kubernates cluster搭建的过程

发布时间：2021-08-31 10:44:41 作者：chen
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Kubernetes Cluster 搭建的过程

引言

Kubernetes 是一个开源的容器编排平台，用于自动化应用程序的部署、扩展和管理。它提供了一个强大的工具集，帮助开发者和运维团队管理容器化应用程序的生命周期。本文将详细介绍如何从零开始搭建一个 Kubernetes 集群，包括准备工作、安装 Docker、安装 Kubernetes 组件、配置网络插件、验证集群以及部署应用。

准备工作

在开始搭建 Kubernetes 集群之前，我们需要确保所有节点满足一定的硬件和软件要求，并且网络配置正确。

硬件要求

Master 节点: 至少 2 核 CPU，4GB 内存，20GB 磁盘空间。
Worker 节点: 至少 1 核 CPU，2GB 内存，20GB 磁盘空间。

软件要求

操作系统: Ubuntu 18.04 或更高版本。
Docker: 版本 19.03 或更高版本。
Kubernetes: 版本 1.18 或更高版本。

网络配置

节点之间的网络: 所有节点之间必须能够互相通信，建议使用私有网络。
Pod 网络: Kubernetes 需要一个网络插件来管理 Pod 之间的通信，常用的网络插件有 Calico、Flannel 等。

安装 Docker

Kubernetes 使用 Docker 作为容器运行时环境，因此首先需要在所有节点上安装 Docker。

更新包索引并安装依赖包：

   sudo apt-get update
   sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common

添加 Docker 的官方 GPG 密钥：

   curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

添加 Docker 的稳定版仓库：

   sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"

更新包索引并安装 Docker：

   sudo apt-get update
   sudo apt-get install -y docker-ce

启动并启用 Docker 服务：

   sudo systemctl start docker
   sudo systemctl enable docker

验证 Docker 是否安装成功：

   sudo docker --version

安装 Kubernetes 组件

在所有节点上安装 Kubernetes 组件，包括 kubeadm、kubelet 和 kubectl。

安装 kubeadm, kubelet 和 kubectl

添加 Kubernetes 的官方 GPG 密钥：

   curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -

添加 Kubernetes 的稳定版仓库：

   sudo apt-add-repository "deb http://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main"

更新包索引并安装 Kubernetes 组件：

   sudo apt-get update
   sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl

锁定 Kubernetes 组件的版本，防止自动更新：

   sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

初始化 Master 节点

在 Master 节点上执行以下命令来初始化 Kubernetes 集群：

初始化集群：

   sudo kubeadm init --pod-network-cidr=192.168.0.0/16

注意：--pod-network-cidr 参数指定了 Pod 网络的 CIDR 范围，这里使用 Calico 的默认 CIDR。

初始化完成后，会输出类似以下的命令，用于将 Worker 节点加入集群：

   kubeadm join <Master-Node-IP>:6443 --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>

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

验证 Master 节点是否成功初始化：

   kubectl get nodes

输出应显示 Master 节点的状态为 NotReady，这是因为尚未安装网络插件。

加入 Worker 节点

在每个 Worker 节点上执行以下命令，将其加入 Kubernetes 集群：

使用 kubeadm join 命令加入集群：

   sudo kubeadm join <Master-Node-IP>:6443 --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>

在 Master 节点上验证 Worker 节点是否成功加入：

   kubectl get nodes

输出应显示所有节点的状态为 NotReady，这是因为尚未安装网络插件。

配置网络插件

Kubernetes 需要一个网络插件来管理 Pod 之间的通信。常用的网络插件有 Calico、Flannel 等。本文将使用 Calico 作为网络插件。

安装 Calico

在 Master 节点上安装 Calico：

   kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/v3.14/manifests/calico.yaml

验证 Calico 是否安装成功：

   kubectl get pods -n kube-system

输出应显示 Calico 相关的 Pod 状态为 Running。

验证节点状态：

   kubectl get nodes

输出应显示所有节点的状态为 Ready。

验证集群

在完成所有步骤后，我们需要验证 Kubernetes 集群是否正常运行。

查看集群节点状态：

   kubectl get nodes

输出应显示所有节点的状态为 Ready。

查看集群组件状态：

   kubectl get componentstatuses

输出应显示所有组件的状态为 Healthy。

部署一个测试应用：

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

查看部署状态：

   kubectl get pods

输出应显示 Nginx Pod 的状态为 Running。

访问 Nginx 服务：

   kubectl get svc nginx

输出应显示 Nginx 服务的 NodePort，通过浏览器访问 <Node-IP>:<NodePort> 应能看到 Nginx 的欢迎页面。

部署应用

在 Kubernetes 集群中部署应用通常涉及创建 Deployment 和 Service 资源。以下是一个简单的示例，展示如何部署一个 Nginx 应用。

创建 Deployment：

   apiVersion: apps/v1
   kind: Deployment
   metadata:
     name: nginx-deployment
   spec:
     replicas: 3
     selector:
       matchLabels:
         app: nginx
     template:
       metadata:
         labels:
           app: nginx
       spec:
         containers:
         - name: nginx
           image: nginx:1.14.2
           ports:
           - containerPort: 80

保存为 nginx-deployment.yaml，然后执行：

   kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

创建 Service：

   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:
     name: nginx-service
   spec:
     selector:
       app: nginx
     ports:
       - protocol: TCP
         port: 80
         targetPort: 80
     type: NodePort

保存为 nginx-service.yaml，然后执行：

   kubectl apply -f nginx-service.yaml

查看部署状态：

   kubectl get pods
   kubectl get svc

访问 Nginx 服务：

通过浏览器访问 <Node-IP>:<NodePort> 应能看到 Nginx 的欢迎页面。

总结

本文详细介绍了如何从零开始搭建一个 Kubernetes 集群，包括准备工作、安装 Docker、安装 Kubernetes 组件、配置网络插件、验证集群以及部署应用。通过本文的步骤，您可以成功搭建一个 Kubernetes 集群，并在其上部署和管理容器化应用程序。Kubernetes 提供了强大的工具集，帮助您自动化应用程序的部署、扩展和管理，是现代云原生应用开发的重要基础设施。