如何安裝kubernetes

如何安裝 Kubernetes

目錄

1. 引言
2. Kubernetes 概述
3. 安裝前的準備
   • 3.1 系統要求
   • 3.2 環境準備
   • 3.3 網絡配置
4. 安裝 Kubernetes
   • 4.1 安裝 Docker
   • 4.2 安裝 kubeadm、kubelet 和 kubectl
   • 4.3 初始化 Kubernetes 集群
   • 4.4 加入工作節點
   • 4.5 安裝網絡插件
5. 驗證 Kubernetes 集群
   • 5.1 檢查節點狀態
   • 5.2 部署測試應用
6. Kubernetes 集群管理
   • 6.1 升級 Kubernetes
   • 6.2 備份和恢復
   • 6.3 監控和日志
7. 常見問題及解決方案
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。它最初由 Google 開發，現在由 Cloud Native Computing Foundation (CNCF) 維護。Kubernetes 提供了強大的工具來管理容器化應用程序的生命周期，包括自動部署、自動擴展、負載均衡、存儲管理、自動修復等。

本文將詳細介紹如何安裝 Kubernetes，包括安裝前的準備、安裝步驟、驗證集群、集群管理以及常見問題的解決方案。通過本文，您將能夠成功安裝并管理一個 Kubernetes 集群。

Kubernetes 概述

Kubernetes 是一個用于自動化容器化應用程序部署、擴展和管理的開源平臺。它提供了一個強大的工具集，用于管理容器化應用程序的生命周期，包括自動部署、自動擴展、負載均衡、存儲管理、自動修復等。

Kubernetes 的核心概念包括：

• Pod: Kubernetes 中的最小部署單元，通常包含一個或多個容器。
• Node: Kubernetes 集群中的工作節點，可以是物理機或虛擬機。
• Cluster: 由多個 Node 組成的 Kubernetes 集群。
• Service: 用于定義一組 Pod 的訪問策略，通常用于負載均衡。
• Namespace: 用于將 Kubernetes 資源劃分為不同的邏輯組。
• Deployment: 用于定義 Pod 的部署策略，支持滾動更新和回滾。
• ConfigMap 和 Secret: 用于管理應用程序的配置和敏感信息。

Kubernetes 提供了豐富的 API 和命令行工具，使得用戶可以輕松地管理和操作容器化應用程序。

安裝前的準備

在安裝 Kubernetes 之前，需要確保系統滿足一定的要求，并進行必要的環境準備和網絡配置。

系統要求

Kubernetes 對系統的要求如下：

• 操作系統: 支持的操作系統包括 Ubuntu、CentOS、Debian、Fedora 等。本文以 Ubuntu 20.04 為例。
• CPU: 至少 2 核 CPU。
• 內存: 至少 2 GB RAM。
• 磁盤空間: 至少 20 GB 可用磁盤空間。
• 網絡: 所有節點之間需要能夠互相通信，建議使用私有網絡。

環境準備

在安裝 Kubernetes 之前，需要確保所有節點的環境一致，并進行必要的配置。

1. 更新系統: 確保所有節點的系統是最新的。

   sudo apt update
   sudo apt upgrade -y

1. 禁用交換分區: Kubernetes 不支持交換分區，需要禁用。

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

1. 設置主機名: 為每個節點設置唯一的主機名。

   sudo hostnamectl set-hostname <hostname>

1. 配置 hosts 文件: 確保所有節點的主機名和 IP 地址映射正確。

   sudo vi /etc/hosts

添加如下內容：

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

1. 安裝必要的工具: 安裝 curl、wget 等常用工具。

   sudo apt install -y curl wget

網絡配置

Kubernetes 集群中的節點需要能夠互相通信，因此需要配置網絡。

1. 配置防火墻: 確保防火墻允許 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. 配置網絡插件: Kubernetes 支持多種網絡插件，如 Calico、Flannel、Weave 等。本文以 Calico 為例。

   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

安裝 Kubernetes

在完成安裝前的準備后，可以開始安裝 Kubernetes。Kubernetes 的安裝過程包括安裝 Docker、安裝 kubeadm、kubelet 和 kubectl、初始化 Kubernetes 集群、加入工作節點以及安裝網絡插件。

安裝 Docker

Kubernetes 使用 Docker 作為容器運行時，因此需要先安裝 Docker。

1. 安裝 Docker: 使用官方腳本安裝 Docker。

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

1. 啟動并啟用 Docker: 啟動 Docker 服務并設置為開機自啟。

   sudo systemctl start docker
   sudo systemctl enable docker

1. 配置 Docker: 配置 Docker 使用 systemd 作為 cgroup 驅動。

   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

安裝 kubeadm、kubelet 和 kubectl

kubeadm 是 Kubernetes 的安裝工具，kubelet 是 Kubernetes 的節點代理，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. 安裝 kubeadm、kubelet 和 kubectl: 安裝 Kubernetes 的工具。

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

1. 啟動并啟用 kubelet: 啟動 kubelet 服務并設置為開機自啟。

   sudo systemctl start kubelet
   sudo systemctl enable kubelet

初始化 Kubernetes 集群

在 Master 節點上初始化 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，會輸出加入集群的命令，類似于：

   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. 檢查集群狀態: 使用 kubectl 檢查集群狀態。

   kubectl get nodes

此時，Master 節點的狀態應為 NotReady，因為尚未安裝網絡插件。

加入工作節點

在工作節點上執行加入集群的命令。

1. 加入集群: 在工作節點上執行初始化時輸出的加入集群命令。

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

1. 檢查節點狀態: 在 Master 節點上使用 kubectl 檢查節點狀態。

   kubectl get nodes

此時，所有節點的狀態應為 NotReady，因為尚未安裝網絡插件。

安裝網絡插件

Kubernetes 需要網絡插件來實現 Pod 之間的通信。本文以 Calico 為例。

1. 安裝 Calico: 使用 kubectl 安裝 Calico。

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

1. 檢查網絡插件狀態: 使用 kubectl 檢查網絡插件狀態。

   kubectl get pods -n kube-system

等待所有 Pod 的狀態變為 Running。

1. 檢查節點狀態: 再次檢查節點狀態。

   kubectl get nodes

此時，所有節點的狀態應為 Ready。

驗證 Kubernetes 集群

在完成 Kubernetes 的安裝后，需要驗證集群是否正常工作。

檢查節點狀態

使用 kubectl 檢查節點狀態。

kubectl get nodes

所有節點的狀態應為 Ready。

部署測試應用

部署一個簡單的測試應用，驗證集群是否正常工作。

1. 創建 Deployment: 創建一個 Nginx 的 Deployment。

   kubectl create deployment nginx --image=nginx

1. 暴露 Service: 將 Nginx 暴露為 Service。

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

1. 檢查 Pod 狀態: 使用 kubectl 檢查 Pod 狀態。

   kubectl get pods

等待 Pod 的狀態變為 Running。

1. 訪問 Nginx: 使用 curl 訪問 Nginx。

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

應返回 Nginx 的歡迎頁面。

Kubernetes 集群管理

在 Kubernetes 集群運行后，需要進行日常的管理和維護，包括升級 Kubernetes、備份和恢復、監控和日志等。

升級 Kubernetes

Kubernetes 的升級過程包括升級 kubeadm、kubelet 和 kubectl，以及升級集群。

1. 升級 kubeadm: 升級 kubeadm。

   sudo apt update
   sudo apt install -y kubeadm

1. 升級 Master 節點: 在 Master 節點上執行升級。

   sudo kubeadm upgrade apply <version>

1. 升級 kubelet 和 kubectl: 升級 kubelet 和 kubectl。

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

1. 升級工作節點: 在工作節點上執行升級。

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

備份和恢復

Kubernetes 集群的備份和恢復是確保數據安全的重要步驟。

1. 備份 etcd: 備份 etcd 數據。

   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. 恢復 etcd: 恢復 etcd 數據。

   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

監控和日志

Kubernetes 提供了豐富的監控和日志工具，幫助用戶了解集群的運行狀態。

1. 安裝 Metrics Server: 安裝 Metrics Server 以監控集群資源使用情況。

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

1. 查看資源使用情況: 使用 kubectl 查看資源使用情況。

   kubectl top nodes
   kubectl top pods

1. 查看日志: 使用 kubectl 查看 Pod 的日志。

   kubectl logs <pod-name>

常見問題及解決方案

在安裝和管理 Kubernetes 集群的過程中，可能會遇到一些常見問題。以下是一些常見問題及解決方案。

1. 節點狀態為 NotReady: 可能是網絡插件未正確安裝。檢查網絡插件的狀態，并重新安裝。

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

1. Pod 無法啟動: 可能是資源不足或配置錯誤。檢查 Pod 的事件日志，調整資源配置。

   kubectl describe pod <pod-name>

1. kubectl 無法連接集群: 可能是配置文件錯誤。檢查 ~/.kube/config 文件，確保配置正確。

   cat ~/.kube/config

1. etcd 數據損壞: 可能是 etcd 數據損壞。使用備份恢復 etcd 數據。

   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

總結

本文詳細介紹了如何安裝 Kubernetes，包括安裝前的準備、安裝步驟、驗證集群、集群管理以及常見問題的解決方案。通過本文，您應該能夠成功安裝并管理一個 Kubernetes 集群。Kubernetes 提供了強大的工具來管理容器化應用程序的生命周期，幫助您實現應用程序的自動化部署、擴展和管理。希望本文對您有所幫助，祝您在 Kubernetes 的世界中探索更多可能性！