-dockerd/master/packaging/systemd/cri-docker.service
[root@master01 ~]# wget -O /etc/systemd/system/cri-docker.socket https://raw.githubusercontent.com/Mirantis/cri-dockerd/master/packaging/systemd/cri-docker.socket

编辑cri-docker.server

[root@master ~]# cd /etc/systemd/system/
[root@master system]# vim cri-docker.service 
修改ExecStart行内容为

ExecStart=/usr/local/bin/cri-dockerd --pod-infra-container-image=registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.9 --container-runtime-endpoint=unix:///var/run/cri-dockerd.sock --cri-dockerd-root-directory=/var/lib/dockershim --cri-dockerd-root-directory=/var/lib/docker

编辑cri-docker.socket

[root@master system]# vim cri-docker.socket

修改ListenStream行内容为
ListenStream=/var/run/cri-dockerd.sock

复制cri-dockerd到其他节点

[root@master ~]# scp cri-dockerd-0.3.9.amd64.tgz root@node1:/root
cri-dockerd-0.3.9.amd64.tgz                               100%   14MB 125.4MB/s   00:00    
[root@master ~]# scp cri-dockerd-0.3.9.amd64.tgz root@node2:/root
cri-dockerd-0.3.9.amd64.tgz                               100%   14MB 126.4MB/s   00:00

节点解压cri-docker

[root@node1 ~]# tar -xvf cri-dockerd-0.3.9.amd64.tgz --strip-components=1 -C /usr/local/bin/

[root@node2 ~]# tar -xvf cri-dockerd-0.3.9.amd64.tgz --strip-components=1 -C /usr/local/bin/

复制修改好的service文件到其他节点

[root@master ~]# cd /etc/systemd/system/
[root@master system]# scp cri-docker.s* root@node1:/etc/systemd/system/
cri-docker.service                                        100% 1523     3.0MB/s   00:00    
cri-docker.socket                                         100%  210   533.3KB/s   00:00    
[root@master system]# scp cri-docker.s* root@node2:/etc/systemd/system/
cri-docker.service                                        100% 1523     3.3MB/s   00:00    
cri-docker.socket                                         100%  210   327.4KB/s   00:00

启动并设置开机自启

[root@master system]# systemctl daemon-reload 
[root@master system]# systemctl restart cri-docker
[root@master system]# systemctl enable cri-docker

部署k8s源

三台都需要做

[root@master ~]# cat <<EOF | tee /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes-new/core/stable/v1.28/rpm/
enabled=1
gpgcheck=1
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes-new/core/stable/v1.28/rpm/repodata/repomd.xml.key
EOF

安装集群所需软件包kubelet kubeadm kubectl（全部节点）

[root@master ~]# yum install -y kubelet kubeadm kubectl

配置k8s Cgoup控制组（全部节点）

vim /etc/sysconfig/kubelet

KUBELET_EXTRA_ARGS="--cgroup-driver=systemd"

[root@master ~]# systemctl restart kubelet.service 
[root@master ~]# systemctl enable kubelet.service

配置kubelet自启动（全部节点）

[root@master ~]# kubeadm config images list
I0923 11:00:25.255094    3466 version.go:256] remote version is much newer: v1.31.0; falling back to: stable-1.28
registry.k8s.io/kube-apiserver:v1.28.14
registry.k8s.io/kube-controller-manager:v1.28.14
registry.k8s.io/kube-scheduler:v1.28.14
registry.k8s.io/kube-proxy:v1.28.14
registry.k8s.io/pause:3.9
registry.k8s.io/etcd:3.5.15-0
registry.k8s.io/coredns/coredns:v1.10.1

打印集群初始化配置文件（master节点运行）

[root@master ~]# kubeadm config print init-defaults > kubeadm-config.yaml

修改参数（master节点）

apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta3
bootstrapTokens:
- groups:
  - system:bootstrappers:kubeadm:default-node-token
  token: abcdef.0123456789abcdef
  ttl: 24h0m0s
  usages:
  - signing
  - authentication
kind: InitConfiguration
localAPIEndpoint:
  advertiseAddress: 192.168.100.10         #修改，集群初始化的主节点IP  
  bindPort: 6443
nodeRegistration:
  criSocket: unix:///var/run/cri-dockerd.sock          #修改使用docke
  imagePullPolicy: IfNotPresent
  name: master                            #修改节点名称
  taints: null


........

imageRepository: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers        #修改使用阿里云镜像仓库

使用配置文件初始化（master节点运行）

[root@master ~]#  kubeadm init --config kubeadm-config.yaml --upload-certs
         --upload-certs参数是将集群密钥添加到etcd数据库
[init] Using Kubernetes version: v1.28.0
[preflight] Running pre-flight checks
	[WARNING FileExisting-socat]: socat not found in system path
        /// 有一个软件包没有安装，先安装在进行初始化
[preflight] Pulling images required for setting up a Kubernetes cluster
[preflight] This might take a minute or two, depending on the speed of your internet connection
[preflight] You can also perform this action in beforehand using 'kubeadm config images pull'
^C
安装
[root@master ~]# yum -y install socat


再次进行初始化
[root@master ~]# kubeadm init --config kubeadm-config.yaml --upload-certs

配置环境变量（master节点运行）

根据初始化完成提示配置

[root@master ~]# cat /etc/profile.d/k8s.sh 
export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf

传给另外两台主机

[root@master ~]# scp /etc/profile.d/k8s.sh root@node1:/etc/profile.d/
k8s.sh                                             100%   45    65.4KB/s   00:00    
[root@master ~]# scp /etc/profile.d/k8s.sh root@node2:/etc/profile.d/
k8s.sh                                             100%   45    73.6KB/s   00:00    

[root@master ~]# scp /etc/kubernetes/admin.conf root@node1:/etc/kubernetes/
admin.conf                                                100% 5650    10.4MB/s   00:00    
[root@master ~]# scp /etc/kubernetes/admin.conf root@node2:/etc/kubernetes/
admin.conf                                                100% 5650     9.0MB/s   00:00    



都需要 source /etc/profile.d/k8s.sh

工作节点加入集群（工作节点运行）

根据初始化完成提示将工作节点添加入集群

kubeadm join 192.168.100.10:6443 --token abcdef.0123456789abcdef \
> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:b195b482a4294f2727f3115298492fb1b148eded3a6d6f15cd243bee168aad0b --cri-socket=unix:///var/run/cri-dockerd.sock

注意：--cri-socket=unix:///var/run/cri-dockerd.sock参数是指定使用docker作为容器管理引擎

下载calico文件（master节点运行）

Calico是为集群中的 Pod 提供网络功能

[root@master ~]# wget https://raw.githubusercontent.com/projectcalico/calico/v3.24.1/manifests/calico.yaml

创建calico网络（master节点运行）

[root@master ~]# kubectl apply -f calico.yaml

查看集群各节点状态

[root@master ~]# kubectl get nodes
NAME     STATUS   ROLES           AGE   VERSION
master   Ready    control-plane   49m   v1.28.14
node1    Ready    <none>          37m   v1.28.14
node2    Ready    <none>          36m   v1.28.14

查看k8s集群的各组件

[root@master ~]# kubectl get pod -n kube-system
NAME                                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
calico-kube-controllers-9d57d8f49-jjbc7   1/1     Running   0          8m11s
calico-node-8sptx                         1/1     Running   0          8m11s
calico-node-fd7pc                         1/1     Running   0          8m11s
calico-node-xsqp6                         1/1     Running   0          8m11s
coredns-6554b8b87f-4pkpz                  1/1     Running   0          52m
coredns-6554b8b87f-hsbcm                  1/1     Running   0          52m
etcd-master                               1/1     Running   0          52m
kube-apiserver-master                     1/1     Running   0          52m
kube-controller-manager-master            1/1     Running   0          52m
kube-proxy-8qvrh                          1/1     Running   0          39m
kube-proxy-jzxqs                          1/1     Running   0          52m
kube-proxy-zsghb                          1/1     Running   0          41m
kube-scheduler-master                     1/1     Running   0          52m

测试

使用k8s集群创建一个pod，运行nginx容器，然后进行测试

[root@master ~]# kubectl create  deployment  nginx  --image nginx
deployment.apps/nginx created
[root@master ~]# kubectl  expose  deployment  nginx  --port 80  --type NodePort
service/nginx exposed

查看容器在哪个节点中运行的
[root@master ~]# kubectl  get  pods  -o  wide
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-7854ff8877-xgdpz   1/1     Running   0          32s   172.16.104.1   node2   <none>           <none>

[root@master ~]# kubectl  get  services
NAME         TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP        55m
nginx        NodePort    10.99.81.235   <none>        80:32585/TCP   29s

测试访问

[root@master ~]# curl http://172.16.104.1
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
html { color-scheme: light dark; }
body { width: 35em; margin: 0 auto;
font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif; }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

修改网页内容

[root@master ~]# kubectl  get  pods  -o  wide
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP             NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-7854ff8877-xgdpz   1/1     Running   0          6m26s   172.16.104.1   node2   <none>           <none>

[root@master ~]# kubectl exec -it pod/nginx-7854ff8877-xgdpz -- /bin/bash
root@nginx-7854ff8877-xgdpz:/# cd /usr/share/nginx/html/
root@nginx-7854ff8877-xgdpz:/usr/share/nginx/html# ls
50x.html  index.html
root@nginx-7854ff8877-xgdpz:/usr/share/nginx/html# echo hello wuhan > index.html // 修改网页内容
root@nginx-7854ff8877-xgdpz:/usr/share/nginx/html#

再次访问

[root@master ~]# curl http://172.16.104.1
hello wuhan

https://blog.csdn.net/huangjinjin520/article/details/140583970