K8S簡介和安裝部署詳細(xì)教程

這篇具有很好參考價值的文章主要介紹了K8S簡介和安裝部署詳細(xì)教程。希望對大家有所幫助。如果存在錯誤或未考慮完全的地方，請大家不吝賜教，您也可以點擊"舉報違法"按鈕提交疑問。

一、K8S簡介

Kubernetes集群組件邏輯圖

Master節(jié)點組件及功能

Slave節(jié)點組件及功能

? ? ? ? ??安裝部署

二進(jìn)制包

kubeadm工具

二、準(zhǔn)備工作

軟硬件要求

集群規(guī)劃

環(huán)境配置

修改hosts配置

配置SSH免密登錄

關(guān)閉Swap分區(qū)

禁用SELinux

關(guān)閉防火墻

修改內(nèi)核參數(shù)

配置集群時鐘同步

配置k8s的Yum源

三、安裝Docker

四、安裝K8S集群

安裝三大組件-kubeadm、kubelet、kubectl

初始化k8s集群

加入節(jié)點

安裝網(wǎng)絡(luò)插件

五、測試K8S集群

創(chuàng)建nginx pod

對外暴露訪問

訪問nginx

六、安裝Dashboard

通過kubectl命令安裝

創(chuàng)建訪問賬號

獲取token

登錄界面

一、K8S簡介

Kubernetes中文官網(wǎng)：Kubernetes

GitHub：github.com/kubernetes/kubernetes

Kubernetes簡稱為K8s，是用于自動部署、擴(kuò)縮和管理容器化應(yīng)用程序的開源系統(tǒng)，起源于Google 集群管理工具Borg。

Kubernetes集群組件邏輯圖

k8s部署,k8s,kubernetes,java,容器,k8s

k8s集群屬于Master-Slave主從架構(gòu)，Master節(jié)點負(fù)責(zé)集群管理和資源調(diào)度，用于運(yùn)行控制平面組件(Control Plane Components)，Slave節(jié)點就是工作負(fù)載節(jié)點，一般稱為Node節(jié)點，也叫Worker節(jié)點，主要負(fù)責(zé)運(yùn)行Pod，一個Pod里可以同時運(yùn)行多個容器，而容器一般封裝的就是基于Dokcer打包的應(yīng)用，Pod英文叫豌豆莢，每個容器就像是一顆豌豆，簡單來說Pod就是一組容器。

Master節(jié)點組件及功能

Master組件
組件名稱	功能用途
kube-apiserver	負(fù)責(zé)處理接受請求。
etcd	高可用鍵值存儲，用于k8s集群的后臺數(shù)據(jù)庫。
kube-scheduler	負(fù)責(zé)選擇Worker節(jié)點運(yùn)行新創(chuàng)建的Pod，需要考慮的因素包括資源需求，軟硬件及策略約束，親和性和反親和性規(guī)范、數(shù)據(jù)位置等。
kube-controller-manager	負(fù)責(zé)運(yùn)行不同類型的控制器進(jìn)程，每個控制器都是一個單獨進(jìn)程，常見的控制器有節(jié)點控制器（Node Controller）、任務(wù)控制器（Job Controller）、端點分片控制器（EndpointSlice controller）、服務(wù)賬號控制器（ServiceAccount controller）等。
cloud-controller-manager	用于嵌入特定的云平臺的控制器。

Slave節(jié)點組件及功能

Slave組件
組件名稱	功能用途
kubelet	負(fù)責(zé)管理Node節(jié)點上容器的健康運(yùn)行，通過接收一組PodSpecs來實現(xiàn)，每個Node節(jié)點上都會運(yùn)行一個kubelet，不會管理不是由 Kubernetes 創(chuàng)建的容器。
kube-proxy	負(fù)責(zé)Node節(jié)點上的網(wǎng)絡(luò)代理，用于維護(hù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)則，這些規(guī)則允許從集群內(nèi)部或外部與Pod進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，每個Node節(jié)點上都會運(yùn)行一個kube-proxy，k8s的Service就是利用該組件實現(xiàn)的。
Container Runtime	負(fù)責(zé)管理容器的執(zhí)行和生命周期。支持多種類型的容器運(yùn)行時環(huán)境，比如 containerd、 CRI-O及CRI自定義實現(xiàn)，k8s使用容器運(yùn)行時接口(CRI)和用戶選擇的容器運(yùn)行時交互。

安裝部署

生產(chǎn)環(huán)境部署k8s主要有兩種方式：

二進(jìn)制包

Github下載穩(wěn)定版的二進(jìn)制包，手動部署每個組件組成k8s集群。

kubeadm工具

使用Kubeadm工具可以快速搭建一個k8s集群，主要包括初始化控制平面節(jié)點和加入Worker節(jié)點，提供的主要功能如下：

kubeadm init：初始化一個Master節(jié)點
kubeadm join：將Worker節(jié)點加入集群
kubeadm upgrade：升級K8s版本
kubeadm token：管理 kubeadm join 使用的令牌
kubeadm reset：清空 kubeadm init 或者 kubeadm join 對主機(jī)所做的任何更改
kubeadm version：打印 kubeadm 版本
kubeadm alpha：預(yù)覽可用的新功能

二、準(zhǔn)備工作

軟硬件要求

Linux操作系統(tǒng)，Ubuntu 或 CentOS
每臺節(jié)點至少2G
Master節(jié)點至少2C
集群節(jié)點網(wǎng)絡(luò)互通

集群規(guī)劃

軟件環(huán)境
操作系統(tǒng)	CentOS Linux release 7.9.2009 x86_64
Docker	v24.0.6
k8s	v1.20.9
kubeadm	v1.20

節(jié)點配置
主機(jī)	角色	IP	CPU	內(nèi)存
node1	Master	192.168.5.10	16C	40G
node2	Node	192.168.5.11	16C	40G
node3	Node	192.168.5.12	16C	40G

環(huán)境配置

修改hosts配置

配置所有節(jié)點的IP和域名映射

# vim /etc/hosts
192.168.5.10 node1
192.168.5.11 node2
192.168.5.12 node3

配置SSH免密登錄

先生成公鑰對，再把公鑰遠(yuǎn)程復(fù)制到所有節(jié)點。

[root@node1 ~]# ssh-keygen
[root@node1 ~]# ssh-copy-id node1
[root@node1 ~]# ssh-copy-id node2
[root@node1 ~]# ssh-copy-id node3
[root@node1 ~]# ssh node2
Last login: Mon Oct  2 17:18:39 2023 from 192.168.5.117

關(guān)閉Swap分區(qū)

kubelet要求必須禁用交換分區(qū)，所以kubeadm初始化時回檢測swap是否關(guān)閉，如果沒有關(guān)閉會報錯，如果不想關(guān)閉安裝時命令行可以指定-ignore-preflight-errors=Swap，關(guān)閉Swap分區(qū)在所有節(jié)點上執(zhí)行如下命令:

# 臨時關(guān)閉，重啟恢復(fù)
[root@node1 ~]# swapoff -a
# 永久關(guān)閉
echo vm.swappiness = 0 >> /etc/sysctl.conf
[root@node1 ~]# sysctl -p
[root@node1 ~]# cat /etc/fstab
/dev/mapper/centos-swap swap                    swap    defaults        0 0

禁用SELinux

所有節(jié)點執(zhí)行如下命令：

[root@node1 ~]# sed -i 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/' /etc/sysconfig/selinux

關(guān)閉防火墻

所有節(jié)點執(zhí)行如下命令：

[root@node1 ~]# systemctl disable firewalld
[root@node1 ~]# systemctl stop firewalld

修改內(nèi)核參數(shù)


[root@node1 ~]# modprobe br_netfilter
[root@node1 ~]# echo "modprobe br_netfilter" >> /etc/profile
[root@node1 ~]# tee /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
# 重新加載配置
[root@node1 ~]# sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf

配置集群時鐘同步

Centos7默認(rèn)使用Chrony工具而非NTP進(jìn)行時間同步，修改硬件時鐘為UTC，時區(qū)為本地時區(qū)，所有節(jié)點執(zhí)行如下修改：

# 硬件時鐘設(shè)置為UTC
timedatectl set-local-rtc 0
# 設(shè)置本地時區(qū)，顯示本地時間
timedatectl set-timezone Asia/Shanghai
# 手動加載RTC設(shè)置
hwclock --systohc
# 驗證
[root@node1 ~]# timedatectl
      Local time: Tue 2023-10-03 11:26:44 CST
  Universal time: Tue 2023-10-03 03:26:44 UTC
        RTC time: Tue 2023-10-03 03:26:44
       Time zone: Asia/Shanghai (CST, +0800)
     NTP enabled: yes
NTP synchronized: yes
 RTC in local TZ: no
      DST active: n/a

配置k8s的Yum源

國外yum源因為網(wǎng)絡(luò)問題下載比較慢，此處修改為國內(nèi)aliyun，用于安裝k8s各個組件。

[root@node1 ~]# cat  /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64/
enabled=1
gpgcheck=0

三、安裝Docker

k8s運(yùn)行需要容器運(yùn)行環(huán)境，每個節(jié)點都需要安裝Docker，詳細(xì)安裝教程可參考我的另一篇博客：在Centos系統(tǒng)中安裝、體驗和卸載Docker_貓吃了源碼的博客-CSDN博客

四、安裝K8S集群

安裝三大組件-kubeadm、kubelet、kubectl

kubeadm：用來初始化k8s集群的指令。
kubelet：在集群的每個節(jié)點上用來啟動 Pod 和容器等。
kubectl：用來與k8s集群通信的命令行工具，查看、創(chuàng)建、更新和刪除各種資源。

# 所有節(jié)點都安裝
[root@node1 ~]# yum install -y kubelet-1.20.9 kubeadm-1.20.9 kubectl-1.20.9
# 所有節(jié)點設(shè)置開機(jī)啟動
[root@node1 ~]# systemctl enable kubelet

初始化k8s集群

apiserver-advertise-address：apiserver監(jiān)聽地址
control-plane-endpoint：控制平面的IP地址或DNS名稱
image-repository：鏡像倉庫，此處為國內(nèi)阿里云鏡像倉庫加速下載
service-cidr：為Service分配的IP地址段
pod-network-cidr：為pod分配的IP地址段

# 所有節(jié)點添加
echo "192.168.5.10  cluster-endpoint" >> /etc/hosts
# 只在主節(jié)點執(zhí)行
kubeadm init \
--apiserver-advertise-address=192.168.5.10 \
--control-plane-endpoint=cluster-endpoint \
--image-repository  registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers \
--kubernetes-version v1.20.9 \
--service-cidr=10.96.0.0/12 \
--pod-network-cidr=172.20.0.0/16

初始化需要下載多個鏡像，可能時間比較久，最終安裝的鏡像如下：

[root@node1 ~]# docker images
REPOSITORY                                                                    TAG        IMAGE ID       CREATED         SIZE
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-proxy                v1.20.9    8dbf9a6aa186   2 years ago     99.7MB
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-controller-manager   v1.20.9    eb07fd4ad3b4   2 years ago     116MB
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-apiserver            v1.20.9    0d0d57e4f64c   2 years ago     122MB
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-scheduler            v1.20.9    295014c114b3   2 years ago     47.3MB
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/etcd                      3.4.13-0   0369cf4303ff   3 years ago     253MB
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns                   1.7.0      bfe3a36ebd25   3 years ago     45.2MB
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause                     3.2        80d28bedfe5d   3 years ago     683kB

成功界面：

Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!

To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:

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

Alternatively, if you are the root user, you can run:

  export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf

You should now deploy a pod network to the cluster.
Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:
  https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/

Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:

kubeadm join 192.168.5.10:6443 --token kdy4ka.jz5otwd1l3l2of5v \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:d40fe1c0af2bef8143106d27d418a4b7026f1f79a6dfe30cb4691d35755719ad

要使非root用戶運(yùn)行kubectl，請執(zhí)行以下命令，這也是上面kubeadm init輸出的一部分：?

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

?如果是root用戶，則可以執(zhí)行以下命令：

export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf

記住上面輸出的kubeadm join命令，下面用該命令將節(jié)點加入集群。

加入節(jié)點

所有Node節(jié)點執(zhí)行如下命令：?

kubeadm join 192.168.5.10:6443 --token kdy4ka.jz5otwd1l3l2of5v \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:d40fe1c0af2bef8143106d27d418a4b7026f1f79a6dfe30cb4691d35755719ad

查看token列表，可觀察到每個token的剩余有效時間

[root@node1 ~]# kubeadm token list
TOKEN                     TTL         EXPIRES                     USAGES                   DESCRIPTION                                                EXTRA GROUPS
kdy4ka.jz5otwd1l3l2of5v   7h          2023-10-03T19:46:32+08:00   authentication,signing   The default bootstrap token generated by 'kubeadm init'.   system:bootstrappers:kubeadm:default-node-token

默認(rèn)token有效期為24小時，過期之后token失效，可重新生成token：

kubeadm token create --print-join-command

修改角色：

# node節(jié)點執(zhí)行
[root@node1 ~]# kubectl label node node2 node-role.kubernetes.io/worker=worker
# master節(jié)點執(zhí)行
[root@node1 ~]# kubectl get nodes
NAME    STATUS   ROLES                  AGE   VERSION
node1   Ready    control-plane,master   16h   v1.20.9
node2   Ready    worker                 15h   v1.20.9
node3   Ready    worker                 15h   v1.20.9

安裝網(wǎng)絡(luò)插件

Calico是一套開源的純?nèi)龑拥奶摂M化網(wǎng)絡(luò)解決方案，是目前K8s主流的網(wǎng)絡(luò)方案。它把每個節(jié)點都作為一個虛擬路由器，把Pod當(dāng)做路由器上一個終端設(shè)備為其分配一個IP地址，通過BGP協(xié)議生成路由規(guī)則，實現(xiàn)不同節(jié)點上的Pod網(wǎng)絡(luò)互通。

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# 下載calico.yaml并保存到本地
[root@node1 ~]# curl https://docs.projectcalico.org/v3.15/manifests/calico.yaml -O
修改配置
3888行             - name: CALICO_IPV4POOL_CIDR
3889行               value: "172.20.0.0/16"
# 提交
[root@node1 ~]# kubectl apply -f calico.yaml
# 驗證是否成功
[root@node1 ~]# kubectl get pod -A | grep calico
kube-system            calico-kube-controllers-577f77cb5c-s6zfl     1/1     Running   0          15h
kube-system            calico-node-7gsfr                            1/1     Running   0          15h
kube-system            calico-node-hb2k8                            1/1     Running   0          15h
kube-system            calico-node-xt4bl                            1/1     Running   0          15h

五、測試K8S集群

創(chuàng)建nginx pod

默認(rèn)會在默認(rèn)命名空間default中創(chuàng)建一個名稱為mynignx的deployment，同時會創(chuàng)建一個名稱以myniginx為前綴，叫mynginx-5b686ccd46-wshz6的Pod。

[root@node1 ~]# kubectl create deployment mynginx --image=nginx
deployment.apps/mynginx created
# 查看pod
[root@node1 ~]# kubectl get pod,svc
NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/mynginx-5b686ccd46-wshz6   1/1     Running   0          39s

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   17h

對外暴露訪問

基于第一步創(chuàng)建的deployment再創(chuàng)建一個名叫mynginx的Service，資源類型由--type=ClusterIP修改為--type=NodePort，會在每個Node節(jié)點上監(jiān)聽30161端口，用于接收集群外部訪問。

[root@node1 ~]# kubectl expose deployment mynginx --port=80 --type=NodePort
service/mynginx exposed
# 查看
[root@node1 ~]# kubectl get pod,svc
NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/mynginx-5b686ccd46-wshz6   1/1     Running   0          5m24s

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP        17h
service/mynginx      NodePort    10.105.55.49   <none>        80:30161/TCP   50s

訪問nginx

瀏覽器輸入<任意一個節(jié)點IP>:<port>，都可以訪問nginx首頁表示測試成功。

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六、安裝Dashboard

?k8s官方提供了一個簡單的Dashboard，主要提供工作負(fù)載，服務(wù)，配置和存儲，集群等管理功能。

Github：github.com/kubernetes/dashboard

通過kubectl命令安裝

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.3.1/aio/deploy/recommended.yaml

對外暴露訪問端口，由--type=ClusterIP修改為--type=NodePort

kubectl edit svc kubernetes-dashboard -n kubernetes-dashboard

查看service

[root@node1 ~]# kubectl get svc -A|grep dashboard
kubernetes-dashboard   dashboard-metrics-scraper   ClusterIP   10.102.247.36   <none>        8000/TCP                 16h
kubernetes-dashboard   kubernetes-dashboard        NodePort    10.96.38.129    <none>        443:31128/TCP            16h

瀏覽器輸入訪問地址：https://192.168.5.10:31128/，需要token才能訪問。

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創(chuàng)建訪問賬號

[root@node1 ~]# vim dashboard-token.yaml
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: admin-user
  namespace: kubernetes-dashboard
---

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: admin-user
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: admin-user
  namespace: kubernetes-dashboard
[root@node1 ~]# kubectl apply -f dashboard-token.yaml
serviceaccount/admin-user created

獲取token

[root@node1 ~]# kubectl get secret -n kubernetes-dashboard
NAME                               TYPE                                  DATA   AGE
admin-user-token-vfj8s             kubernetes.io/service-account-token   3      10s
default-token-w8jgn                kubernetes.io/service-account-token   3      15m
kubernetes-dashboard-certs         Opaque                                0      15m
kubernetes-dashboard-csrf          Opaque                                1      15m
kubernetes-dashboard-key-holder    Opaque                                2      15m
kubernetes-dashboard-token-xjt6l   kubernetes.io/service-account-token   3      15m
# 查看名為admin-user-token-vfj8s的secret
[root@node1 ~]# kubectl describe secret admin-user-token-vfj8s -n kubernetes-dashboard
Name:         admin-user-token-vfj8s
Namespace:    kubernetes-dashboard
Labels:       <none>
Annotations:  kubernetes.io/service-account.name: admin-user
              kubernetes.io/service-account.uid: 36b4e5f5-2f46-488d-960c-899cb4309d50

Type:  kubernetes.io/service-account-token

Data
====
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