1、Kubernetes 概述

Kubernetes 概述
Kubernetes源于希腊语，意为舵手，因为首尾字母中间正好有8个字母，简称为K8S。Kubernetes是当今最流行的开源容器管理平台,是 Google 发起并维护的基于 Docker 的开源容器集群管理系统。它是大名鼎鼎的Google Borg的开源版本。
K8s构建在 Docker 技术之上，为容器化的应用提供资源调度、部署运行、服务发现、扩容缩容、负载均衡等一套功能，因为容器本身就是可移植的，所以 Kubernetes 容器集群也能跑在私有云、公有云或者混合云上面。
Kubernetes的关键特性包括：
自动化装箱： 在不牺牲可用性的条件下，基于容器对资源的要求和约束自动部署容器。同时，为了提高利用率和节省更多资源，将关键和最佳工作量结合在一起。
自愈能力： 当容器失败时，会对容器进行重启；当所部署的Node节点有问题时，会对容器进行重新部署和重新调度；当容器未通过监控检查时，会关闭此容器；直到容器正常运行时，才会对外提供服务。
水平扩容： 通过简单的命令、用户界面或基于CPU的使用情况，能够对应用进行扩容和缩容。
服务发现和负载均衡：开发者不需要使用额外的服务发现机制，就能够基于Kubernetes进行服务发现和负载均衡。
自动发布和回滚：Kubernetes能够程序化的发布应用和相关的配置。如果发布有问题，Kubernetes将能够回归发生的变更。
保密和配置管理：在不需要重新构建镜像的情况下，可以部署和更新保密和应用配置。
存储编排： 自动挂接存储系统，这些存储系统可以来自于本地、公共云提供商（例如：GCP和AWS）、网络存储(例如：NFS、iSCSI、Gluster、Ceph、Cinder和Floker等)。

Kubernetes发展史

Kubernetes 在过去几年中一直是云计算领域最著名的开源项目之一。
从 2014 年开源，到如今成功从 CNCF 孵化，经过激烈竞争，最后，Kubernetes 力克 Docker Swarm 和 Apache Mesos。成了容器编排领域当之无愧的胜者。它背靠 Google 多年实践，实现了对即时部署、弹性伸缩、健康检查与高可用性（HA）系统的全部覆盖，能为生产完整生命周期保驾护航。
CNCF基金会（Cloud Native Computing Foundation）于 2015 年 7 月成立，隶属于 Linux 基金会，初衷围绕“云原生”服务云计算，致力于维护和集成开源技术，支持编排容器化微服务架构应用。
CNCF 包含很多明星项目，其中广为人知的有 Kubernetes、Prometheus 和目前炙手可热的 gRPC。
在刚开源的前两年，Kubernetes 只有五个主要版本。从 2017 年起，它相继推出 1.6、1.7、1.8、1.9，围绕稳定性、性能和平台的 cloud availability（云可用性） 做了改进。而在 2018 年，Kubernetes 更进一步，又进行了 4 次重大更新，在企业最关注的安全性和可扩展性上做了显著改善：
2018 年 3 月 27 日，Kubernetes v1.10 发布。此版本持续增强了 Kubernetes 的成熟性、可扩展性以及可插拔性，并在存储、安全、网络增强了其稳定性；
2018 年 6 月 28 日，Kubernetes v1.11 发布。此版本增强了网络功能、可扩展性与灵活性。Kubernetes 1.11 功能的更新为任何基础架构、云或内部部署都能嵌入到 Kubernetes 系统中增添了更多可能性；
2018 年 9 月 28 日，Kubernetes v1.12 发布。此版本新增了两个备受期待的功能，Kubelet TLS Bootstrap（自动实现签名证书的供应与分发）对 Azure 虚拟机规模集支持（并已达到 GA 阶段）。同时该版本在安全性和 Azure 等关键功能上作出了改进；
GA:General Availability,正式发布的版本，在国外都是用GA来说明release版本的。
2018 年 12 月 4 日，Kubernetes v1.13 发布。此版本是迄今为止发布时间最短的版本之一。这一周期的三个主要特性已逐渐过渡到 GA。此版本中的显着特征包括：使用 kubeadm 简化集群管理、Container Storage Interface（CSI）、以 CoreDNS 作为默认 DNS。
CoreDNS 解决了 kube-dns 存在的安全性和扩展性问题，把 Service 放在一个容器中完成，并用不同插件来复制（并增强）kube-dns 功能，为 Kubernetes 在网络安全方面的长期发展铺好了路。
2019年3月，Kubernetes v1.14版本发布，Kubernetes 1.14有31个增强功能：GA功能的10个，beta版12个，新增加功能7个。1.14版本主题是可扩展性，支持更多Kubernetes上的工作负载，其中三个主要功能正式推出，以及一个重要的安全功能转向beta。生产级别的Windows节点支持、Kubectl的更新允许开发人员以独立二进制文件的形式发布自己的自定义kubectl子命令、持久化本地Volumes已经GA、PID限制升级为Beta阶段。

### 一些核心组件后续再写，这里直接做基于kubeadm的k8s的集群安装了
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

#将一个 Node 节点加入到当前集群中
$ kubeadm join <Master节点的IP和端口 >

## 1. 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  （建议7.4x以上的，个人亲测7.4  7.7  7.8）
- 硬件配置：2GB或更多RAM，2个CPU或更多CPU，硬盘30GB或更多
- 集群中所有机器之间网络互通
- 可以访问外网，需要拉取镜像
- 禁止swap分区

角色	IP
k8s-master	192.168.59.204
k8s-node1	192.168.59.205
k8s-node2	192.168.59.206

关闭防火墙：
$ systemctl stop firewalld
$ systemctl disable firewalld

关闭selinux：
$ sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config  # 永久
$ setenforce 0  # 临时

关闭swap：
$ swapoff -a  # 临时
$ vim /etc/fstab  # 永久

设置主机名：
$ hostnamectl set-hostname <hostname>

在master添加hosts：
$ cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.59.204 k8s-master
192.168.59.205 k8s-node1
192.168.59.206 k8s-node2
EOF

将桥接的IPv4流量传递到iptables的链：
$ cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
$ sysctl --system  # 生效

时间同步：
$ yum install ntpdate -y
$ ntpdate time.windows.com

3. 安装Docker/kubeadm/kubelet【所有节点】

Kubernetes默认CRI（容器运行时）为Docker，因此先安装Docker。

3.1 安装Docker

$ wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
$ yum -y install docker-ce
$ systemctl enable docker && systemctl start docker

配置镜像下载加速器：

$ cat > /etc/docker/daemon.json << EOF
{
  "registry-mirrors": ["https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
$ systemctl restart docker
$ docker info

3.2 添加阿里云YUM软件源

$ 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

3.3 安装kubeadm，kubelet和kubectl

由于版本更新频繁，这里指定版本号部署：

$ yum install -y kubelet-1.19.0 kubeadm-1.19.0 kubectl-1.19.0
$ systemctl enable kubelet

4. 部署Kubernetes Master

https://kubernetes.io/zh/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm-init/#config-file

https://kubernetes.io/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/create-cluster-kubeadm/#initializing-your-control-plane-node

在192.168.59.204（Master）执行。

$ kubeadm init \
  --apiserver-advertise-address=192.168.59.204 \
  --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
  --kubernetes-version v1.19.0 \
  --service-cidr=10.96.0.0/12 \
  --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
  --ignore-preflight-errors=all

• –apiserver-advertise-address 集群通告地址
• –image-repository 由于默认拉取镜像地址k8s.gcr.io国内无法访问，这里指定阿里云镜像仓库地址
• –kubernetes-version K8s版本，与上面安装的一致
• –service-cidr 集群内部虚拟网络，Pod统一访问入口
• –pod-network-cidr Pod网络，，与下面部署的CNI网络组件yaml中保持一致

或者使用配置文件引导：

$ vi kubeadm.conf
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.19.0
imageRepository: registry.aliyuncs.com/google_containers 
networking:
  podSubnet: 10.244.0.0/16 
  serviceSubnet: 10.96.0.0/12 

$ kubeadm init --config kubeadm.conf --ignore-preflight-errors=all  

拷贝kubectl使用的连接k8s认证文件到默认路径：

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

$ kubectl get nodes
NAME         STATUS   ROLES    AGE   VERSION
k8s-master   Ready    master   2m   v1.19.0

5. 加入Kubernetes Node

在192.168.59.204/205（Node）执行。

向集群添加新节点，执行在kubeadm init输出的kubeadm join命令：

$ kubeadm join 192.168.59.204:6443 --token esce21.q6hetwm8si29qxwn \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:00603a05805807501d7181c3d60b478788408cfe6cedefedb1f97569708be9c5

默认token有效期为24小时，当过期之后，该token就不可用了。这时就需要重新创建token，操作如下：

$ kubeadm token create
$ kubeadm token list
$ openssl x509 -pubkey -in /etc/kubernetes/pki/ca.crt | openssl rsa -pubin -outform der 2>/dev/null | openssl dgst -sha256 -hex | sed 's/^.* //'
63bca849e0e01691ae14eab449570284f0c3ddeea590f8da988c07fe2729e924

$ kubeadm join 192.168.59.204:6443 --token nuja6n.o3jrhsffiqs9swnu --discovery-token-ca-cert-hash sha256:63bca849e0e01691ae14eab449570284f0c3ddeea590f8da988c07fe2729e924

或者直接命令快捷生成：kubeadm token create --print-join-command

https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm-join/

6. 部署容器网络（CNI）

https://kubernetes.io/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/create-cluster-kubeadm/#pod-network

注意：只需要部署下面其中一个，推荐Calico。

Calico是一个纯三层的数据中心网络方案，Calico支持广泛的平台，包括Kubernetes、OpenStack等。

Calico 在每一个计算节点利用 Linux Kernel 实现了一个高效的虚拟路由器（ vRouter） 来负责数据转发，而每个 vRouter 通过 BGP 协议负责把自己上运行的 workload 的路由信息向整个 Calico 网络内传播。

此外，Calico 项目还实现了 Kubernetes 网络策略，提供ACL功能。

https://docs.projectcalico.org/getting-started/kubernetes/quickstart

$ wget https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml

下载完后还需要修改里面定义Pod网络（CALICO_IPV4POOL_CIDR），与前面kubeadm init指定的一样

修改完后应用清单：

$ kubectl apply -f calico.yaml
$ kubectl get pods -n kube-system

7. 测试kubernetes集群

• 验证Pod工作
• 验证Pod网络通信
• 验证DNS解析

在Kubernetes集群中创建一个pod，验证是否正常运行：

$ kubectl create deployment nginx --image=nginx
$ kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort
$ kubectl get pod,svc

访问地址：http://NodeIP:Port

8. 部署 Dashboard

$ wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.0.3/aio/deploy/recommended.yaml

默认Dashboard只能集群内部访问，修改Service为NodePort类型，暴露到外部：

$ vi recommended.yaml
...
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  ports:
    - port: 443
      targetPort: 8443
      nodePort: 30001
  selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  type: NodePort
...
$ kubectl apply -f recommended.yaml
$ kubectl get pods -n kubernetes-dashboard
NAME                                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
dashboard-metrics-scraper-6b4884c9d5-gl8nr   1/1     Running   0          13m
kubernetes-dashboard-7f99b75bf4-89cds        1/1     Running   0          13m

访问地址：https://NodeIP:30001

点高级

创建service account并绑定默认cluster-admin管理员集群角色：

# 创建用户
$ kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kube-system
# 用户授权
$ kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard-admin
# 获取用户Token
$ kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk '/dashboard-admin/{print $1}')

使用输出的token登录Dashboard。

ok!
ps:我近几个月一直在学习docker和kubernetes，特别鸣谢阿良。。
会一直写关于kubernetes的文档的，人在努力学中，欢迎有人进行学术交流，
QQ：3274280284