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Kubernetes安装部署

清峰大约 5 分钟Kubernetes指南Kubernetes安装部署

Kubernetes安装部署

Kubernetes安装方式

Kubernetes提供了多种安装方式，适用于不同的使用场景和环境需求。选择合适的安装方式对于集群的成功部署至关重要。

主要安装方式

1. kubeadm（推荐）

kubeadm是官方推荐的Kubernetes集群部署工具，简化了集群的创建和管理过程。

环境准备

系统要求：

  • Ubuntu 16.04+、Debian 9+、CentOS 7+、RHEL 7+
  • 2GB以上内存
  • 2个以上CPU核心
  • 网络连通性

节点规划：

控制平面节点：192.168.10.100 (k8s-master)
工作节点1：192.168.10.101 (k8s-worker1)
工作节点2：192.168.10.102 (k8s-worker2)

安装步骤

1. 系统初始化

# 关闭防火墙
sudo systemctl stop firewalld
sudo systemctl disable firewalld

# 关闭SELinux
sudo setenforce 0
sudo sed -i 's/^SELINUX=enforcing$/SELINUX=permissive/' /etc/selinux/config

# 关闭swap
sudo swapoff -a
sudo sed -i '/swap/s/^/#/' /etc/fstab

# 配置内核参数
cat <<EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
sudo sysctl --system

2. 安装容器运行时

# 安装Docker
sudo yum install -y yum-utils
sudo yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
sudo yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io
sudo systemctl enable docker
sudo systemctl start docker

# 配置Docker daemon.json
sudo mkdir -p /etc/docker
cat <<EOF | sudo tee /etc/docker/daemon.json
{
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "log-driver": "json-file",
  "log-opts": {
    "max-size": "100m"
  },
  "storage-driver": "overlay2"
}
EOF
sudo systemctl restart docker

3. 安装kubeadm、kubelet和kubectl

# 配置Kubernetes源
cat <<EOF | sudo tee /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://packages.cloud.google.com/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://packages.cloud.google.com/yum/doc/yum-key.gpg https://packages.cloud.google.com/yum/doc/rpm-package-key.gpg
exclude=kubelet kubeadm kubectl
EOF

# 安装组件
sudo yum install -y kubelet kubeadm kubectl --disableexcludes=kubernetes
sudo systemctl enable --now kubelet

4. 初始化控制平面

# 拉取所需镜像
sudo kubeadm config images pull

# 初始化控制平面
sudo kubeadm init \
  --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
  --apiserver-advertise-address=192.168.10.100 \
  --kubernetes-version=v1.21.0

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

5. 配置网络插件

# 安装Flannel网络插件
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

6. 添加工作节点

# 在控制平面节点获取加入命令
kubeadm token create --print-join-command

# 在工作节点执行加入命令
sudo kubeadm join 192.168.10.100:6443 --token abcdef.0123456789abcdef \
  --discovery-token-ca-cert-hash sha256:xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

2. 二进制安装

二进制安装方式提供了最大的灵活性，但配置复杂度较高。

安装步骤

1. 下载二进制文件

# 下载Kubernetes二进制文件
wget https://dl.k8s.io/v1.21.0/kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
tar -zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz

2. 配置证书

# 生成CA证书
openssl genrsa -out ca.key 2048
openssl req -x509 -new -nodes -key ca.key -subj "/CN=kubernetes" -days 10000 -out ca.crt

3. 配置各组件

需要手动配置API Server、etcd、Controller Manager、Scheduler等组件的systemd服务文件。

3. Minikube（开发测试）

Minikube是用于本地开发测试的单节点Kubernetes集群。

安装步骤

# 安装Minikube
curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64
sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube

# 启动Minikube
minikube start

# 验证安装
kubectl cluster-info

4. 云平台托管服务

各大云平台都提供了托管的Kubernetes服务：

  • Google Kubernetes Engine (GKE)
  • Amazon Elastic Kubernetes Service (EKS)
  • Azure Kubernetes Service (AKS)
  • 阿里云Kubernetes服务 (ACK)
  • 腾讯云Kubernetes服务 (TKE)

集群配置优化

1. 高可用部署

控制平面高可用：

# 多控制平面节点部署
kubeadm init --control-plane-endpoint "LOAD_BALANCER_IP:LOAD_BALANCER_PORT" \
  --upload-certs

etcd集群部署：

# 外部etcd集群配置
kubeadm init --config=kubeadm-config.yaml

2. 网络插件选择

Calico（推荐）：

kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml

Cilium：

kubectl create -f https://raw.githubusercontent.com/cilium/cilium/v1.10/install/kubernetes/quick-install.yaml

3. 存储配置

本地存储：

apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: local-storage
provisioner: kubernetes.io/no-provisioner
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer

网络存储（NFS）：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: nfs-pv
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  nfs:
    server: nfs-server.example.com
    path: "/data"

集群安全配置

1. RBAC配置

apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: Role
metadata:
  namespace: default
  name: pod-reader
rules:
- apiGroups: [""]
  resources: ["pods"]
  verbs: ["get", "watch", "list"]

2. 网络策略

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: default-deny
spec:
  podSelector: {}
  policyTypes:
  - Ingress

3. 安全上下文

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: security-context-demo
spec:
  securityContext:
    runAsUser: 1000
    runAsGroup: 3000
    fsGroup: 2000
  containers:
  - name: sec-ctx-demo
    image: busybox
    securityContext:
      allowPrivilegeEscalation: false

集群监控和日志

1. 监控部署

Metrics Server：

kubectl apply -f https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/components.yaml

Prometheus：

helm repo add prometheus-community https://prometheus-community.github.io/helm-charts
helm install prometheus prometheus-community/kube-prometheus-stack

2. 日志收集

EFK Stack：

# 部署Elasticsearch
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/kubernetes/master/cluster/addons/fluentd-elasticsearch/es-service.yaml

# 部署Fluentd
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/kubernetes/master/cluster/addons/fluentd-elasticsearch/fluentd-es-ds.yaml

# 部署Kibana
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/kubernetes/master/cluster/addons/fluentd-elasticsearch/kibana-service.yaml

集群维护

1. 节点维护

# 腾空节点
kubectl drain node-name --ignore-daemonsets

# 节点维护完成
kubectl uncordon node-name

2. 版本升级

# 升级kubeadm
sudo yum update kubeadm

# 查看升级计划
sudo kubeadm upgrade plan

# 执行升级
sudo kubeadm upgrade apply v1.22.0

3. 备份恢复

# 备份etcd
ETCDCTL_API=3 etcdctl --endpoints=https://127.0.0.1:2379 \
  --cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt \
  --cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.crt \
  --key=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.key \
  snapshot save /tmp/snapshot.db

# 恢复etcd
ETCDCTL_API=3 etcdctl --endpoints=https://127.0.0.1:2379 \
  --cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt \
  --cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.crt \
  --key=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.key \
  snapshot restore /tmp/snapshot.db

常见问题及解决方案

1. 镜像拉取失败

# 配置镜像加速器
sudo mkdir -p /etc/docker
cat <<EOF | sudo tee /etc/docker/daemon.json
{
  "registry-mirrors": [
    "https://hub-mirror.c.163.com",
    "https://mirror.baidubce.com"
  ]
}
EOF
sudo systemctl restart docker

2. 网络插件问题

# 检查网络插件状态
kubectl get pods -n kube-system

# 重新应用网络插件
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

3. 节点NotReady状态

# 检查节点状态
kubectl describe node node-name

# 重启kubelet
sudo systemctl restart kubelet

验证集群安装

# 查看集群信息
kubectl cluster-info

# 查看节点状态
kubectl get nodes

# 部署测试应用
kubectl create deployment nginx --image=nginx
kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort
kubectl get pods,services

总结

Kubernetes的安装部署需要根据实际需求选择合适的方案。对于生产环境，建议使用kubeadm进行高可用部署，并配置合适的网络插件、存储方案和安全策略。定期维护和监控集群状态，确保集群的稳定运行。

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