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安装三大组件-kubeadm、kubelet、kubectl
一、k8s简介
kubernetes中文官网：kubernetes
github：github.com/kubernetes/kubernetes
kubernetes简称为k8s，是用于自动部署、扩缩和管理容器化应用程序的开源系统，起源于google 集群管理工具borg。
kubernetes集群组件逻辑图
k8s集群属于master-slave主从架构，master节点负责集群管理和资源调度，用于运行控制平面组件(control plane components)，slave节点就是工作负载节点，一般称为node节点，也叫worker节点，主要负责运行pod，一个pod里可以同时运行多个容器，而容器一般封装的就是基于dokcer打包的应用，pod英文叫豌豆荚，每个容器就像是一颗豌豆，简单来说pod就是一组容器。
master节点组件及功能
| 组件名称 | 功能用途 |
| kube-apiserver | 负责处理接受请求。 |
| etcd | 高可用键值存储，用于k8s集群的后台数据库。 |
| kube-scheduler | 负责选择worker节点运行新创建的pod，需要考虑的因素包括资源需求，软硬件及策略约束，亲和性和反亲和性规范、数据位置等。 |
| kube-controller-manager | 负责运行不同类型的控制器进程，每个控制器都是一个单独进程，常见的控制器有节点控制器（node controller）、任务控制器（job controller）、端点分片控制器（endpointslice controller）、服务账号控制器（serviceaccount controller）等。 |
| cloud-controller-manager | 用于嵌入特定的云平台的控制器。 |
slave节点组件及功能
| 组件名称 | 功能用途 |
| kubelet | 负责管理node节点上容器的健康运行，通过接收一组podspecs来实现，每个node节点上都会运行一个kubelet，不会管理不是由 kubernetes 创建的容器。 |
| kube-proxy | 负责node节点上的网络代理，用于维护网络规则，这些规则允许从集群内部或外部与pod进行网络通信，每个node节点上都会运行一个kube-proxy，k8s的service就是利用该组件实现的。 |
| container runtime | 负责管理容器的执行和生命周期。支持多种类型的容器运行时环境，比如 containerd、 cri-o及cri自定义实现，k8s使用容器运行时接口(cri)和用户选择的容器运行时交互。 |
安装部署
生产环境部署k8s主要有两种方式：
二进制包
github下载稳定版的二进制包，手动部署每个组件组成k8s集群。
kubeadm工具
使用kubeadm工具可以快速搭建一个k8s集群，主要包括初始化控制平面节点和加入worker节点，提供的主要功能如下：
- kubeadm init：初始化一个master节点
- kubeadm join：将worker节点加入集群
- kubeadm upgrade：升级k8s版本
- kubeadm token：管理 kubeadm join 使用的令牌
- kubeadm reset：清空 kubeadm init 或者 kubeadm join 对主机所做的任何更改
- kubeadm version：打印 kubeadm 版本
- kubeadm alpha：预览可用的新功能
二、准备工作
软硬件要求
- linux操作系统，ubuntu 或 centos
- 每台节点至少2g
- master节点至少2c
- 集群节点网络互通
集群规划
| 操作系统 | centos linux release 7.9.2009 x86_64 |
| docker | v24.0.6 |
| k8s | v1.20.9 |
| kubeadm | v1.20 |
| 主机 | 角色 | ip | cpu | 内存 |
| node1 | master | 192.168.5.10 | 16c | 40g |
| node2 | node | 192.168.5.11 | 16c | 40g |
| node3 | node | 192.168.5.12 | 16c | 40g |
环境配置
修改hosts配置
配置所有节点的ip和域名映射
# vim /etc/hosts
192.168.5.10 node1
192.168.5.11 node2
192.168.5.12 node3配置ssh免密登录
先生成公钥对，再把公钥远程复制到所有节点。
[root@node1 ~]# ssh-keygen
[root@node1 ~]# ssh-copy-id node1
[root@node1 ~]# ssh-copy-id node2
[root@node1 ~]# ssh-copy-id node3
[root@node1 ~]# ssh node2
last login: mon oct 2 17:18:39 2023 from 192.168.5.117
关闭swap分区
kubelet要求必须禁用交换分区，所以kubeadm初始化时回检测swap是否关闭，如果没有关闭会报错，如果不想关闭安装时命令行可以指定-ignore-preflight-errors=swap，关闭swap分区在所有节点上执行如下命令:
# 临时关闭，重启恢复
[root@node1 ~]# swapoff -a
# 永久关闭
echo vm.swappiness = 0 >> /etc/sysctl.conf
[root@node1 ~]# sysctl -p
[root@node1 ~]# cat /etc/fstab
/dev/mapper/centos-swap swap swap defaults 0 0禁用selinux
所有节点执行如下命令：
[root@node1 ~]# sed -i 's/selinux=enforcing/selinux=disabled/' /etc/sysconfig/selinux关闭防火墙
所有节点执行如下命令：
[root@node1 ~]# systemctl disable firewalld
[root@node1 ~]# systemctl stop firewalld修改内核参数
[root@node1 ~]# modprobe br_netfilter
[root@node1 ~]# echo "modprobe br_netfilter" >> /etc/profile
[root@node1 ~]# tee /etc/sysctl.d/k8s.conf << eof
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
eof
# 重新加载配置
[root@node1 ~]# sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf
配置集群时钟同步
centos7默认使用chrony工具而非ntp进行时间同步，修改硬件时钟为utc，时区为本地时区，所有节点执行如下修改：
# 硬件时钟设置为utc
timedatectl set-local-rtc 0
# 设置本地时区，显示本地时间
timedatectl set-timezone asia/shanghai
# 手动加载rtc设置
hwclock --systohc
# 验证
[root@node1 ~]# timedatectl
local time: tue 2023-10-03 11:26:44 cst
universal time: tue 2023-10-03 03:26:44 utc
rtc time: tue 2023-10-03 03:26:44
time zone: asia/shanghai (cst, +0800)
ntp enabled: yes
ntp synchronized: yes
rtc in local tz: no
dst active: n/a配置k8s的yum源
国外yum源因为网络问题下载比较慢，此处修改为国内aliyun，用于安装k8s各个组件。
[root@node1 ~]# cat /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64/
enabled=1
gpgcheck=0
三、安装docker
k8s运行需要容器运行环境，每个节点都需要安装docker，详细安装教程可参考我的另一篇博客：在centos系统中安装、体验和卸载docker_猫吃了源码的博客-csdn博客
四、安装k8s集群
安装三大组件-kubeadm、kubelet、kubectl
- kubeadm：用来初始化k8s集群的指令。
- kubelet：在集群的每个节点上用来启动 pod 和容器等。
- kubectl：用来与k8s集群通信的命令行工具，查看、创建、更新和删除各种资源。
# 所有节点都安装
[root@node1 ~]# yum install -y kubelet-1.20.9 kubeadm-1.20.9 kubectl-1.20.9
# 所有节点设置开机启动
[root@node1 ~]# systemctl enable kubelet初始化k8s集群
- apiserver-advertise-address：apiserver监听地址
- control-plane-endpoint：控制平面的ip地址或dns名称
- image-repository：镜像仓库，此处为国内阿里云镜像仓库加速下载
- service-cidr：为service分配的ip地址段
- pod-network-cidr：为pod分配的ip地址段
# 所有节点添加
echo "192.168.5.10 cluster-endpoint" >> /etc/hosts
# 只在主节点执行
kubeadm init \
--apiserver-advertise-address=192.168.5.10 \
--control-plane-endpoint=cluster-endpoint \
--image-repository registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers \
--kubernetes-version v1.20.9 \
--service-cidr=10.96.0.0/12 \
--pod-network-cidr=172.20.0.0/16初始化需要下载多个镜像，可能时间比较久，最终安装的镜像如下：
[root@node1 ~]# docker images
repository tag image id created size
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-proxy v1.20.9 8dbf9a6aa186 2 years ago 99.7mb
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-controller-manager v1.20.9 eb07fd4ad3b4 2 years ago 116mb
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-apiserver v1.20.9 0d0d57e4f64c 2 years ago 122mb
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-scheduler v1.20.9 295014c114b3 2 years ago 47.3mb
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/etcd 3.4.13-0 0369cf4303ff 3 years ago 253mb
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns 1.7.0 bfe3a36ebd25 3 years ago 45.2mb
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause 3.2 80d28bedfe5d 3 years ago 683kb成功界面：
your kubernetes control-plane has initialized successfully!
to start using your cluster, you need to run the following as a regular user:
mkdir -p $home/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $home/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $home/.kube/config
alternatively, if you are the root user, you can run:
export kubeconfig=/etc/kubernetes/admin.conf
you should now deploy a pod network to the cluster.
run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:
https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/
then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:
kubeadm join 192.168.5.10:6443 --token kdy4ka.jz5otwd1l3l2of5v \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:d40fe1c0af2bef8143106d27d418a4b7026f1f79a6dfe30cb4691d35755719ad要使非root用户运行kubectl，请执行以下命令，这也是上面kubeadm init输出的一部分：
mkdir -p $home/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $home/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $home/.kube/config如果是root用户，则可以执行以下命令：
export kubeconfig=/etc/kubernetes/admin.conf
记住上面输出的kubeadm join命令，下面用该命令将节点加入集群。
加入节点
所有node节点执行如下命令：
kubeadm join 192.168.5.10:6443 --token kdy4ka.jz5otwd1l3l2of5v \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:d40fe1c0af2bef8143106d27d418a4b7026f1f79a6dfe30cb4691d35755719ad查看token列表，可观察到每个token的剩余有效时间
[root@node1 ~]# kubeadm token list
token ttl expires usages description extra groups
kdy4ka.jz5otwd1l3l2of5v 7h 2023-10-03t19:46:32+08:00 authentication,signing the default bootstrap token generated by 'kubeadm init'. system:bootstrappers:kubeadm:default-node-token默认token有效期为24小时，过期之后token失效，可重新生成token：
kubeadm token create --print-join-command修改角色：
# node节点执行
[root@node1 ~]# kubectl label node node2 node-role.kubernetes.io/worker=worker
# master节点执行
[root@node1 ~]# kubectl get nodes
name status roles age version
node1 ready control-plane,master 16h v1.20.9
node2 ready worker 15h v1.20.9
node3 ready worker 15h v1.20.9
安装网络插件
calico是一套开源的纯三层的虚拟化网络解决方案，是目前k8s主流的网络方案。它把每个节点都作为一个虚拟路由器，把pod当做路由器上一个终端设备为其分配一个ip地址，通过bgp协议生成路由规则，实现不同节点上的pod网络互通。
# 下载calico.yaml并保存到本地
[root@node1 ~]# curl https://docs.projectcalico.org/v3.15/manifests/calico.yaml -o
修改配置
3888行 - name: calico_ipv4pool_cidr
3889行 value: "172.20.0.0/16"
# 提交
[root@node1 ~]# kubectl apply -f calico.yaml
# 验证是否成功
[root@node1 ~]# kubectl get pod -a | grep calico
kube-system calico-kube-controllers-577f77cb5c-s6zfl 1/1 running 0 15h
kube-system calico-node-7gsfr 1/1 running 0 15h
kube-system calico-node-hb2k8 1/1 running 0 15h
kube-system calico-node-xt4bl 1/1 running 0 15h
五、测试k8s集群
创建nginx pod
默认会在默认命名空间default中创建一个名称为mynignx的deployment，同时会创建一个名称以myniginx为前缀，叫mynginx-5b686ccd46-wshz6的pod。
[root@node1 ~]# kubectl create deployment mynginx --image=nginx
deployment.apps/mynginx created
# 查看pod
[root@node1 ~]# kubectl get pod,svc
name ready status restarts age
pod/mynginx-5b686ccd46-wshz6 1/1 running 0 39s
name type cluster-ip external-ip port(s) age
service/kubernetes clusterip 10.96.0.1 <none> 443/tcp 17h对外暴露访问
基于第一步创建的deployment再创建一个名叫mynginx的service，资源类型由--type=clusterip修改为--type=nodeport，会在每个node节点上监听30161端口，用于接收集群外部访问。
[root@node1 ~]# kubectl expose deployment mynginx --port=80 --type=nodeport
service/mynginx exposed
# 查看
[root@node1 ~]# kubectl get pod,svc
name ready status restarts age
pod/mynginx-5b686ccd46-wshz6 1/1 running 0 5m24s
name type cluster-ip external-ip port(s) age
service/kubernetes clusterip 10.96.0.1 <none> 443/tcp 17h
service/mynginx nodeport 10.105.55.49 <none> 80:30161/tcp 50s访问nginx
浏览器输入<任意一个节点ip>:<port>，都可以访问nginx首页表示测试成功。
六、安装dashboard
k8s官方提供了一个简单的dashboard，主要提供工作负载，服务，配置和存储，集群等管理功能。
github：github.com/kubernetes/dashboard
通过kubectl命令安装
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.3.1/aio/deploy/recommended.yaml对外暴露访问端口，由--type=clusterip修改为--type=nodeport
kubectl edit svc kubernetes-dashboard -n kubernetes-dashboard查看service
[root@node1 ~]# kubectl get svc -a|grep dashboard
kubernetes-dashboard dashboard-metrics-scraper clusterip 10.102.247.36 <none> 8000/tcp 16h
kubernetes-dashboard kubernetes-dashboard nodeport 10.96.38.129 <none> 443:31128/tcp 16h浏览器输入访问地址：https://192.168.5.10:31128/，需要token才能访问。
创建访问账号
[root@node1 ~]# vim dashboard-token.yaml
apiversion: v1
kind: serviceaccount
metadata:
name: admin-user
namespace: kubernetes-dashboard
---
apiversion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
kind: clusterrolebinding
metadata:
name: admin-user
roleref:
apigroup: rbac.authorization.k8s.io
kind: clusterrole
name: cluster-admin
subjects:
- kind: serviceaccount
name: admin-user
namespace: kubernetes-dashboard
[root@node1 ~]# kubectl apply -f dashboard-token.yaml
serviceaccount/admin-user created
获取token
[root@node1 ~]# kubectl get secret -n kubernetes-dashboard
name type data age
admin-user-token-vfj8s kubernetes.io/service-account-token 3 10s
default-token-w8jgn kubernetes.io/service-account-token 3 15m
kubernetes-dashboard-certs opaque 0 15m
kubernetes-dashboard-csrf opaque 1 15m
kubernetes-dashboard-key-holder opaque 2 15m
kubernetes-dashboard-token-xjt6l kubernetes.io/service-account-token 3 15m
# 查看名为admin-user-token-vfj8s的secret
[root@node1 ~]# kubectl describe secret admin-user-token-vfj8s -n kubernetes-dashboard
name: admin-user-token-vfj8s
namespace: kubernetes-dashboard
labels: <none>
annotations: kubernetes.io/service-account.name: admin-user
kubernetes.io/service-account.uid: 36b4e5f5-2f46-488d-960c-899cb4309d50
type: kubernetes.io/service-account-token
data
====
ca.crt: 1066 bytes
namespace: 20 bytes
token: eyjhbgcioijsuzi1niisimtpzci6ikhmmxfcmgvavhvrv0hhamptrexxdhlmcjbvtvlxrhd0vl9hc29lsxu0tg8ifq.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.zoe_jz20jf3imll9bwtmk5vm7y_vacri3zatbad8ipdsdv7ccbje9edrvtq-l86hou0qb_sa3hhqo0wtgagfavhahhjanlcr-maourwmiylg8a2k07ot_5qr9bjc-xxfym25soc04cyj-z86-lsecsbiklhuwsxxszaqkupmd471mmo-_jl-fwaj-3jdz8e4uamd-mhjrkyorqmgorxpjxpgwkzd2prprhoiaunbxigo6qwhongimitjfcw77or32tbpiduxy94j64twvjyvdbmygq1j0weozjfobdnbym6brgdjp86f_p-dytxwsfojhbavycgpdcqyo_dimtg8_g
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