What is Kubernetes？

Kubernetes 這個單詞來自于希臘語，含義是舵手或領航員。Kubernetes，也稱為 K8S，其中 8 是代表中間 “ubernete” 的 8 個字符。

官網描述如下圖：生產級別的容器編排系統，是用于自動部署，擴展和管理容器化應用程序的開源系統。 （編排：按照一定的目的依次排列；調配、安排）。

K8S 是 CNCF 畢業的項目，本來 Kubernetes 是 Google 的內部項目，后來開源出來，又后來為了其茁壯成長，捐給了 Cloud Native Computing Foundation（CNCF：云原生計算基金會）

我們在 github 上可以看到，Kubernetes 是采用 Go 語言開發的。Go（又稱 Golang）是 Google 開發的一種靜態強類型、編譯型、并發型，并具有垃圾回收功能的編程語言。

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Kubernetes 架構示意簡圖

Master（系統由控制面）

k8s 集群控制節點，對集群進行調度管理，接受集群外用戶去集群操作請求；

Master Node 由 API Server、Scheduler、ClusterState Store（ETCD 數據庫）和 Controller MangerServer 所組成；

Nodes (數據面)

集群工作節點，運行用戶業務應用容器；

Nodes 節點也叫 Worker Node，包含 kubelet、kube proxy 和 Pod（Container Runtime）；

Kubernetes 環境搭建方式

部署 Kubernetes 環境（集群）主要有多種方式：

• kubeadm：Kubeadm 是一個 K8s 部署工具，提供 kubeadm init 和 kubeadm join 兩個操作命令，可以快速部署一個 Kubernetes 集群；
• minikube：minikube 可以在本地運行 Kubernetes 的工具，minikube 可以在個人計算機（包括 Windows，macOS 和 Linux PC）上運行一個單節點 Kubernetes 集群，以便您可以試用 Kubernetes 或進行日常開發工作；
• 二進制包方式：從 Github 下載發行版的二進制包，手動部署安裝每個組件，組成 Kubernetes 集群，步驟比較繁瑣，但是能讓你對各個組件有更清晰的認識；
• yum 安裝方式：通過 yum 安裝 Kubernetes 的每個組件，組成 Kubernetes 集群，不過 yum 源里面的 k8s 版本已經比較老了；
• 第三方工具：利用一些大神封裝的工具進行 k8s 環境的安裝；
• 還有一種就是一些云服務公司的公用云平臺 k8s。

Kubeadm 部署 Kubernetes

本文將介紹以上的第一種方式進行示意部署講解：

kubeadm 是官方社區推出的一個用于快速部署 kubernetes 集群的工具，這個工具能通過兩條指令完成一個 kubernetes 集群的部署；

創建一個 Master 節點：

kubeadm init

將 Node 節點加入到 Master 集群中：

$ kubeadm join <Master 節點的 IP 和端口>

Kubernetes 部署環境要求

• 一臺或多臺機器，操作系統 CentOS 7.x-86_x64
• 硬件配置：內存 2GB 以上，CPU 2 核或 CPU 2 核以上；
• 集群內各個機器之間能相互通信（必須）；
• 集群內各個機器可以訪問外網，需要拉取鏡像（非必須，也可手動下載需要的文件包）；
• 禁止 swap 分區；

Kubernetes 部署環境準備

關閉防火墻：

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

關閉 selinux：

sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config  #永久
setenforce 0  #臨時

關閉 swap（k8s 禁止虛擬內存以提高性能）：

sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab #永久
swapoff -a #臨時

在 master 添加 hosts （ip 地址根據自己預先設置的為準）：

cat >> /etc/hosts << EOF 192.168.52.100 k8smaster 192.168.52.101 k8snode EOF

設置網橋參數：

cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1 net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1 EOF
sysctl --system  #生效

時間同步：

yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com

Kubernetes 安裝具體步驟

所有服務器節點安裝 Docker、kubeadm、kubelet、kubectl，Kubernetes 默認容器運行環境是 Docker，因此首先需要安裝 Docker；

(1) 安裝 Docker

更新 docker 的 yum 源：

yum install wget -y
wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo

安裝指定版本的 docker（自行替換最新版本號 x.x.x.x）：

yum install docker-ce-x.x.x.x -y

配置加速器加速下載：

/etc/docker/daemon.json
{
   
"registry-mirrors": ["https://cr.console.aliyun.com/"]
}

然后執行，不然會提示警告：

systemctl enable docker.service

(2) 接下搭建：kubeadm、kubelet、kubectl , 添加 k8s 的阿里云 YUM 源：

cat > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo << EOF [kubernetes] name=Kubernetes baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64 enabled=1 gpgcheck=0 repo_gpgcheck=0 gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg EOF

(3) 安裝 kubeadm，kubelet 和 kubectl

yum install kubelet-1.24.1 kubeadm-1.24.1 kubectl-1.24.1 -y

然后執行，不然會提示警告：

systemctl enable kubelet.service

查看有沒有安裝：

yum list installed | grep kubelet
yum list installed | grep kubeadm
yum list installed | grep kubectl

查看安裝的版本：

kubelet –version

• Kubelet：運行在 cluster 所有節點上，負責啟動 POD 和容器；
• Kubeadm：用于初始化 cluster 的一個工具；
• Kubectl：kubectl 是 kubenetes 命令行工具，通過 kubectl 可以部署和管理應用，查看各種資源，創建，刪除和更新組件；

此時應重啟一下系統 reboot（centos）；

(4) 部署 Kubernetes Master 主節點（此命令在 master 機器上執行）

kubeadm init --apiserver-advertise-address=192.168.52.100 --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers --kubernetes-version v1.24.1 --service-cidr=10.96.0.0/12 --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

補充：service-cidr 的選取不能和 PodCIDR 及本機網絡有重疊或者沖突，一般可以選擇一個本機網絡和 PodCIDR 都沒有用到的私網地址段，比如 PODCIDR 使用 10.244.0.0/16, 那么 service cidr 可以選擇 10.96.0.0/12，網絡無重疊沖突即可；

接下來在 master 機器上執行：

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

kubectl get nodes

接下來把 node 節點加入 Kubernetes master 中，在 Node 機器上執行；

向集群添加新節點，執行的命令是 kubeadm init 最后輸出的 kubeadm join 命令（如下圖）：

kubeadm join 192.168.52.101：端口號 --token wa5bif.zfuvbesevdfvf4of \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:87cf5828d54dd80da13c4b57c57360370ea0267a7cc3991989ca3006cf3e44d8

部署網絡插件

下載 kube-flannel.yml 文件 （flannel 作為 k8s 的集群中常用的網絡組件，其 yml 文件的獲取，建議去 github 中獲取）

wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

應用 kube-flannel.yml 文件得到運行時容器；

kubectl apply -f kube-flannel.yml （在 master 機器上執行）：

然后查看節點狀態： kubectl get nodes （在 master 機器上執行），STATUS:Ready 時，說明我們的 k8s 環境至此就搭建好了。

查看運行時容器 pod （一個 pod 里面運行了多個 docker 容器）

kubectl get pods -n kube-system

以上就是用 Kubeadm? 簡單部署 Kubernetes 的過程，其中涉及到提前準備機器、環境、安裝包等動作，過程中需要大家細心操作，部分組件、包等不能通過 wget 順利下載時，建議手工下載。