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Kubernetes集群搭建全攻略：從零到Hero

作者：了不起
云計算 云原生
本文將帶你一步步了解如何準備環(huán)境、配置服務器以及最終創(chuàng)建一個功能齊全的Kubernetes集群。

最近想學學k8s，但是網(wǎng)上的資料一言難盡，各種互抄錯誤的文章，只在第一步——安裝，就遇到了很大問題，讓人望而卻步。本文將帶你一步步了解如何準備環(huán)境、配置服務器以及最終創(chuàng)建一個功能齊全的Kubernetes集群。

1. 準備工作

環(huán)境要求

推薦準備3臺服務器（or 虛擬機），搭建一主兩從架構

  • 服務器要求（Master/Node 節(jié)點）：

最低 2 核 CPU

2GB 以上內(nèi)存（最好4GB）

20GB 以上磁盤空間（建議最少40GB，20GB只夠k8s本身的基礎服務）

服務器環(huán)境配置

?? 注意：下方操作必須在所有節(jié)點都執(zhí)行一遍

修改主機名（建議）

每個節(jié)點執(zhí)行一個

hostnamectl set-hostname master

hostnamectl set-hostname node1

hostnamectl set-hostname node2

關閉 swap（必須）

swapoff -a
sed -i '/swap/d' /etc/fstab

Kubernetes 需要確保調(diào)度的 Pod 運行在資源可預測的環(huán)境下，而 swap（交換空間）可能導致內(nèi)存分配不穩(wěn)定。因此，Kubernetes 要求禁用 swap，保證節(jié)點上的內(nèi)存管理更加穩(wěn)定。

關閉防火墻（可選）

建議關閉以避免端口問題

systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld

配置內(nèi)核參數(shù)（必須）

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
EOF

sysctl --system

br_netfilter必須配置，否則 Kubernetes 的網(wǎng)絡流量管理可能無法正常工作。

作用

  1. br_netfilter 讓 Linux 處理橋接網(wǎng)絡流量時應用 iptables 規(guī)則
  • Kubernetes 依賴 iptables 進行網(wǎng)絡策略、NAT 和轉發(fā)規(guī)則的管理。默認情況下，Linux 不會對網(wǎng)橋流量（bridge traffic）應用 iptables 規(guī)則，因此需要手動啟用。
  1. 啟用 IPv4 轉發(fā)
  • 默認情況下，Linux 可能不允許 IPv4 轉發(fā)（net.ipv4.ip_forward=1）。但 Kubernetes 依賴 IP 轉發(fā)功能，確保 Pod 網(wǎng)絡可以跨節(jié)點通信。

配置containerd（建議）

?? 注意：如果用containerd作為k8s的容器，必須配置

  • 確保主機已經(jīng)安裝了containerd，并確保 containerd 正在運行
systemctl status containerd

如果沒有安裝，可以參考如下文章，安裝完docker之后，會自帶containerd，并且服務器使用Docker的情況較多，推薦直接安裝docker

  • 修改 containerd 配置文件

生成默認配置：

containerd config default | tee /etc/containerd/config.toml

**編輯 /etc/containerd/config.toml**：

vi /etc/containerd/config.toml
  1. 找到并修改如下內(nèi)容：
  • 把sandbox_image = "k8s.gcr.io/pause:3.8"修改成 sandbox_image = "registry.k8s.io/pause:3.10"
  • k8s 版本為1.32.2，對應  pause:3.10
  • 啟用 CRI 插件（確保 [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri"] 沒有被注釋）
  • 修改 SystemdCgroup = true（重要！否則 K8s 可能不兼容）
  • 修改 sandbox_image
  • 在如下位置
[plugins."io.containerd.grpc.v1.cri"]
  ...
  sandbox_image = "registry.k8s.io/pause:3.10"
  [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd]
    default_runtime_name = "runc"
    [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.runtimes.runc]
      runtime_type = "io.containerd.runc.v2"
      [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.runtimes.runc.options]
        SystemdCgroup = true

重啟 containerd

systemctl restart containerd

配置 crictl.yaml（必須）

需要手動指定 containerd 的 CRI socket，配置 containerd 連接k8s

創(chuàng)建或編輯 /etc/crictl.yaml 文件：

cat <<EOF | tee /etc/crictl.yaml
runtime-endpoint: "unix:///run/containerd/containerd.sock"
EOF

重啟 containerd

systemctl restart containerd

2.安裝kubeadm

Master 節(jié)點需要安裝 kubeadm、kubelet、kubectl

Node 節(jié)點，需要安裝 kubeadm、kubelet

安裝 kubeadm、kubelet、kubectl（確保版本一致）：

以下指令適用于 Kubernetes 1.32

  • 更新 apt 包索引并安裝使用 Kubernetes apt 倉庫所需要的包
# 更新軟件包索引
sudo apt-get update
# apt-transport-https 可能是一個虛擬包（dummy package）；如果是的話，你可以跳過安裝這個包
sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl gpg
  • 下載用于 Kubernetes 軟件包倉庫的公共簽名密鑰。所有倉庫都使用相同的簽名密鑰，因此你可以忽略URL中的版本：
# 如果 `/etc/apt/keyrings` 目錄不存在，則應在 curl 命令之前創(chuàng)建它
# sudo mkdir -p -m 755 /etc/apt/keyrings
curl -fsSL https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.32/deb/Release.key | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg
  • 添加 Kubernetes apt 倉庫。請注意，此倉庫僅包含適用于 Kubernetes 1.32 的軟件包；對于其他 Kubernetes 次要版本，則需要更改 URL 中的 Kubernetes 次要版本以匹配你所需的次要版本
# 此操作會覆蓋 /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list 中現(xiàn)存的所有配置。
echo 'deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg] https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.32/deb/ /' | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
  • 更新 apt 包索引，安裝 kubelet、kubeadm 和 kubectl，并鎖定其版本：

Master節(jié)點需要安裝 kubectl

# Master節(jié)點
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl

# 鎖定版本
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

node節(jié)點不需要安裝 kubectl

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

# 鎖定版本
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm

3. 使用 kubeadm 創(chuàng)建集群

 注意：此操作只需要在Master節(jié)點執(zhí)行

一、創(chuàng)建kubeadm-config.yaml 配置文件，寫入如下內(nèi)容：

# k8s 集群配置
apiVersion:kubeadm.k8s.io/v1beta4
kind:ClusterConfiguration
# 安裝的 Kubernetes 版本
kubernetesVersion:1.32.0
# 單主節(jié)點可修改為主節(jié)點的 IP，端口不要修改
# 多主節(jié)點 應設置為 VIP 或負載均衡地址
controlPlaneEndpoint:192.168.204.128:6443
networking:
# 指定pod網(wǎng)段
podSubnet:10.244.0.0/16
# 指定Service網(wǎng)段
serviceSubnet:10.96.0.0/12

etcd:
local:
    dataDir:"/var/lib/etcd"

controllerManager:{}
scheduler:{}

---
# kubeadm 初始化配置
apiVersion:kubeadm.k8s.io/v1beta4
kind:InitConfiguration
#  控制當前 master 節(jié)點上的 kube-apiserver 監(jiān)聽 IP 和端口，只影響當前節(jié)點。
localAPIEndpoint:
# 設為當前master節(jié)點ip地址
advertiseAddress:192.168.204.128
bindPort:6443
nodeRegistration:
# 你的主節(jié)點名稱
name:"master"
# containerd 的默認 socket
criSocket:"unix:///run/containerd/containerd.sock"
taints:null

---
apiVersion:kubelet.config.k8s.io/v1beta1
kind:KubeletConfiguration
cgroupDriver:"systemd"

---
# kube-proxy 配置
apiVersion:kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
kind:KubeProxyConfiguration
# 采用 IPVS 模式（更高效）
mode:"ipvs"

二、使用配置文件，初始化集群

初始化集群之前，可以先執(zhí)行預檢，檢驗環(huán)境是否還有其他問題。

kubeadm init phase preflight --config kubeadm-config.yaml

會提示你可以先將k8s需要的鏡像拉取下來

kubeadm config images pull

如果沒有問題了，就可以執(zhí)行初始化命令，初始化集群

kubeadm init --config=kubeadm-config.yaml --upload-certs

之后就可以看到執(zhí)行成功的命令

而且他還提示你接下來需要執(zhí)行的操作

圖片圖片

圖片圖片

4. 完成k8s集群搭建

接下來，你需要完成 幾個關鍵步驟 來讓 Kubernetes 集群正常工作：

1）配置 kubectl 訪問集群

配置kubectl的配置文件，相當于對kubectl進行授權，這樣kubectl命令可以使用此證書對k8s集群進行管理 所有控制節(jié)點創(chuàng)建成功后 均執(zhí)行此命令

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

然后測試 kubectl 是否能正常連接集群：

kubectl get nodes

如果輸出 NotReady，表示還需要部署 網(wǎng)絡插件。

例：

root@master:~# export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf
root@master:~# kubectl get nodes
NAME     STATUS     ROLES           AGE     VERSION
master   NotReady   control-plane   6m10s   v1.32.2

2）部署 Pod 網(wǎng)絡插件

Kubernetes 默認不包含 CNI（容器網(wǎng)絡接口）插件，你需要選擇一個來管理 Pod 網(wǎng)絡。

選擇使用 Calico 網(wǎng)絡插件，相比于 Flannel 更高效

這里k8s 集群的版本是 v1.32.2，對應 Calico 的版本是 v3.29.2

其他版本對照參照：System requirements | Calico Documentation

文件地址是 https://raw.githubusercontent.com/projectcalico/calico/<版本號>/manifests/calico.yaml

wget -O calico.yaml https://raw.githubusercontent.com/projectcalico/calico/v3.29.2/manifests/calico.yaml

kubectl apply -f calico.yaml

之后，檢查網(wǎng)絡插件是否正常運行：

kubectl get pods -n kube-system

等待 calico-node 的 Pod 變?yōu)?nbsp;Running 狀態(tài)。

狀態(tài)變化：Pending --> Init:0/3 --> Running ;這個過程可能需要數(shù)分鐘時間

3） 添加Node節(jié)點

確保已經(jīng)在 Node 節(jié)點上安裝了 kubelet 和 kubeadm，并且 kubelet 是自啟動的

sudo systemctl enable --now kubelet

在 192.168.204.129 和 192.168.204.130 分別執(zhí)行如下命令，就是在Master節(jié)點安裝完成之后提示的命令

kubeadm join 192.168.204.128:6443 --token emjun9.wvgusblbismxmczb \
      --discovery-token-ca-cert-hash sha256:93811b04fda229a7560da0473bae1515d4f54f3f6ac9c074177e90b249ab46be

如果沒有保存命令，可以在master節(jié)點執(zhí)行命令，重新生成

kubeadm token create --print-join-command

4. 驗證集群是否正常運行

執(zhí)行以下命令，確認所有節(jié)點和組件都 Ready：

kubectl get nodes
kubectl get pods -n kube-system

如果所有 Node 變成 Ready，并且 kube-system 里的 Pod 狀態(tài)都變?yōu)?nbsp;Running，說明 Kubernetes 集群已經(jīng)完全運行 ??！

剛加入集群時，可能會有 calico-node 在初始化狀態(tài)中，等待即可

完成后，你的 Kubernetes 集群就有 1 Master + 2 Node，正式可用了！ 

可選

root@master:~# kubectl get nodes
NAME     STATUS   ROLES           AGE     VERSION
master   Ready    control-plane   33m     v1.32.2
node1    Ready    <none>          12s     v1.32.2
node2    Ready    <none>          2m58s   v1.32.2

node1 和 node2 在 kubectl get nodes 輸出中，ROLES 顯示為空，這是正常的，只是它們還沒有被賦予特定的角色。

默認情況下，kubeadm join 只是將它們加入集群為 Worker 節(jié)點，并不會自動分配角色。節(jié)點可以正常運行 Pod，不會影響集群功能。

如果你希望 kubectl get nodes 結果中顯示 worker，可以給 node1 和 node2 添加 worker 角色：

kubectl label node node1 node-role.kubernetes.io/worker=
kubectl label node node2 node-role.kubernetes.io/worker=

然后再運行：

kubectl get nodes

現(xiàn)在 ROLES 列會顯示 worker。

責任編輯：武曉燕 來源： Java技術指北
Kubernetes集群Hero
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