Kubernetes环境搭建指南：从零到一的实践之路

Kubernetes环境搭建指南：从零到一的实践之路

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/qq_58611691/article/details/146639266

在云原生时代，Kubernetes 凭借强大的容器编排与集群管理能力，成为众多企业构建现代化应用架构的核心工具。搭建一套稳定且符合业务需求的 Kubernetes 环境，不仅是深入学习这一技术的基础，更是企业实现数字化转型的关键一步。本文将从多个维度，全面介绍如何搭建 Kubernetes 环境。

一、搭建前的准备工作

1. 硬件与操作系统选型

搭建 Kubernetes 集群，对硬件有一定的要求。建议每个节点配备至少 2 核 CPU、2GB 内存以及 20GB 以上的可用磁盘空间。当然，在生产环境中，需根据实际业务负载进行合理配置。在操作系统方面，主流的 Linux 发行版，如 Ubuntu、CentOS 都对 Kubernetes 提供了良好的支持。本文将以 CentOS 7 为例，详细介绍搭建过程。

2. 系统配置优化

在安装相关软件之前，需要对 CentOS 7 系统进行一些优化配置，以确保 Kubernetes 能够稳定运行。

关闭防火墙与 SELinux
Kubernetes 运行过程中，节点之间需要进行大量的网络通信，防火墙和 SELinux 可能会对通信造成阻碍。因此，我们需要关闭防火墙和临时、永久关闭 SELinux：

# 关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
# 临时关闭SELinux
setenforce 0
# 永久关闭SELinux，修改配置文件
sed -i 's/^SELINUX=enforcing$/SELINUX=permissive/' /etc/selinux/config  

调整内核参数
为了使 Kubernetes 正常运行，需要调整内核参数，以支持桥接的 IPv4 流量传递到 iptables 链。通过创建并编辑/etc/sysctl.d/k8s.conf文件，添加如下内容：

net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1  

修改完成后，执行sysctl --system使配置生效。

3. 软件依赖安装

在开始搭建 Kubernetes 环境之前，需要安装 Docker、kubeadm、kubelet 和 kubectl 等必要的软件包。

• Docker：用于创建和管理容器，是 Kubernetes 运行的基础。
• kubeadm：Kubernetes 官方提供的快速部署工具，可帮助我们快速搭建 Kubernetes 集群。
• kubelet：负责在每个节点上运行容器，与控制平面进行通信。
• kubectl：与 Kubernetes 集群交互的命令行工具，通过它可以对集群进行各种操作。

安装 Docker
CentOS 7 默认的软件源中，Docker 版本可能较低，无法满足 Kubernetes 的要求。因此，我们从 Docker 官方的 yum 源进行安装：

# 安装所需的包，用于yum使用HTTPS仓库
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
# 添加Docker官方yum源
yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
# 安装Docker引擎
yum install -y docker-ce
# 启动Docker并设置开机自启
systemctl start docker
systemctl enable docker  

安装 kubeadm、kubelet 和 kubectl
由于 Kubernetes 软件包更新频繁，为获取最新版本，我们从 Kubernetes 官方 yum 源进行安装：

# 添加Kubernetes官方yum源
cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://packages.cloud.google.com/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://packages.cloud.google.com/yum/doc/yum-key.gpg https://packages.cloud.google.com/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF
# 安装kubeadm、kubelet和kubectl
yum install -y kubelet kubeadm kubectl
# 设置kubelet开机自启
systemctl enable kubelet  

二、使用 kubeadm 搭建单节点集群

kubeadm 提供了一种快速、简便的方式来搭建 Kubernetes 集群。对于学习和测试场景，单节点集群是一个不错的选择。

1. 初始化控制平面节点

在安装好所需软件后，使用 kubeadm 进行集群初始化。执行以下命令：

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

--pod-network-cidr参数指定了 Pod 网络的地址范围，不同的网络插件可能需要不同的地址范围。在初始化过程中，kubeadm 会下载所需的镜像，并进行一系列的配置。这个过程可能需要一些时间，具体取决于网络速度。

初始化成功后，会输出一系列提示信息，其中包含如何配置 kubectl 以使用集群的指令。按照提示，执行以下命令：

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

2. 安装网络插件

Kubernetes 本身不提供网络实现，需要安装第三方网络插件来实现 Pod 之间的通信。这里以 Flannel 为例，执行以下命令进行安装：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml  

Flannel 是一种简单的网络插件，它通过在每个节点上运行一个代理，为 Pod 分配一个唯一的 IP 地址，并实现 Pod 之间的通信。

三、在虚拟机中部署多节点集群

对于更接近生产环境的场景，多节点集群能提供更好的性能和可用性。下面介绍如何在虚拟机中部署多节点集群。

1. 创建虚拟机

使用 VirtualBox 或 VMware 等虚拟机软件，创建多个虚拟机作为集群节点。每个虚拟机的配置参考搭建前的硬件要求进行设置，并安装好 CentOS 7 操作系统。为了方便管理，建议为每个虚拟机设置一个易于识别的名称，如k8s-master、k8s-worker1、k8s-worker2等。

2. 配置节点间通信

为确保节点间能够正常通信，需要配置静态 IP 地址。以 CentOS 7 为例，编辑网络配置文件，如/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0：

TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=static
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=yes
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
NAME=eth0
UUID=你的UUID
DEVICE=eth0
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.1.100
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.1.1
DNS1=8.8.8.8
DNS2=114.114.114.114  

保存后执行systemctl restart network使配置生效。

3. 添加工作节点

在控制平面节点上，执行kubeadm token create --print-join-command获取加入集群的命令。在每个工作节点上，以管理员身份执行该命令，将工作节点加入到集群中。例如，在k8s-worker1节点上，执行获取到的加入命令，等待一段时间后，工作节点就会成功加入集群。可以通过kubectl get nodes命令查看集群节点状态。

四、在云平台上创建 Kubernetes 集群

云平台提供了便捷的 Kubernetes 集群创建服务，如 AWS 的 Elastic Kubernetes Service（EKS）、Google Cloud 的 Google Kubernetes Engine（GKE）和 Azure 的 Azure Kubernetes Service（AKS）。这些服务大大简化了 Kubernetes 集群的搭建和管理过程。

1. 以 AWS EKS 为例

AWS CLI 用于与 AWS 服务进行交互，eksctl 是一个用于创建和管理 EKS 集群的命令行工具。按照 AWS 官方文档的指引，安装并配置好 AWS CLI 和 eksctl。在安装过程中，需要配置 AWS 访问密钥，以便 eksctl 能够访问 AWS 服务。

创建 EKS 集群
执行以下命令创建一个简单的 EKS 集群：

eksctl create cluster --name my-cluster --region us-west-2 --nodegroup-name standard-workers --node-type t3.medium --nodes 3  

--name指定集群名称，--region指定区域，--nodegroup-name指定节点组名称，--node-type指定节点类型，--nodes指定节点数量。在创建过程中，eksctl 会自动创建所需的 AWS 资源，如 VPC、子网、安全组等。

五、常见问题及解决方案

1. 镜像下载失败

在搭建过程中，可能会遇到镜像下载失败的问题。这通常是由于网络原因或镜像仓库不可访问导致的。可以通过配置国内的镜像源，如阿里云镜像仓库，来解决这个问题。以 Docker 为例，编辑/etc/docker/daemon.json文件，添加如下内容：

{
    "registry-mirrors": ["https://<your-aliyun-mirror-url>"]
}  

保存后执行systemctl restart docker使配置生效。

2. 版本兼容性问题

kubeadm、kubelet 和 kubectl 的版本需要保持兼容，否则可能会出现各种问题。在安装和升级过程中，要注意查看官方文档，确保版本兼容性。可以通过kubeadm version、kubelet --version和kubectl version命令查看当前安装的版本。

3. 网络配置问题

在安装网络插件或配置节点间通信时，可能会遇到网络配置问题。例如，Flannel 网络插件无法正常工作，可能是由于网络地址冲突或防火墙规则限制。此时，需要仔细检查网络配置，确保网络畅通。

总结：

本篇文章详细介绍了搭建 Kubernetes 环境的多种方法，包括使用 kubeadm 搭建单节点集群、在虚拟机中部署多节点集群以及在云平台上创建 Kubernetes 集群。同时，针对搭建过程中可能遇到的问题给出了相应的解决方案；希望诸位能够顺利搭建出自己的 Kubernetes 环境，开启云原生之旅。在实际应用中，还需要根据业务需求和场景，选择合适的搭建方式和配置参数，以确保 Kubernetes 集群的稳定运行。