K8s基础与安装

m0_485614672026-01-07 12:26

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文章目录

一、云原生的基础概述

1.1 云原生的定义

云原生的核心思想，是让应用从 "为单台服务器设计"，变成 "为云环境设计" ------ 充分利用云的弹性（按需扩缩容）、分布式（多节点协作）、自动化（减少人工）特性，让应用开发快、部署快、故障少、扩容灵。

1.2 云原生的技术栈

云原生 = 容器化(docker+k8s) + 微服务（Microservices）+ 无服务（Serverless） + DevOps +

Service Mesh(服务网格) + 云（Cloud）

1.3 k8s是什么

  • Kubernetes 是一个开源平台，用于 自动部署、扩展和管理容器化（containerized）应用程序
  • 它可以看作一个负责自动化运维、编排多个容器（如由 containerd 驱动的容器）的集群管理系统

1.4 为什么要用k8s

  • 自动化运维：无须人工干预，实现一条命令或声明式方式完成部署、更新、扩容、缩容、删除等
  • 弹性伸缩：依据指标（CPU、内存、自定义指标等）自动扩展或缩减 Pod 副本数
  • 容灾 / 自愈：当某个节点或容器失败时，K8S 会自动重建或迁移 Pod，保证副本数量和期望状态
  • 服务发现与负载均衡：通过 Service 为 Pod 提供稳定的访问入口，并自动分发请求
  • 滚动升级与回滚：支持渐进式升级，一旦出错可以回滚到之前版本
  • 集中配置与密钥管理：通过 ConfigMap 、 Secret 等资源集中管理配置与敏感数据
  • 存储编排：支持将外部存储（NFS、Ceph、云存储等）纳入集群资源管理
  • 批处理 / 定时任务：支持 Job 、 CronJob 用于一次性或定时任务

二、k8s集群架构与组件

1、控制平面组件（Master / Control Plane）组件

Kubernetes 采用 控制平面 + 工作节点 的主从架构，控制平面负责调度与管理，节点负责运行实际的应用负载。

  • apiserver:集群的 API 接口入口，负责接收所有资源操作请求（增删改查、Watch）,判断你收i否有权限进行对资源的操作。
  • Scheduler:节点调度，对尚未调度的 Pod 选择合适的节点，基于预选（predicates）与优选（priorities /scoring）策略。比如我们新增一个Pod的时候，根据节点资源使用情况，合理使用节点资源，将该POD建在该节点上。
  • ControllManager: 集群状态监控，负责管理各种资源对象的状态，检测节点上pod状态，尽量对故障进行处理，或者使用其它POD来代替它。ControllManager会监控各种资源对象的状态，比如：Node,Service，pod等等。怎么确定各种资源组件是否正常，就用到了etcd
  • etcd:高可用的键-值存储系统。用来存储所有资源对象的状态信息，比如一个pod挂掉了，新增一个pod,这些信息会被及记录到etcd中。是整个集群的数据存储中心。
    2、 工作节点（Node / Worker）组件

三、安装k8s

Master主节点：192.168.10.2

node01:192.168.10.3

node02:192.168.10.5

1、环境准备

所有节点，关闭防火墙、Selinux、Swap分区

systemctl stop firewalld

systemctl disable firewalld

setenforce 0

sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config

  • 关闭交换分区
    swapoff -a
    sed -ri 's/.swap. /#&/' /etc/fstab
    2、加载ip_vs模块
bash 复制代码 
for i in $(ls /usr/lib/modules/$(uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs|grep -o "^[^.]*");do echo $i; /sbin/modinfo -F filename $i >/dev/null 2>&1 && /sbin/modprobe $i;done

3、调整内核参数

cat > /etc/sysctl.d/kubernetes.conf << EOF

#开启网桥模式，可将网桥的流量传递给iptable链

net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1

net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1

#关闭ipv6协议

net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1

net.ipv4.ip_forward=1

EOF

4、所有节点安装docker安装步骤

bash 复制代码 
1、安装依赖包
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2 
2、设置阿里云镜像源
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo 
3、安装华为加速器
mkdir /etc/docker
cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
{
  "registry-mirrors": ["https://0a40cefd360026b40f39c00627fa6f20.mirror.swr.myhuaweicloud.com"],
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "log-driver": "json-file",
  "log-opts": {
    "max-size": "100m"
  }
}
EOF
4、安装Docker并设置开机自动启动
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker.service
systemctl enable docker.service 
**docker info | grep "Cgroup Driver"
Cgroup Driver: systemd**
yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io
（上面安装的是Docker社区版本）
yum install -y docker-ce-20.10.18 docker-ce-cli-20.10.18 containerd.io（安装的是指定版本，在docker-ce后面加上指定版本，在docker-ce-cli加上指定版本）

5、在所有节点安装kubeadm,kubelet和kubectl

//定义kubernetes源 在基于 yum 的 Linux 系统（如 CentOS 7/RHEL 7）中，创建 Kubernetes 的 yum 仓库配置文件，让系统可以通过 yum 从阿里云的 Kubernetes 镜像源安装相关组件。

bash 复制代码 
cat > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo << EOF
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF
  • kubelet：运行在所有 k8s 节点上的核心代理，负责管理 Pod 生命周期、与 master 节点通信；
  • kubeadm：k8s 集群部署工具，用于快速初始化集群、加入节点等；
  • kubectl：k8s 命令行工具，用于操作和管理 k8s 集群资源。

//开机自启kubelet

systemctl enable kubelet.service

6、部署k8s集群

查看初始化需要的镜像

kubeadm config images list

//在 master 节点上传 v1.20.11.zip 压缩包至 /opt 目录

unzip v1.20.11.zip -d /opt/k8s

cd /opt/k8s/v1.20.11

//批量将当前目录下所有 .tar 格式的 Docker 镜像包导入到本地 Docker 环境中

for i in (ls \*.tar); do docker load -i i; done

//复制镜像和脚本到 node 节点，并在 node 节点上执行脚本加载镜像文件

scp -r /opt/k8s root@node01:/opt

scp -r /opt/k8s root@node02:/opt

  • //初始化kubeadm，将 kubeadm 初始化 k8s 集群时的默认配置参数，输出并保存到 /opt/kubeadm-config.yaml 文件中。简单来说，就是把 kubeadm 内置的 "初始化集群默认模板" 导出成一个可编辑的 YAML 文件，方便你后续自定义修改集群初始化配置。
    kubeadm config print init-defaults > /opt/kubeadm-config.yaml
    cd /opt/
    vim kubeadm-config.yaml
bash 复制代码 
......
11 localAPIEndpoint:
12   advertiseAddress: 192.168.10.2	#指定master节点的IP地址
13   bindPort: 6443   # k8s API Server 默认端口
......
34 kubernetesVersion: v1.20.11	#指定kubernetes版本号
35 networking:
36   dnsDomain: cluster.local
37   podSubnet: "10.244.0.0/16"			#指定pod网段，10.244.0.0/16用于匹配flannel默认网段
38   serviceSubnet: 10.96.0.0/16	 #指定service网段
39 scheduler: {}
#末尾再添加以下内容
--- 
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
kind: KubeProxyConfiguration
mode: ipvs

7、设定kubectl

kubectl需经由API server认证及授权后方能执行相应的管理操作，kubeadm 部署的集群为其生成了一个具有管理员权限的认证配置文件 /etc/kubernetes/admin.conf，它可由 kubectl 通过默认的 "$HOME/.kube/config" 的路径进行加载。

bash 复制代码 
mkdir -p $HOME/.kube
cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

//如果 kubectl get cs 发现集群不健康，更改以下两个文件,

1、把--bind-address=127.0.0.1变成--bind-address=192.168.10.2

2、把httpGet:字段下的hosts由127.0.0.1变成192.168.10.19（有两处）

3、# 搜索port=0，把这一行注释掉

bash 复制代码 
vim /etc/kubernetes/manifests/kube-scheduler.yaml 
vim /etc/kubernetes/manifests/kube-controller-manager.yaml

重启kublet

systemctl restart kubelet

8、所有节点部署网络插件flannel

//所有节点上传flannel镜像 flannel.tar 到 /opt 目录，master节点上传 kube-flannel.yml 文件

cd /opt

//在 master 节点创建 flannel 资源

kubectl apply -f kube-flannel.yml

9、在node节点上执行kubeadm join 命令加入群集。将node节点加入集群

首先在master 组件查找

bash 复制代码 
cd /opt
cat kubeadm-init.log

然后在node01,node02节点输入框中的内容。将node节点加入集群。

10、在master节点上查看节点状态。

kubectl get nodes

kubectl get pods -n kube-system

  • ////测试 pod 资源创建
    kubectl create deployment nginx --image=nginx

kubectl get pods -o wide

//暴露端口提供服务

kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort

//kubectl get svc

浏览器中输入master01虚拟机IP:32661访问nginx成功。

总结：

安装 k8s 的核心作用是对容器化应用进行统一编排管理，可自动化完成应用的部署、扩缩容与运维操作，简化分布式应用的管理复杂度。

同时它能借助集群资源调度、故障自愈及服务治理能力保障应用高可用运行，还能通过不同类型 Service 灵活实现服务的内部通信与外部访问暴露

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