【kubernetes】k8s集群的简述与搭建

简述

Kubernetes（简称 K8s）是一个开源的容器编排平台，用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序

关键特性

  1. 自动化部署和回滚：Kubernetes 可以自动化地部署和回滚应用程序，确保应用程序始终处于预期的状态。
  2. 服务发现和负载均衡：Kubernetes 提供内置的服务发现和负载均衡功能，确保流量自动分配到健康的容器实例。
  3. 存储编排：Kubernetes 支持挂载本地存储、云存储和网络存储等多种存储系统。
  4. 自我修复：Kubernetes 可以自动重启失败的容器、替换被杀死的容器、以及在节点不可用时重新调度容器。
  5. 水平扩展：Kubernetes 可以根据需求自动扩展或缩减容器实例的数量。

主要组件

  1. Master 节点：
  • API Server：处理 REST 操作，提供集群的统一入口。
  • etcd：分布式键值存储，用于存储集群的所有数据。
  • Controller Manager：负责执行集群的控制逻辑，管理不同的控制器。
  • Scheduler：调度器，负责将容器调度到合适的节点上运行。
  1. 工作节点（Node）：
  • Kubelet：运行在每个节点上，负责管理容器的生命周期。
  • Kube-proxy：负责网络代理和负载均衡。
  • 容器运行时：如 Docker 或 containerd，用于实际运行容器。从1.24版本之后不再使用docker作为运行时。

基本概念

  1. Pod：Kubernetes 中的最小部署单元，一个 Pod 可以包含一个或多个容器。
  2. Service：定义了一组 Pod 的访问策略，提供负载均衡和服务发现。
  3. Deployment：用于声明应用的期望状态，负责管理 Pod 的创建和更新。
  4. Namespace：用于将集群资源划分为逻辑上的组，以便不同的项目或团队使用。

搭建

环境准备

可以多节点部署，也可单节点部署。需要注意的是单节点部署要删除污点，否则无法部署应用

主机名IP地址
master192.168.11.122
node192.168.11.127

1、禁用防火墙、selinux、swap

# 禁用防火墙
sudo systemctl stop firewalld
sudo systemctl disable firewalld
# 禁用selinux
sudo sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config  #永久禁用
sudo setenforce 0  # 临时禁用
# 禁用swap
sudo swapoff -a # 临时禁用
sudo sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab  #永久禁用

2、将桥接的IPv4流量传递到iptables的链

以下为一条命令，可直接复制执行

cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.ipv4.ip_forward = 1 # 开启路由转发
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1 # 开启桥流量监控
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1 # 开启桥流量监控
EOF

# 生效
sudo sysctl --system

3、apt 切换国内源

Ubuntu 22.04换国内源 清华源 阿里源 中科大源 163源_ubuntu22阿里源-CSDN博客
系统版本：ubuntu22.04
其他版本可自行搜索，不同版本对应不同的代号

cat > /etc/apt/sources.list << EOF# 清华源
# 默认注释了源码镜像以提高 apt update 速度，如有需要可自行取消注释
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ jammy main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ jammy main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ jammy-updates main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ jammy-updates main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ jammy-backports main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ jammy-backports main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ jammy-security main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ jammy-security main restricted universe multiverse# 预发布软件源，不建议启用
# deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ jammy-proposed main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ jammy-proposed main restricted universe multiverse# 阿里源
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-security main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-security main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-updates main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-updates main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-proposed main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-proposed main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-backports main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ jammy-backports main restricted universe multiverseEOF

换源后，更新

apt-get update

4、时间同步

以下有两种方式，可任选其一

  • 安装chrony
## 安装chrony
sudo apt-get update
sudo apt-get install chrony -y
## 启用并启动Chrony服务
sudo systemctl enable chrony
sudo systemctl start chrony## 检查chrony状态，看时间是否同步
sudo chronyc tracking
  • 安装ntpd
# 安装ntpd
sudo apt-get update
sudo apt-get install ntp# 启动并启用 ntpd 服务
sudo systemctl start ntp
sudo systemctl enable ntp# 检查 ntpd 状态
ntpq -p

更换时区

# 查看当前时区
timedatectl status
# 列出可用时区
timedatectl list-timezones
# 过滤时区列表
timedatectl list-timezones | grep Asia# 更改时区
sudo timedatectl set-timezone Asia/Shanghai# 验证时区更改
timedatectl status

安装k8s组件（所有节点）

  • kubeadm：用来初始化k8s集群的指令。
  • kubelet：在集群的每个节点上用来启动 Pod 和容器等。
  • kubectl：用来与k8s集群通信的命令行工具，查看、创建、更新和删除各种资源。

官网：安装kubeadm、kubelet和kubectl

方式一：apt安装

1、更新 apt 包索引，安装k8s需要的依赖包

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl gpg
  • ca-certificates 是 Linux 系统中一个非常重要的软件包，它包含了一系列的数字证书，这些证书用于验证 HTTPS 连接的安全性
  • apt-transport-https 是一个 APT (Advanced Packaging Tool) 的传输层插件，它允许 APT 通过 HTTPS 协议来获取软件包。

2、下载用于 k8s 软件包仓库的公共签名密钥
如果 /etc/apt/keyrings 目录不存在

sudo mkdir -p -m 755 /etc/apt/keyrings

所有仓库都使用相同的签名密钥，因此你可以忽略URL中的版本：

sudo curl -fsSL https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.31/deb/Release.key | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg

3、添加 k8s apt 的源列表

  • 注意版本 Kubernetes 1.31 ； 对于其他 Kubernetes 版本，则需要更改
    在这里插入图片描述

  • 此操作会覆盖 /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list 中现存的所有配置

  • 添加之后，直接install不指定版本会默认安装设置的源列表中1.31所有版本中的最新版

sudo echo 'deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg] https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.31/deb/ /' | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list

4、更新 apt 包索引，安装 kubelet、kubeadm 和 kubectl

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

执行成功后，可以看到相关依赖安装成功和安装的版本号
在这里插入图片描述

若想安装指定版本，可查询kubelet、kubeadm、kubectl可安装版本的列表

sudo apt-cache madison kubeadm
sudo apt-cache madison kubelet
sudo apt-cache madison kubectl

在这里插入图片描述

方式二：二进制包安装

二进制包地址（注意版本和架构替换），可自行下载或使用curl，wget等工具

地址： https://dl.k8s.io/release/版本/bin/linux/系统架构(amd64或arm64)/(kubeadm,kubelet,kubectl)

我这里使用最新版本，amd64架构

1、kubectl二进制包

https://dl.k8s.io/release/v1.31.3/bin/linux/amd64/kubectl

2、kubeadm二进制包

https://dl.k8s.io/release/v1.31.3/bin/linux/amd64/kubeadm

3、kubelet二进制包

https://dl.k8s.io/release/v1.31.3/bin/linux/amd64/kubelet

4、赋权并配置全局可执行

二进制包下载完成后，是执行文件，赋权

chmod +x kubeadm
chmod +x kubectl
chmod +x kubelet

配置全局可执行

cp kubeadm kubectl kubelet /usr/bin/

5、配置kubelet.service

vim /etc/systemd/system/kubelet.service

修改ExecStart为自己的kubelet的安装目录

[Unit]
Description=kubelet: The Kubernetes Node Agent
Documentation=https://kubernetes.io/docs/
Wants=network-online.target
After=network-online.target[Service]
ExecStart=/usr/bin/kubelet # 注意修改为kubelet执行文件所在目录
Restart=always
StartLimitInterval=0
RestartSec=10[Install]
WantedBy=multi-user.target

设置kubelet开机自启动

sudo systemctl enable kubelet

以上为所有节点的配置，下面进行对master节点的单独配置

配置与初始化（master节点）

1、配置容器运行时（master节点）

官网：Container Runtimes

安装containerd

若安装了docker，可跳过containerd等安装，直接对containerd进行配置，若未安装过可以使用以下方式安装

下载containerd 二进制文件

  • amd64（x86_64）版本
sudo wget https://github.com/containerd/containerd/releases/download/v1.6.12/containerd-1.6.12-linux-amd64.tar.gz
  • arch64（arm64）版本
sudo wget https://github.com/containerd/containerd/releases/download/v1.6.12/containerd-1.6.12-linux-arm64.tar.gz

解压并安装

  • amd64（x86_64）版本
sudo tar -xvf containerd-1.6.12-linux-amd64.tar.gz
  • arch64（arm64）版本
sudo tar -xvf containerd-1.6.12-linux-arm64.tar.gz

将解压后的二进制文件内容移动到 /usr/local/bin 目录

sudo mv bin/* /usr/local/bin/

创建 containerd 的 systemd 服务文件containerd.service，执行一下命令写入配置

cat > /etc/systemd/system/containerd.service << EOF
[Unit]
Description=containerd container runtime
Documentation=https://containerd.io
After=network.target[Service]
ExecStart=/usr/local/bin/containerd
Restart=always
RestartSec=5
Delegate=yes
KillMode=process
OOMScoreAdjust=-999
LimitNOFILE=1048576
LimitNPROC=infinity
LimitCORE=infinity[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

至此，containerd安装完成，下面进行配置

配置containerd

创建配置文件

sudo mkdir -p /etc/containerd

生成容器运行时的默认配置，写入/etc/containerd/config.toml

sudo containerd config default > /etc/containerd/config.toml

进入配置文件，按ESC，输入"/<关键字>"查询内容

sudo vi /etc/containerd/config.toml

  • 按ESC，进入命令模式。输入"/sandbox_image"，找到位置后按Enter选中，按i进入插入模式，修改sandbox_image镜像为国内镜像，这里用的阿里云。若配置了代理可不用切换国内源，直接访问k8s镜像源拉取

    sandbox_image = "registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.10"

  • 按ESC，输入"/SystemdCgroup"查询，修改SystemdCgroup = true，使用 systemd 作为容器的 cgroup 驱动程序

  • 修改完成后按ESC，输入:wq保存退出
    重启containerd，并设置开机自启

    sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart containerd
sudo systemctl enable containerd

2、配置cgroup驱动（master节点）

官网：配置cgroup驱动

方式一：输出默认配置文件，写入kubeadm-config.yaml中
sudo kubeadm config print init-defaults > kubeadm-config.yaml

在这里插入图片描述
配置详解：

kind: InitConfiguration（初始化过程的配置）
localAPIEndpoint.advertiseAddress：设置控制平面节点的广播地址，通常是节点的 IP 地址。
bootstrapTokens 用于配置集群的引导令牌（Bootstrap
Tokens）。在集群初始化时，允许新的节点加入集群。引导令牌是一种短期的、一次性的令牌，通常用于在集群初始化和节点加入过程中进行身份验证。
nodeRegistration.name：设置主节点名称。
nodeRegistration.criSocket：如果你使用的是containerd 而不是 Docker，设置为 “/run/containerd/containerd.sock”。

kind: ClusterConfiguration（集群的配置）
kubernetesVersion：指定 Kubernetes 版本，例如"v1.30.1"。
controlPlaneEndpoint：如果你有高可用性（HA）集群，设置控制平面通信的共享端点，例如 “master节点IP:6443”。
networking.podSubnet：指定 Pod网络的子网范围，例如 “10.244.0.0/16”
controllerManager 和 scheduler: 分别包含了控制器管理器和调度器的额外设置。
etcd:包含了etcd（Kubernetes的后端存储）的配置，可以是本地的也可以是外部的。
imageRepository：如果你使用自定义镜像仓库，设置镜像仓库地址，例如registry.aliyuncs.com/google_containers。

增加KubeletConfiguration的配置，设置cgroup驱动为systemd
在1.22及以上版本中，不设置cgroupDriver会默认为systemd，低版本注意修改。

--- # 分隔
kind: KubeletConfiguration
apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
cgroupDriver: systemd # 使用 systemd 作为cgroup 驱动程序

修改配置文件
通过/<关键词>搜索 更改默认配置中的localAPIEndpoint.advertiseAddress地址为节点ip、更改节点名称、切换镜像源为阿里源、指定 Pod 网络的 CIDR地址范围

localAPIEndpoint:advertiseAddress: 192.168.11.122 # 主节点的IPnodeRegistration:name: master # 主节点的hostnameimageRepository: registry.aliyuncs.com/google_containersnetworking:podSubnet: 10.244.0.0/16 # 指定 Pod 网络的 CIDR（Classless Inter-Domain Routing）地址范围
方式二：最简配置，创建kubeadm-config.yaml，写入以下配置

以下配置版本为1.31。若安装的其他版本可以通过sudo kubeadm config print init-defaults命令，将kubeadm.k8s.io/v1beta4改为其输出的内容中对应的版本即可

apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta4
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: stable
controlPlaneEndpoint: "192.168.11.122:6443" # master节点IP:6443
networking:podSubnet: "10.244.0.0/16"
imageRepository: registry.aliyuncs.com/google_containers
---
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta4
kind: InitConfiguration
---
apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
kind: KubeletConfiguration
cgroupDriver: systemd

3、初始化master节点

在kubeadm-config.yaml文件所在目录执行命令

sudo kubeadm init --config kubeadm-config.yaml

集群创建成功，执行提示命令，创建集群配置文件，开始使用集群
在这里插入图片描述

需要注意的是：
直接执行export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf命令是有时效性的，关闭终端立即失效 ，所以也可在root用户执行命令创建配置文件

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

或者将export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf 放入shell配置文件~/.bashrc或~/.zshrc中

稍等30s执行命令查看节点

kubectl get nodes

这个过程中可能遇到的问题 ：【解决】k8s使用kubeadm初始化集群失败问题整理

工作节点加入集群(node节点)

主节点初始化集群成功后，会提示工作节点的加入命令，复制到工作节点执行即可（此处替换自己的）

kubeadm join 192.168.11.122:6443 --token abcdef.0123456789abcdef \--discovery-token-ca-cert-hash sha256:036843071148c8f7700062c2438b35c86b0dc5754011829b5cf83bb9379d88fa

此命令为集群初始化时生成的，toke有效期有限，后面加入集群，可执行以下命令：

1、在master节点获取 Join 命令
首先，你需要从集群的master节点获取 kubeadm join 命令。执行以下命令来获取：

kubeadm token create --print-join-command

这将输出一个 kubeadm join 命令

kubeadm join 192.168.11.122:6443 --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>

2、在工作节点上运行 输出的Join 命令
在node工作节点上运行控制台输入的Join 命令，等待执行完成

节点成功加入集群

3、验证节点是否加入集群
在主节点上运行以下命令，验证工作节点是否成功加入集群：

kubectl get nodes

能够看到新加入的节点出现在节点列表中
在这里插入图片描述

至此，集群创建并加入工作节点成功，接下来继续在master节点安装部署需要的组件

安装网络插件flannel

下载地址: kube-flannel.yml

可直接下载到本机，复制到远程

scp  本地文件路径 user@ip:远程路径

或者使用wget、curl等工具下载

sudo wget https://github.com/flannel-io/flannel/releases/latest/download/kube-flannel.yml

下载完成后，部署到集群

kubectl apply -f kube-flannel.yml

等待flannel拉取必要组件镜像并完成初始化，查看所有组件的状态，必须全部Running才行

kubectl get pods --all-namespaces

所有命名空间的pod状态

这个过程中可能遇到的问题 ：【解决】k8s使用flannel网络插件的问题整理

初始化PV、PVC

创建pv.yaml配置文件

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:name: example-pv
spec:capacity:storage: 1GiaccessModes:- ReadWriteOncepersistentVolumeReclaimPolicy: RetainstorageClassName: manualhostPath:path: "/mnt/data"

pvc.yaml配置文件

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:name: example-pvc
spec:accessModes:- ReadWriteOnceresources:requests:storage: 1GistorageClassName: manual

部署pv和pvc

kubectl apply -f pv.yaml
kubectl apply -f pvc.yaml

验证pv和pvc

kubectl get pv
kubectl get pvc

在这里插入图片描述

在 Kubernetes (K8s) 中，持久卷 (Persistent Volume, PV) 和持久卷声明 (Persistent Volume Claim, PVC) 是用于管理持久存储的资源。

它们的主要目的是为容器化应用提供持久化存储，以便在 Pod重启或重新调度时数据不会丢失。

安装 ingress

来自: https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/controller-v1.10.1/deploy/static/provider/cloud/deploy.yaml

注意上面内容的ingress.yaml 复制下来后，需要设定 ingress 的外部地址:

按ESC进入命令模式，输入/kind: Service搜索，按Enter后，N查找下一个，找到Service 中name为ingress-nginx-controller的配置项，在该配置的最下方加入：

  externalIPs: - 服务器ip

在这里插入图片描述

部署ingress

kubectl apply -f ingress.yaml

创建默认的 ingressCllass 配置文件ingress-class.yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: IngressClass
metadata:name: nginxannotations:ingressclass.kubernetes.io/is-default-class: "true"
spec:controller: k8s.io/ingress-nginx

部署 ingressClass

kubectl apply -f ingress-class.yaml

删除污点

如果是单节点部署，需要删除污点，否则无法部署运行应用 pod

kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/master-
kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/control-plane-

部署安装应用

示例

编写my-dockerfile-nginx.yaml文件

此文件主要是定义了一个 K8s 服务（Service）和一个部署（Deployment），用于运行一个基于 Nginx 的应用

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: my-dockerfile-nginx
spec: ports:- port: 8081 # 对外暴露的端口targetPort: 80 # Nginx 内部监听的端口nodePort: 31111  # NodePort访问端口type: NodePort   # NodePort类型的Service，可以通过Node的IP和NodePort访问到Service   selector:app: my-dockerfile-nginx
---   
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: my-dockerfile-nginxlabels:app: my-dockerfile-nginx
spec:replicas: 1 # 副本数selector:  # 选择器，用于选择replicas生效的PodmatchLabels:app: my-dockerfile-nginxtemplate:metadata:labels:app: my-dockerfile-nginxspec:containers:- name:  my-dockerfile-nginximage: liuhp6903/my-dockerfile-nginx:latest # 应用的镜像imagePullPolicy: Alwaysports:- containerPort: 80protocol: TCP

部署到集群

kubectl apply -f my-dockerfile-nginx.yaml -n <指定namespace>

不指定命名空间，会部署到默认命名空间

等待pod创建并running，可以通过节点IP:nodePort在外部进行访问

在这里插入图片描述

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1.支持向量机概念 支持向量机&#xff08;Support Vector Machine, SVM&#xff09; 是一种有监督学习算法&#xff0c;主要用于分类任务&#xff08;也可用于回归任务&#xff0c;即支持向量回归&#xff0c;SVR&#xff09;。SVM的核心思想是找到一个最优的超平面&#xff0…
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杭州乘云联合信通院发布《云计算智能化可观测性能力成熟度模型》

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原文地址&#xff1a;杭州乘云联合中国信通院等单位正式发布《云计算智能化可观测性能力成熟度模型》标准 2024年12月3日&#xff0c;由全球数字经济大会组委会主办、中国信通院承办的 2024全球数字经济大会 云AI计算创新发展大会&#xff08;2024 Cloud AI Compute Ignite&…
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【经典】制造供应链四类策略（MTS、MTO、ATO、ETO）细说

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关注作者 制造供应链的牛鞭问题与复杂问题主要是从两个方面解决&#xff0c;一是同步化供应链消减从需求到供应的放大效应&#xff0c;二是供应链细分&#xff0c;针对不同的客户、不同的需求供应的匹配策略来应对复杂性&#xff0c;更好的满足客户并以最低的总成本来实现。 对…
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实时日志与发展：Elasticsearch 推出全新专用的 logsdb 索引模式

实时日志与发展：Elasticsearch 推出全新专用的 logsdb 索引模式

作者&#xff1a;来自 Elastic Mark Settle, George Kobar 及 Amena Siddiqi Elastic 最新发布的 logsdb 索引模式是专为日志管理优化的功能&#xff0c;旨在提升日志数据的存储效率、查询性能以及整体可用性。这个模式专注于满足现代日志处理需求&#xff0c;提供更高效的日志…
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