如何搭建 Kubernetes 一站式平台
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1. 什么是 Kubernetes / k8s
k8s 也就是 Kubernetes 是一个面向容器化应用的自动化管理平台, 核心职责是管理程序运行的环境, 包括 部署应用/调度资源/维护副本/处理故障/对外暴露服务等等...
对于初学者来说可以把它理解成一个专门管理容器集群的平台, 当你只有一个容器时也许还感觉不到它的必要性
但当你需要同时运行多个服务, 需要让服务彼此通信, 需要保证应用异常后自动恢复, 甚至需要后续扩容到多台机器时 Kubernetes 的价值就会非常明显
而本文要做的事情, 就是在一台主机上先搭建一个最小可运行的 Kubernetes 环境, 借助这个过程去理解 Kubernetes 是怎样从零开始被组织起来的
为了易读性, 在这里会将 Kubernetes 简称为 k8s
2. 环境说明
运行 kubeadm 集群建议 control plane 节点至少具备 2 Core CPU 和 2 GiB 运存, 推荐购买搬瓦工的 ECOMMERCE SLA 套餐
- 操作系统以 Debian13 为例
- 主机数量 1 台
- 使用 root 用户
- 主机承担 control plane 和 workload 调度
- k8s pod网段为
10.10.0.0/16, service网段为192.168.0.0/16 - 使用
Headlamp管理k8s pods
3. 前置准备
3.1 加载模块并启用转发
cat <<'EOF' | tee /etc/modules-load.d/k8s.conf
overlay
br_netfilter
EOF
modprobe overlay
modprobe br_netfilter
cat <<'EOF' | tee /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.ipv4.ip_forward = 1
net.ipv6.conf.all.forwarding = 1
EOF
sysctl --system
3.2 配置 hosts
tee -a /etc/hosts > /dev/null <<'EOF'
127.0.0.1 k8s-master
EOF
3.3 关闭 swap (可选)
swapoff -a
sed -ri '/\sswap\s/s/^/#/' /etc/fstab
4. 安装 containerd
更新软件源并安装 containerd 与 其他核心组件
apt update
apt install -y containerd apt-transport-https ca-certificates curl gpg
生成默认配置文件并修改配置文件, 这里为了防止后续可能报错, 修改了 bin_dir
mkdir -p /etc/containerd
containerd config default | tee /etc/containerd/config.toml > /dev/null
sed -i 's#bin_dir = "/usr/lib/cni"#bin_dir = "/opt/cni/bin"#' /etc/containerd/config.toml
sed -i 's/SystemdCgroup = false/SystemdCgroup = true/' /etc/containerd/config.toml
重启并设置自启
systemctl daemon-reload
systemctl restart containerd
systemctl enable containerd
systemctl status containerd
5. 安装 kubeadm kubelet kubectl
mkdir -p -m 755 /etc/apt/keyrings
curl -fsSL https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.35/deb/Release.key | gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg
echo 'deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg] https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.35/deb/ /' | tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
apt-get update
apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl
apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl
systemctl enable --now kubelet
检查
kubeadm version
kubectl version --client
kubelet --version
6. 初始化单节点 k8s 集群
新建一个初始化配置
mkdir -p /main/k8s
nano /main/k8s/kubeadm-config.yaml
粘贴并自行修改配置后进行保存
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta4
kind: InitConfiguration
nodeRegistration:
name: master
criSocket: "unix:///run/containerd/containerd.sock"
localAPIEndpoint:
advertiseAddress: <你的公网主机IP>
bindPort: 6443
---
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta4
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.35.0
networking:
podSubnet: 10.10.0.0/16
serviceSubnet: 192.168.0.0/16
dnsDomain: cluster.local
# 若开启了Swap需要解除此注释!
#---
#apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
#kind: KubeletConfiguration
#cgroupDriver: systemd
#failSwapOn: false
#memorySwap:
# swapBehavior: LimitedSwap
开始初始化
kubeadm init --config /main/k8s/kubeadm-config.yaml
初始化完成后配置 kubectl
mkdir -p $HOME/.kube
cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
chown "$(id -u)":"$(id -g)" $HOME/.kube/config
检查
kubectl get nodes
kubectl get pods -A
这时 master 大概率是 NotReady 状态, 目前 CNI 还没有安装, CoreDNS 也通常不会处于 Running 状态
7. 安装 Helm
curl -fsSL -o get_helm.sh https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/main/scripts/get-helm-4
chmod 700 get_helm.sh
./get_helm.sh
helm version
8. 安装 CNI 插件
在资源紧凑的主机中我更推荐使用 Flannel , 这里也会提供 Calico 与 Cilium 的安装, 根据应用场景自行选择其一
资源占用: Flannel < Calico < Cilium
8.1 Flannel
kubectl create namespace kube-flannel
kubectl label namespace kube-flannel --overwrite pod-security.kubernetes.io/enforce=privileged
kubectl label namespace kube-flannel --overwrite pod-security.kubernetes.io/audit=privileged
kubectl label namespace kube-flannel --overwrite pod-security.kubernetes.io/warn=privileged
helm upgrade --install flannel -n kube-flannel --create-namespace --set podCidr=10.10.0.0/16 https://github.com/flannel-io/flannel/releases/download/v0.28.1/flannel.tgz
8.2 Calico
helm repo add projectcalico https://docs.tigera.io/calico/charts
helm repo update
kubectl create namespace tigera-operator
helm upgrade --install calico projectcalico/tigera-operator --version v3.31.4 --namespace tigera-operator --set installation.calicoNetwork.ipPools[0].cidr=10.10.0.0/16 --set installation.calicoNetwork.ipPools[0].encapsulation=VXLAN
8.3 Cilium
helm repo add cilium https://helm.cilium.io/
helm repo update
helm upgrade --install cilium cilium/cilium --version 1.19.1 --namespace kube-system
检查CNI
kubectl get nodes
kubectl get pods -A
节点状态从 NotReady 变为 Ready , CoreDNS 进入 Running 状态