kubernates cluster搭建的過程

Kubernetes Cluster 搭建的過程

目錄

1. 引言
2. 準備工作
   • 2.1 硬件要求
   • 2.2 軟件要求
   • 2.3 網絡配置
3. 安裝 Docker
4. 安裝 Kubernetes 組件
   • 4.1 安裝 kubeadm, kubelet 和 kubectl
   • 4.2 初始化 Master 節點
   • 4.3 加入 Worker 節點
5. 配置網絡插件
   • 5.1 安裝 Calico
6. 驗證集群
7. 部署應用
8. 總結

引言

Kubernetes 是一個開源的容器編排平臺，用于自動化應用程序的部署、擴展和管理。它提供了一個強大的工具集，幫助開發者和運維團隊管理容器化應用程序的生命周期。本文將詳細介紹如何從零開始搭建一個 Kubernetes 集群，包括準備工作、安裝 Docker、安裝 Kubernetes 組件、配置網絡插件、驗證集群以及部署應用。

準備工作

在開始搭建 Kubernetes 集群之前，我們需要確保所有節點滿足一定的硬件和軟件要求，并且網絡配置正確。

硬件要求

• Master 節點: 至少 2 核 CPU，4GB 內存，20GB 磁盤空間。
• Worker 節點: 至少 1 核 CPU，2GB 內存，20GB 磁盤空間。

軟件要求

• 操作系統: Ubuntu 18.04 或更高版本。
• Docker: 版本 19.03 或更高版本。
• Kubernetes: 版本 1.18 或更高版本。

網絡配置

• 節點之間的網絡: 所有節點之間必須能夠互相通信，建議使用私有網絡。
• Pod 網絡: Kubernetes 需要一個網絡插件來管理 Pod 之間的通信，常用的網絡插件有 Calico、Flannel 等。

安裝 Docker

Kubernetes 使用 Docker 作為容器運行時環境，因此首先需要在所有節點上安裝 Docker。

1. 更新包索引并安裝依賴包：

   sudo apt-get update
   sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common

1. 添加 Docker 的官方 GPG 密鑰：

   curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

1. 添加 Docker 的穩定版倉庫：

   sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"

1. 更新包索引并安裝 Docker：

   sudo apt-get update
   sudo apt-get install -y docker-ce

1. 啟動并啟用 Docker 服務：

   sudo systemctl start docker
   sudo systemctl enable docker

1. 驗證 Docker 是否安裝成功：

   sudo docker --version

安裝 Kubernetes 組件

在所有節點上安裝 Kubernetes 組件，包括 kubeadm、kubelet 和 kubectl。

安裝 kubeadm, kubelet 和 kubectl

1. 添加 Kubernetes 的官方 GPG 密鑰：

   curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -

1. 添加 Kubernetes 的穩定版倉庫：

   sudo apt-add-repository "deb http://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main"

1. 更新包索引并安裝 Kubernetes 組件：

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

1. 鎖定 Kubernetes 組件的版本，防止自動更新：

   sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

初始化 Master 節點

在 Master 節點上執行以下命令來初始化 Kubernetes 集群：

1. 初始化集群：

   sudo kubeadm init --pod-network-cidr=192.168.0.0/16

注意：--pod-network-cidr 參數指定了 Pod 網絡的 CIDR 范圍，這里使用 Calico 的默認 CIDR。

1. 初始化完成后，會輸出類似以下的命令，用于將 Worker 節點加入集群：

   kubeadm join <Master-Node-IP>:6443 --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>

1. 配置 kubectl：

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

1. 驗證 Master 節點是否成功初始化：

   kubectl get nodes

輸出應顯示 Master 節點的狀態為 NotReady，這是因為尚未安裝網絡插件。

加入 Worker 節點

在每個 Worker 節點上執行以下命令，將其加入 Kubernetes 集群：

1. 使用 kubeadm join 命令加入集群：

   sudo kubeadm join <Master-Node-IP>:6443 --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>

1. 在 Master 節點上驗證 Worker 節點是否成功加入：

   kubectl get nodes

輸出應顯示所有節點的狀態為 NotReady，這是因為尚未安裝網絡插件。

配置網絡插件

Kubernetes 需要一個網絡插件來管理 Pod 之間的通信。常用的網絡插件有 Calico、Flannel 等。本文將使用 Calico 作為網絡插件。

安裝 Calico

1. 在 Master 節點上安裝 Calico：

   kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/v3.14/manifests/calico.yaml

1. 驗證 Calico 是否安裝成功：

   kubectl get pods -n kube-system

輸出應顯示 Calico 相關的 Pod 狀態為 Running。

1. 驗證節點狀態：

   kubectl get nodes

輸出應顯示所有節點的狀態為 Ready。

驗證集群

在完成所有步驟后，我們需要驗證 Kubernetes 集群是否正常運行。

1. 查看集群節點狀態：

   kubectl get nodes

輸出應顯示所有節點的狀態為 Ready。

1. 查看集群組件狀態：

   kubectl get componentstatuses

輸出應顯示所有組件的狀態為 Healthy。

1. 部署一個測試應用：

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

1. 查看部署狀態：

   kubectl get pods

輸出應顯示 Nginx Pod 的狀態為 Running。

1. 訪問 Nginx 服務：

   kubectl get svc nginx

輸出應顯示 Nginx 服務的 NodePort，通過瀏覽器訪問 <Node-IP>:<NodePort> 應能看到 Nginx 的歡迎頁面。

部署應用

在 Kubernetes 集群中部署應用通常涉及創建 Deployment 和 Service 資源。以下是一個簡單的示例，展示如何部署一個 Nginx 應用。

1. 創建 Deployment：

   apiVersion: apps/v1
   kind: Deployment
   metadata:
     name: nginx-deployment
   spec:
     replicas: 3
     selector:
       matchLabels:
         app: nginx
     template:
       metadata:
         labels:
           app: nginx
       spec:
         containers:
         - name: nginx
           image: nginx:1.14.2
           ports:
           - containerPort: 80

保存為 nginx-deployment.yaml，然后執行：

   kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

1. 創建 Service：

   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:
     name: nginx-service
   spec:
     selector:
       app: nginx
     ports:
       - protocol: TCP
         port: 80
         targetPort: 80
     type: NodePort

保存為 nginx-service.yaml，然后執行：

   kubectl apply -f nginx-service.yaml

1. 查看部署狀態：

   kubectl get pods
   kubectl get svc

1. 訪問 Nginx 服務：

通過瀏覽器訪問 <Node-IP>:<NodePort> 應能看到 Nginx 的歡迎頁面。

總結

本文詳細介紹了如何從零開始搭建一個 Kubernetes 集群，包括準備工作、安裝 Docker、安裝 Kubernetes 組件、配置網絡插件、驗證集群以及部署應用。通過本文的步驟，您可以成功搭建一個 Kubernetes 集群，并在其上部署和管理容器化應用程序。Kubernetes 提供了強大的工具集，幫助您自動化應用程序的部署、擴展和管理，是現代云原生應用開發的重要基礎設施。