如何利用Ubuntu管理Kubernetes

如何在Ubuntu上管理Kubernetes集群

1. 准备Ubuntu节点环境

在开始管理Kubernetes前，需确保Ubuntu节点（Master/Worker）满足以下基础要求：

• 系统要求：推荐使用Ubuntu 20.04 LTS及以上版本（内核版本≥4.19）；
• 网络配置：所有节点需配置静态IP，且能通过主机名互相访问（编辑/etc/hosts文件添加节点IP与主机名映射）；
• 系统优化：
  • 关闭交换分区（Kubernetes要求）：sudo swapoff -a，并注释/etc/fstab中的swap行；
  • 开启IPv4转发：执行cat <<EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/k8s.conf，添加net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1、net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1、net.ipv4.ip_forward = 1，然后运行sudo sysctl --system生效；
  • 时间同步：安装ntpdate并同步时间：sudo apt install -y ntpdate && sudo ntpdate ntp.aliyun.com。

2. 安装Docker容器运行时

Kubernetes依赖容器运行时管理容器，Ubuntu上常用Docker：

• 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仓库：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 start docker && sudo systemctl enable docker。

3. 安装Kubernetes核心组件

在所有节点上安装kubelet、kubeadm、kubectl（用于集群管理和命令行操作）：

• 添加Kubernetes官方仓库：curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -，然后执行echo "deb https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list；
• 安装组件：sudo apt update && sudo apt install -y kubelet kubeadm kubectl；
• 锁定组件版本（防止自动升级破坏集群）：sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl。

4. 初始化Master节点

Master节点是集群的控制平面，负责调度、管理集群状态：

• 执行初始化命令（以Calico网络插件为例，需指定Pod网络CIDR）：sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16；
• 初始化完成后，记录输出的kubeadm join命令（用于Worker节点加入集群）；
• 配置kubectl（用于与集群交互）：mkdir -p $HOME/.kube && sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config && sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config。

5. 部署网络插件

Kubernetes需要网络插件实现Pod间通信，常用插件及部署方式：

• Calico（推荐，支持网络策略）：kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml；
• Flannel（轻量级，适合简单场景）：kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml。
  部署完成后，检查插件Pod状态：kubectl get pods -n kube-system（所有Pod应为Running）。

6. 加入Worker节点

Worker节点负责运行应用程序容器，通过kubeadm join命令加入集群（需使用Master初始化时输出的命令）：

• 示例：sudo kubeadm join 192.168.1.100:6443 --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>（替换为实际的IP、Token和哈希值）。
  加入后，Master节点会自动识别Worker节点，可通过kubectl get nodes查看节点状态（需等待Ready）。

7. 使用工具管理Kubernetes集群

命令行工具（kubectl）

• 基础操作：
  • 查看节点：kubectl get nodes；
  • 查看Pod：kubectl get pods -A（-A表示所有命名空间）；
  • 部署应用：kubectl create deployment nginx --image=nginx；
  • 暴露服务：kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort；
  • 查看日志：kubectl logs <pod-name>。
• 增强体验：
  • 使用K9s（TUI工具）：sudo snap install k9s，提供可视化界面管理集群；
  • 使用Lens（GUI工具）：下载.deb包安装，支持集群监控、日志分析、资源编辑等功能。

可视化工具

• Kubernetes Dashboard（官方Web UI）：
  • 安装：kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.7.0/aio/deploy/recommended.yaml；
  • 访问：通过kubectl proxy启动代理，然后在浏览器访问http://localhost:8001/api/v1/namespaces/kubernetes-dashboard/services/https:kubernetes-dashboard:/proxy/（需配置Token认证）。
• Portainer（跨平台管理）：
  • 安装：kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/portainer/portainer-kubernetes/master/deploy/portainer.yaml；
  • 访问：通过kubectl port-forward或Ingress暴露服务，然后在浏览器访问http://<node-ip>:9000。

8. 监控与维护集群

• 监控：
  • 使用Prometheus+Grafana：部署Prometheus Operator（kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/prometheus-operator/prometheus-operator/master/bundle.yaml），然后导入Grafana Dashboard（如Kubernetes Cluster Monitoring）；
  • 使用Metrics Server（轻量级监控）：kubectl apply -f https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/components.yaml，支持kubectl top命令。
• 日志：
  • 使用Fluentd+Elasticsearch+Kibana（EFK栈）：部署Fluentd作为日志收集器，将日志发送到Elasticsearch，通过Kibana可视化；
  • 使用Loki（轻量级日志）：helm repo add grafana https://grafana.github.io/helm-charts && helm install loki grafana/loki-stack，配合Grafana查看日志。
• 故障排除：
  • 使用Kubewatch（事件通知）：kubectl apply -f https://github.com/bitnami-labs/kubewatch/releases/latest/download/kubewatch.yaml，配置通知（如Slack、Email）；
  • 使用Sonobuoy（集群测试）：curl -LO https://github.com/vmware-tanzu/sonobuoy/releases/latest/download/sonobuoy_0.56.10_linux_amd64.tar.gz && tar -xzf sonobuoy_*.tar.gz && ./sonobuoy run，生成集群状态报告。

通过以上步骤，可在Ubuntu上完成Kubernetes集群的部署、配置及管理，满足日常运维需求。