如何安装kubernetes

如何安装 Kubernetes

目录

1. 引言
2. Kubernetes 概述
3. 安装前的准备
   • 3.1 系统要求
   • 3.2 环境准备
   • 3.3 网络配置
4. 安装 Kubernetes
   • 4.1 安装 Docker
   • 4.2 安装 kubeadm、kubelet 和 kubectl
   • 4.3 初始化 Kubernetes 集群
   • 4.4 加入工作节点
   • 4.5 安装网络插件
5. 验证 Kubernetes 集群
   • 5.1 检查节点状态
   • 5.2 部署测试应用
6. Kubernetes 集群管理
   • 6.1 升级 Kubernetes
   • 6.2 备份和恢复
   • 6.3 监控和日志
7. 常见问题及解决方案
8. 总结

引言

Kubernetes 是一个开源的容器编排平台，用于自动化应用程序的部署、扩展和管理。它最初由 Google 开发，现在由 Cloud Native Computing Foundation (CNCF) 维护。Kubernetes 提供了强大的工具来管理容器化应用程序的生命周期，包括自动部署、自动扩展、负载均衡、存储管理、自动修复等。

本文将详细介绍如何安装 Kubernetes，包括安装前的准备、安装步骤、验证集群、集群管理以及常见问题的解决方案。通过本文，您将能够成功安装并管理一个 Kubernetes 集群。

Kubernetes 概述

Kubernetes 是一个用于自动化容器化应用程序部署、扩展和管理的开源平台。它提供了一个强大的工具集，用于管理容器化应用程序的生命周期，包括自动部署、自动扩展、负载均衡、存储管理、自动修复等。

Kubernetes 的核心概念包括：

• Pod: Kubernetes 中的最小部署单元，通常包含一个或多个容器。
• Node: Kubernetes 集群中的工作节点，可以是物理机或虚拟机。
• Cluster: 由多个 Node 组成的 Kubernetes 集群。
• Service: 用于定义一组 Pod 的访问策略，通常用于负载均衡。
• Namespace: 用于将 Kubernetes 资源划分为不同的逻辑组。
• Deployment: 用于定义 Pod 的部署策略，支持滚动更新和回滚。
• ConfigMap 和 Secret: 用于管理应用程序的配置和敏感信息。

Kubernetes 提供了丰富的 API 和命令行工具，使得用户可以轻松地管理和操作容器化应用程序。

安装前的准备

在安装 Kubernetes 之前，需要确保系统满足一定的要求，并进行必要的环境准备和网络配置。

系统要求

Kubernetes 对系统的要求如下：

• 操作系统: 支持的操作系统包括 Ubuntu、CentOS、Debian、Fedora 等。本文以 Ubuntu 20.04 为例。
• CPU: 至少 2 核 CPU。
• 内存: 至少 2 GB RAM。
• 磁盘空间: 至少 20 GB 可用磁盘空间。
• 网络: 所有节点之间需要能够互相通信，建议使用私有网络。

环境准备

在安装 Kubernetes 之前，需要确保所有节点的环境一致，并进行必要的配置。

1. 更新系统: 确保所有节点的系统是最新的。

 sudo apt update sudo apt upgrade -y 

1. 禁用交换分区: Kubernetes 不支持交换分区，需要禁用。

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

1. 设置主机名: 为每个节点设置唯一的主机名。

 sudo hostnamectl set-hostname <hostname> 

1. 配置 hosts 文件: 确保所有节点的主机名和 IP 地址映射正确。

 sudo vi /etc/hosts 

添加如下内容：

 <master-ip> <master-hostname> <worker1-ip> <worker1-hostname> <worker2-ip> <worker2-hostname> 

1. 安装必要的工具: 安装 curl、wget 等常用工具。

 sudo apt install -y curl wget 

网络配置

Kubernetes 集群中的节点需要能够互相通信，因此需要配置网络。

1. 配置防火墙: 确保防火墙允许 Kubernetes 所需的端口。

 sudo ufw allow 6443/tcp sudo ufw allow 2379:2380/tcp sudo ufw allow 10250/tcp sudo ufw allow 10251/tcp sudo ufw allow 10252/tcp sudo ufw allow 10255/tcp sudo ufw allow 30000:32767/tcp sudo ufw reload 

1. 配置网络插件: Kubernetes 支持多种网络插件，如 Calico、Flannel、Weave 等。本文以 Calico 为例。

 sudo modprobe br_netfilter echo "br_netfilter" | sudo tee /etc/modules-load.d/br_netfilter.conf echo "net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1" | sudo tee /etc/sysctl.d/k8s.conf sudo sysctl --system 

安装 Kubernetes

在完成安装前的准备后，可以开始安装 Kubernetes。Kubernetes 的安装过程包括安装 Docker、安装 kubeadm、kubelet 和 kubectl、初始化 Kubernetes 集群、加入工作节点以及安装网络插件。

安装 Docker

Kubernetes 使用 Docker 作为容器运行时，因此需要先安装 Docker。

1. 安装 Docker: 使用官方脚本安装 Docker。

 curl -fsSL https://get.docker.com -o get-docker.sh sudo sh get-docker.sh 

1. 启动并启用 Docker: 启动 Docker 服务并设置为开机自启。

 sudo systemctl start docker sudo systemctl enable docker 

1. 配置 Docker: 配置 Docker 使用 systemd 作为 cgroup 驱动。

 sudo mkdir -p /etc/docker sudo tee /etc/docker/daemon.json <<EOF { "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"], "log-driver": "json-file", "log-opts": { "max-size": "100m" }, "storage-driver": "overlay2" } EOF sudo systemctl daemon-reload sudo systemctl restart docker 

安装 kubeadm、kubelet 和 kubectl

kubeadm 是 Kubernetes 的安装工具，kubelet 是 Kubernetes 的节点代理，kubectl 是 Kubernetes 的命令行工具。

1. 添加 Kubernetes 源: 添加 Kubernetes 的官方源。

 sudo apt update sudo apt install -y apt-transport-https ca-certificates curl sudo curl -fsSLo /usr/share/keyrings/kubernetes-archive-keyring.gpg https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg echo "deb [signed-by=/usr/share/keyrings/kubernetes-archive-keyring.gpg] https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list sudo apt update 

1. 安装 kubeadm、kubelet 和 kubectl: 安装 Kubernetes 的工具。

 sudo apt install -y kubelet kubeadm kubectl sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl 

1. 启动并启用 kubelet: 启动 kubelet 服务并设置为开机自启。

 sudo systemctl start kubelet sudo systemctl enable kubelet 

初始化 Kubernetes 集群

在 Master 节点上初始化 Kubernetes 集群。

1. 初始化集群: 使用 kubeadm 初始化集群。

 sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 

初始化完成后，会输出加入集群的命令，类似于：

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

1. 配置 kubectl: 配置 kubectl 使用生成的配置文件。

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

1. 检查集群状态: 使用 kubectl 检查集群状态。

 kubectl get nodes 

此时，Master 节点的状态应为 NotReady，因为尚未安装网络插件。

加入工作节点

在工作节点上执行加入集群的命令。

1. 加入集群: 在工作节点上执行初始化时输出的加入集群命令。

 sudo kubeadm join <master-ip>:6443 --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash> 

1. 检查节点状态: 在 Master 节点上使用 kubectl 检查节点状态。

 kubectl get nodes 

此时，所有节点的状态应为 NotReady，因为尚未安装网络插件。

安装网络插件

Kubernetes 需要网络插件来实现 Pod 之间的通信。本文以 Calico 为例。

1. 安装 Calico: 使用 kubectl 安装 Calico。

 kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml 

1. 检查网络插件状态: 使用 kubectl 检查网络插件状态。

 kubectl get pods -n kube-system 

等待所有 Pod 的状态变为 Running。

1. 检查节点状态: 再次检查节点状态。

 kubectl get nodes 

此时，所有节点的状态应为 Ready。

验证 Kubernetes 集群

在完成 Kubernetes 的安装后，需要验证集群是否正常工作。

检查节点状态

使用 kubectl 检查节点状态。

kubectl get nodes 

所有节点的状态应为 Ready。

部署测试应用

部署一个简单的测试应用，验证集群是否正常工作。

1. 创建 Deployment: 创建一个 Nginx 的 Deployment。

 kubectl create deployment nginx --image=nginx 

1. 暴露 Service: 将 Nginx 暴露为 Service。

 kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort 

1. 检查 Pod 状态: 使用 kubectl 检查 Pod 状态。

 kubectl get pods 

等待 Pod 的状态变为 Running。

1. 访问 Nginx: 使用 curl 访问 Nginx。

 curl <node-ip>:<node-port> 

应返回 Nginx 的欢迎页面。

Kubernetes 集群管理

在 Kubernetes 集群运行后，需要进行日常的管理和维护，包括升级 Kubernetes、备份和恢复、监控和日志等。

升级 Kubernetes

Kubernetes 的升级过程包括升级 kubeadm、kubelet 和 kubectl，以及升级集群。

1. 升级 kubeadm: 升级 kubeadm。

 sudo apt update sudo apt install -y kubeadm 

1. 升级 Master 节点: 在 Master 节点上执行升级。

 sudo kubeadm upgrade apply <version> 

1. 升级 kubelet 和 kubectl: 升级 kubelet 和 kubectl。

 sudo apt update sudo apt install -y kubelet kubectl sudo systemctl restart kubelet 

1. 升级工作节点: 在工作节点上执行升级。

 sudo kubeadm upgrade node sudo apt update sudo apt install -y kubelet kubectl sudo systemctl restart kubelet 

备份和恢复

Kubernetes 集群的备份和恢复是确保数据安全的重要步骤。

1. 备份 etcd: 备份 etcd 数据。

 sudo ETCDCTL_API=3 etcdctl --endpoints=https://127.0.0.1:2379 --cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt --cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.crt --key=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.key snapshot save snapshot.db 

1. 恢复 etcd: 恢复 etcd 数据。

 sudo ETCDCTL_API=3 etcdctl --endpoints=https://127.0.0.1:2379 --cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt --cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.crt --key=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.key snapshot restore snapshot.db 

监控和日志

Kubernetes 提供了丰富的监控和日志工具，帮助用户了解集群的运行状态。

1. 安装 Metrics Server: 安装 Metrics Server 以监控集群资源使用情况。

 kubectl apply -f https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/components.yaml 

1. 查看资源使用情况: 使用 kubectl 查看资源使用情况。

 kubectl top nodes kubectl top pods 

1. 查看日志: 使用 kubectl 查看 Pod 的日志。

 kubectl logs <pod-name> 

常见问题及解决方案

在安装和管理 Kubernetes 集群的过程中，可能会遇到一些常见问题。以下是一些常见问题及解决方案。

1. 节点状态为 NotReady: 可能是网络插件未正确安装。检查网络插件的状态，并重新安装。

 kubectl get pods -n kube-system kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml 

1. Pod 无法启动: 可能是资源不足或配置错误。检查 Pod 的事件日志，调整资源配置。

 kubectl describe pod <pod-name> 

1. kubectl 无法连接集群: 可能是配置文件错误。检查 ~/.kube/config 文件，确保配置正确。

 cat ~/.kube/config 

1. etcd 数据损坏: 可能是 etcd 数据损坏。使用备份恢复 etcd 数据。

 sudo ETCDCTL_API=3 etcdctl --endpoints=https://127.0.0.1:2379 --cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt --cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.crt --key=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.key snapshot restore snapshot.db 

总结

本文详细介绍了如何安装 Kubernetes，包括安装前的准备、安装步骤、验证集群、集群管理以及常见问题的解决方案。通过本文，您应该能够成功安装并管理一个 Kubernetes 集群。Kubernetes 提供了强大的工具来管理容器化应用程序的生命周期，帮助您实现应用程序的自动化部署、扩展和管理。希望本文对您有所帮助，祝您在 Kubernetes 的世界中探索更多可能性！