K8s搭建集群
在部署应用程序的方式上，主要经历了三个时代：传统部署：互联网早期，会直接将应用程序部署在物理机上优点：简单，不需要其它技术的参与缺点：不能为应用程序定义资源使用边界，很难合理地分配计算资源，而且程序之间容易产生影响虚拟化部署：可以在一台物理机上运行多个虚拟机，每个虚拟机都是独立的一个环境优点：程序环境不会相互产生影响，提供了一定程度的安全性缺点：增加了操作系统，浪费了部分资源容器化部署：与虚拟化类
目录
1.Kubernetes介绍
1.1应用部署方式演变
在部署应用程序的方式上，主要经历了三个时代：
- 传统部署：互联网早期，会直接将应用程序部署在物理机上
优点：简单，不需要其它技术的参与
缺点：不能为应用程序定义资源使用边界，很难合理地分配计算资源，而且程序之间容易产生影响- 虚拟化部署：可以在一台物理机上运行多个虚拟机，每个虚拟机都是独立的一个环境
优点：程序环境不会相互产生影响，提供了一定程度的安全性
缺点：增加了操作系统，浪费了部分资源- 容器化部署：与虚拟化类似，但是共享了操作系统
优点：
可以保证每个容器拥有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等
运行应用程序所需要的资源都被容器包装，并和底层基础架构解耦
容器化的应用程序可以跨云服务商、跨Linux操作系统发行版进行部署
容器化部署方式给带来很多的便利，但是也会出现一些问题，比如说：
- 一个容器故障停机了，怎么样让另外一个容器立刻启动去替补停机的容器
- 当并发访问量变大的时候，怎么样做到横向扩展容器数量
这些容器管理的问题统称为容器编排问题，为了解决这些容器编排问题，就产生了一些容器编排的软件：
- Swarm：Docker自己的容器编排工具
- Kubernetes：Google开源的的容器编排工具
- Mesos：Apache的一个资源统一管控的工具，需要和Marathon结合使用
1.2 kubernetes简介
kubernetes，是一个全新的基于容器技术的分布式架构领先方案，是谷歌严格保密十几年的秘密武器----Borg系统的一个开源版本，于2014年9月发布第一个版本，2015年7月发布第一个正式版本。
kubernetes的本质是一组服务器集群，它可以在集群的每个节点上运行特定的程序，来对节点中的容器进行管理。目的是实现资源管理的自动化，主要提供了如下的主要功能：
- 自我修复：一旦某一个容器崩溃，能够在1秒中左右迅速启动新的容器
- 存储编排：可以根据容器自身的需求自动创建存储卷
- 版本回退：如果发现新发布的程序版本有问题，可以立即回退到原来的版本
- 负载均衡：如果一个服务起动了多个容器，能够自动实现请求的负载均衡
- 服务发现：服务可以通过自动发现的形式找到它所依赖的服务
- 弹性伸缩：可以根据需要，自动对集群中正在运行的容器数量进行调整
1.3 kubernetes组件
一个kubernetes集群主要是由控制节点(master)、**工作节点(node)**构成，每个节点上都会安装不同的组件。
master：集群的控制平面，负责集群的决策 ( 管理 )
- ApiServer : 资源操作的唯一入口，接收用户输入的命令，提供认证、授权、API注册和发现等机制
- Etcd ：负责存储集群中各种资源对象的信息
- ControllerManager : 负责维护集群的状态，比如程序部署安排、故障检测、自动扩展、滚动更新等
- Scheduler : 负责集群资源调度，按照预定的调度策略将Pod调度到相应的node节点上
node：集群的数据平面，负责为容器提供运行环境 ( 干活 )
- Kubelet : 负责维护容器的生命周期，即通过控制docker，来创建、更新、销毁容器
- Docker : 负责节点上容器的各种操作
- KubeProxy : 负责提供集群内部的服务发现和负载均衡
下面，以部署一个nginx服务来说明kubernetes系统各个组件调用关系：
- 首先要明确，一旦kubernetes环境启动之后，master和node都会将自身的信息存储到etcd数据库中
- 一个nginx服务就运行了，如果需要访问nginx，就需要通过kube-proxy来对pod产生访问的代理
- kubelet接收到指令后，会通知docker，然后由docker来启动一个nginx的podpod是kubernetes的最小操作单元，容器必须跑在pod中至此，
- apiServer调用controller-manager去调度Node节点安装nginx服务
- apiServer组件会调用scheduler组件来决定到底应该把这个服务安装到哪个node节点上在此时，它会从etcd中读取各个node节点的信息，然后按照一定的算法进行选择，并将结果告知apiServer
- 一个nginx服务的安装请求会首先被发送到master节点的apiServer组件
这样，外界用户就可以访问集群中的nginx服务了
1.4 kubernetes概念
- Master：集群控制节点，每个集群需要至少一个master节点负责集群的管控
- NameSpace：命名空间，用来隔离pod的运行环境
- Label：标签，用于对pod进行分类，同一类pod会拥有相同的标签
- Service：pod对外服务的统一入口，下面可以维护者同一类的多个pod
- Controller：控制器，通过它来实现对pod的管理，比如启动pod、停止pod、伸缩pod的数量等等
- Pod：kubernetes的最小控制单元，容器都是运行在pod中的，一个pod中可以有1个或者多个容器
- Node：工作负载节点，由master分配容器到这些node工作节点上，然后node节点上的docker负责容器的运行
2. Kubernetes集群环境搭建
2.1 前置知识点
目前生产部署Kubernetes 集群主要有两种方式：
kubeadm
Kubeadm 是一个K8s 部署工具，提供kubeadm init 和kubeadm join，用于快速部署Kubernetes 集群。 官方地址：https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/
二进制包
从github 下载发行版的二进制包，手动部署每个组件，组成Kubernetes 集群。 Kubeadm 降低部署门槛，但屏蔽了很多细节，遇到问题很难排查。如果想更容易可控，推荐使用二进制包部署Kubernetes 集群，虽然手动部署麻烦点，期间可以学习很多工作原理，也利于后期维护。
2.2 kubeadm 部署方式介绍
kubeadm 是官方社区推出的一个用于快速部署kubernetes 集群的工具，这个工具能通过两条指令完成一个kubernetes 集群的部署：
- 创建一个Master 节点kubeadm init
- 将Node 节点加入到当前集群中$ kubeadm join
2.3 安装要求
在开始之前，部署Kubernetes 集群机器需要满足以下几个条件：
- 一台或多台机器，操作系统CentOS7.x-86_x64
- 禁止swap 分区
- 可以访问外网，需要拉取镜像
- 集群中所有机器之间网络互通
- 硬件配置：2GB 或更多RAM，2 个CPU 或更多CPU，硬盘30GB 或更多
2.4 最终目标
- 在所有节点上安装Docker 和kubeadm
- 部署Dashboard Web 页面，可视化查看Kubernetes 资源
- 部署Kubernetes Node，将节点加入Kubernetes 集群中
- 部署容器网络插件
- 部署Kubernetes Master
2.5 准备环境
| 角色 | IP地址 | 组件 |
| my-master01 | 192.168.10.130 | docker，kubectl，kubeadm，kubelet |
| my-node1 | 192.168.10.131 | docker，kubectl，kubeadm，kubelet |
| my-node2 | 192.168.10.132 | docker，kubectl，kubeadm，kubelet |
2.6 环境初始化
2.6.1 检查操作系统的版本
# 此方式下安装kubernetes集群要求Centos版本要在7.5或之上
cat /etc/redhat-release
2.6.2 主机名解析
为了方便集群节点间的直接调用，在这个配置一下主机名解析，企业中推荐使用内部DNS服务器
# 主机名成解析 编辑三台服务器的/etc/hosts文件，添加下面内容
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.10.130 my-master1
192.168.10.131 my-node1
192.168.10.132 my-node2
EOF2.6.3 时间同步
kubernetes要求集群中的节点时间必须精确一直
企业中建议配置内部的会见同步服务器
# 时间同步
yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com2.6.4 关闭防火墙
# 关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld2.6.5 关闭selinux
# 关闭
selinux sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config # 永久
setenforce 0 # 临时2.6.6 禁用swap分区
swap分区指的是虚拟内存分区，它的作用是物理内存使用完，之后将磁盘空间虚拟成内存来使用，启用swap设备会对系统的性能产生非常负面的影响，因此kubernetes要求每个节点都要禁用swap设备，但是如果因为某些原因确实不能关闭swap分区，就需要在集群安装过程中通过明确的参数进行配置说明
第一种：
# 关闭swap
swapoff -a # 临时
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab # 永久
# 关闭完swap后，一定要重启一下虚拟机！！！
第二种：
# 编辑分区配置文件/etc/fstab，注释掉swap分区一行
# 注意修改完毕之后需要重启linux服务
vim /etc/fstab
注释掉 /dev/mapper/centos-swap swap
# /dev/mapper/centos-swap swap2.6.7 修改linux的内核参数
# 修改linux的内核采纳数，添加网桥过滤和地址转发功能
# 编辑/etc/sysctl.d/k8s.conf文件，
添加如下配置：
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.ipv4.ip_forward = 1
命令：
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.ipv4.ip_forward = 1
EOF2.6.8 安装docker（点击）
基于文档中的安装 Docker 文件进行安装
# 配置关闭 Docker 的 cgroups，修改 /etc/docker/daemon.json，
加入以下内容
"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"]
# 重启 docker
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker2.6.9 安装Kubernetes组件
# 1、由于kubernetes的镜像在国外，速度比较慢，这里切换成国内的镜像源
# 2、编辑/etc/yum.repos.d/kubernetes.repo,
添加下面的配置
cat > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo << EOF
[kubernetes] name=Kubernetes baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF
# 3、安装kubeadm、kubelet和kubectl
yum install -y kubelet-1.23.6 kubeadm-1.23.6 kubectl-1.23.6
# 4、设置kubelet开机自启
systemctl enable kubelet2.6.10 集群初始化
下面的操作只需要在master节点上执行即可
kubeadm init \
--apiserver-advertise-address=192.168.10.130 \
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
--kubernetes-version v1.23.6 \
--service-cidr=10.96.0.0/12 \
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16
返回参数： kubeadm join 192.168.10.130:6443 --token 697vj7.0mjbgkupjomaaqzi \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:041ab8b8a1f95b9e6e98289e3a0eb8488a2a5df3fcfb5caf598fe9c280d37a9e
# 创建必要文件
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config下面的操作只需要在node节点上执行即可
kubeadm join 192.168.10.130:6443 --token 697vj7.0mjbgkupjomaaqzi --discovery-token-ca-cert-hash sha256:041ab8b8a1f95b9e6e98289e3a0eb8488a2a5df3fcfb5caf598fe9c280d37a9e
分别在 my-node1 和 my-node2 执行
# 下方命令可以在 my-master1 控制台初始化成功后复制 join 命令
kubeadm join 192.168.10.130:6443 --token 697vj7.0mjbgkupjomaaqzi --discovery-token-ca-cert-hash sha256:041ab8b8a1f95b9e6e98289e3a0eb8488a2a5df3fcfb5caf598fe9c280d37a9e
# 如果初始化的 token 不小心清空了，可以通过如下命令获取或者重新申请
# 如果 token 已经过期，就重新申请
kubeadm token create
# token 没有过期可以通过如下命令获取
kubeadm token list
# 获取 --discovery-token-ca-cert-hash 值，得到值后需要在前面拼接上 sha256:
openssl x509 -pubkey -in /etc/kubernetes/pki/ca.crt | openssl rsa -pubin -outform der 2>/dev/null | \ openssl dgst -sha256 -hex | sed 's/^.* //'在master上查看节点信息(此时应该是NotReady)
原因是没下载全镜像
kubectl get pods -n kube-system
此时有一些镜像是pending
2.6.11部署CNI网络插件
# 在 master 节点上执行
# 下载 calico 配置文件，
可能会网络超时 curl https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml -O
# 修改 calico.yaml 文件中的 CALICO_IPV4POOL_CIDR 配置，修改为与初始化的 cidr 相同
# 修改 IP_AUTODETECTION_METHOD 下的网卡名称
# 删除镜像 docker.io/ 前缀，避免下载过慢导致失败
sed -i 's#docker.io/##g' calico.yaml
使用配置文件启动
calico.yaml kubectl apply -f calico.yaml等待它安装完毕 发现已经是 集群的状态已经是Ready
2.7 集群测试
2.7.1 创建一个nginx服务
kubectl create deployment nginx --image=nginx:1.14-alpine2.7.2 暴露端口
kubectl expose deploy nginx --port=80 --target-port=80 --type=NodePort2.7.3 查看服务
kubectl get pod,svc2.7.4 查看pod
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