如何搭建 Kubernetes 一站式平台
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1. 什麼是 Kubernetes / k8s
k8s 也就是 Kubernetes 是一個面向容器化應用的自動化管理平台, 核心職責是管理程序運行的環境, 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...
對於初學者來說可以把它理解成一個專門管理容器集群的平台, 當你只有一個容器時也許還感覺不到它的必要性
但當你需要同時運行多個服務, 需要讓服務彼此通信, 需要保證應用異常後自動恢復, 甚至需要後續擴容到多台機器時 Kubernetes 的價值就會非常明顯
而本文要做的事情, 就是在一台主機上先搭建一個最小可運行的 Kubernetes 環境, 藉助這個過程去理解 Kubernetes 是怎樣從零開始被組織起來的
為了易讀性, 在這裏會將 Kubernetes 簡稱為 k8s
2. 環境說明
運行 kubeadm 集群建議 control plane 節點至少具備 2 Core CPU 和 2 GiB 運存, 推薦購買搬瓦工的 ECOMMERCE SLA 套餐
- 作業系統以 Debian13 為例
- 主機數量 1 台
- 使用 root 用戶
- 主機承擔 control plane 和 workload 調度
- k8s pod網段為
10.10.0.0/16, service網段為192.168.0.0/16 - 使用
Headlamp管理k8s pods
3. 前置準備
3.1 加載模塊並啟用轉發
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 關閉 swap (可選)
swapoff -a
sed -ri '/\sswap\s/s/^/#/' /etc/fstab
4. 安裝 containerd
更新軟件源並安裝 containerd 與 其他核心組件
apt update
apt install -y containerd apt-transport-https ca-certificates curl gpg
生成默認配置文件並修改配置文件, 這裏為了防止後續可能報錯, 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
重啟並設置自啟
systemctl daemon-reload
systemctl restart containerd
systemctl enable containerd
systemctl status containerd
5. 安裝 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
檢查
kubeadm version
kubectl version --client
kubelet --version
6. 初始化單節點 k8s 集群
新建一個初始化配置
mkdir -p /main/k8s
nano /main/k8s/kubeadm-config.yaml
粘貼並自行修改配置後進行保存
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
開始初始化
kubeadm init --config /main/k8s/kubeadm-config.yaml
初始化完成後配置 kubectl
mkdir -p $HOME/.kube
cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
chown "$(id -u)":"$(id -g)" $HOME/.kube/config
檢查
kubectl get nodes
kubectl get pods -A
這時 master 大概率是 NotReady 狀態, 目前 CNI 還沒有安裝, CoreDNS 也通常不會處於 Running 狀態
7. 安裝 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. 安裝 CNI 插件
在資源緊湊的主機中我更推薦使用 Flannel , 這裏也會提供 Calico 與 Cilium 的安裝, 根據應用場景自行選擇其一
資源佔用: 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
檢查CNI
kubectl get nodes
kubectl get pods -A
節點狀態從 NotReady 變為 Ready , CoreDNS 進入 Running 狀態