Ubuntu环境下Kubernetes（K8s）集群部署指南

一、准备工作

1. 系统要求

操作系统：Ubuntu 20.04及以上版本（推荐LTS版本，稳定性更高）；
硬件要求：至少2核CPU、2GB内存、20GB以上磁盘空间（生产环境建议4核CPU、4GB内存以上）；
网络要求：所有节点（Master/Worker）之间网络互通，无防火墙阻拦（或开放必要端口：API服务器6443、kubelet端口10250等）；
节点角色：至少1个Master节点（控制集群）、1个及以上Worker节点（运行应用）。

2. 系统初始化配置

（1）更新系统软件包

sudo apt update && sudo apt upgrade -y

（2）关闭Swap分区（K8s要求）

sudo swapoff -a  # 临时关闭
sudo sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab  # 永久关闭（注释掉swap行）

（3）加载内核模块（支持网络虚拟化）

sudo modprobe overlay
sudo modprobe br_netfilter

（4）设置内核参数（允许Pod网络通信）

sudo tee /etc/sysctl.d/k8s.conf <<EOF
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.ipv4.ip_forward = 1
EOF
sudo sysctl --system  # 生效配置

（5）安装必要工具

sudo apt install -y apt-transport-https curl software-properties-common

二、安装Docker容器运行时

K8s需要容器运行时来管理容器，推荐使用Docker（社区最常用）：

# 添加Docker官方GPG密钥
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg

# 添加Docker软件源
echo "deb [arch=amd64 signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null

# 安装Docker
sudo apt update
sudo apt install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io

# 启动Docker并设置开机自启
sudo systemctl enable --now docker

# 验证Docker安装
sudo docker run hello-world

三、安装Kubernetes核心组件

1. 添加Kubernetes软件源

# 添加Kubernetes官方GPG密钥
curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/kubernetes-archive-keyring.gpg

# 添加Kubernetes软件源
echo "deb [signed-by=/usr/share/keyrings/kubernetes-archive-keyring.gpg] https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list > /dev/null

# 更新软件包列表
sudo apt update

2. 安装kubeadm、kubelet、kubectl

sudo apt install -y kubelet kubeadm kubectl

# 锁定组件版本（防止自动升级导致集群异常）
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

四、初始化Master节点

1. 初始化Master节点

sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16  # 指定Pod网络CIDR（与后续网络插件匹配）

说明：--pod-network-cidr需与选择的网络插件（如Flannel、Calico）要求的CIDR一致，避免网络冲突。

2. 配置kubectl（普通用户使用）

# 创建.kube目录
mkdir -p $HOME/.kube

# 复制集群配置文件到用户目录
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config

# 修改配置文件权限
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

3. 安装网络插件（以Flannel为例）

K8s需要网络插件实现Pod间通信，推荐使用Flannel（轻量、易部署）：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

可选插件：若需更丰富的功能（如网络策略），可使用Calico：

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

五、加入Worker节点

1. 获取加入命令

Master节点初始化完成后，终端会输出类似以下命令（务必保存）：

kubeadm join 192.168.1.100:6443 --token abcdef.1234567890abcdef \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

2. 在Worker节点执行加入命令

将上述命令复制到每个Worker节点，运行后等待节点状态变为Ready。

六、验证集群状态

1. 检查节点状态

在Master节点上运行：

kubectl get nodes

预期结果：所有节点（Master/Worker）状态均为Ready。

2. 检查Pod状态

kubectl get pods -A

预期结果：所有Pod状态均为Running（网络插件Pod可能需要1-2分钟启动）。

七、注意事项

防火墙配置：若开启防火墙，需开放以下端口：
- API服务器：6443（TCP）
- kubelet：10250（TCP）
- 网络插件：根据插件要求开放（如Flannel需要UDP 8285/8472）
```
sudo ufw allow 6443/tcp
sudo ufw allow 10250/tcp
```
版本兼容性：确保Docker、kubeadm、kubelet、kubectl版本兼容（参考K8s官方文档的版本矩阵）。
生产环境优化：
- 使用高可用Master架构（多Master节点+etcd集群）；
- 配置RBAC（基于角色的访问控制）增强安全性；
- 使用私有镜像仓库（如Harbor）存储容器镜像；
- 定期备份etcd数据（集群核心数据）。
故障排查：
- 若节点状态为NotReady，检查网络插件是否正常运行；
- 若Pod无法启动，查看Pod日志定位问题：
```
kubectl describe pod <pod-name> -n <namespace>
kubectl logs <pod-name> -n <namespace>
```

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