【Kubernetes】k8s入门及使用（从零开始做实例）
总之，Pod 的启动流程是一个复杂的过程，涉及到 Pod 的创建、调度、容器创建、生命周期管理、容器状态监控和清理等多个方面。副本控制器replicaSet(rs)： 作用就是监控pod副本的数量，如果某个node节点挂了，这个节点上的pod也会挂了，这个时候，副本控制器就会在其他的node节点上启动新的pod，数量总数达到副本控制器当时设置的数量。如果 Pod 包含多个容器，则会依次创建每个容器
目录
1. 需求分析
1.1 选择安装方式
1.minikube
2.使用kubeadm 是k8s官方推荐的安装k8s的方式 (推荐)
3.二进制安装
4.第3方的部署工具： rancher等
今天我们选择比较具有实用性的kubeadm的方式进行k8s的安装和部署。
1.2 集群的架构
1.单master多node
2.多master多node ——高可用（ 3个master 3个node 1台负载均衡（nginx））
介于个人的硬件配置限制，今天进行第1种架构，希望以后有机会有能力和资源，我再来玩第二种架构。
1.3 实验环境
软件： CentOS 7.9 、Docker
硬件：2G/2C
1个master，2个node
2. 详细安装步骤（每台机器都要做！）
2.1 准备好三台虚拟机
1.重新创建虚拟机（可以先创建一台，再以此克隆两台，注意改名字）
2.配置静态ip
配置ip地址：vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
配置好后，刷新网络服务：service network restart
3.改名字
hostnamectl set-hostname xxx
su - root
xxx：名字
su - root：重新登陆，切换刷新名字
jdmaster 192.168.1.7
jdnode-1 192.168.1.8
jdnode-2 192.168.1.9
使用固定的ip地址，防止后面因为ip地址的变化，导致整个集群异常。
2.2 关闭selinux和firewalld
1.这些步骤三台机器都是相同的，所以用XShell登入后，用一个工具，提高我们的操作效率（只需要在一台机器输入指令即可使三台机器执行相关指令）
2.关闭selinux和firewalld：
(1).永久关闭selinux：
vim /etc/selinux/config
SELINUX=disabled
(2).临时关闭selinux
setenforce 0
(3).关闭防火墙：
service firewalld stop
systemctl disable firewalld
(4).顺便升级下所有的能升级的软件,提高系统的安全性
yum update -y
2.3 安装Docker
1.安装yum相关的工具，下载docker-ce.repo文件，执行以下命令
yum remove docker \
docker-client \
docker-client-latest \
docker-common \
docker-latest \
docker-latest-logrotate \
docker-logrotate \
docker-engine
yum install -y yum-utils -y
yum-config-manager \
--add-repo \
https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
2.安装docker-ce软件
执行：
yum install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-compose-plugin -y
小讲解：
container engine 容器引擎
docker是一个容器管理的软件
docker-ce 是服务器端软件 server
docker-ce-cli 是客户端软件 client
docker-compose-plugin是compose插件，用来批量启动很多容器，在单台机器上 containerd.io 底层用来启动容器的
3.检查安装是否成功
[root@jdmaster ~]# docker version
Client: Docker Engine - Community
Version: 23.0.1
API version: 1.42
Go version: go1.19.5
Git commit: a5ee5b1
Built: Thu Feb 9 19:51:00 2023
OS/Arch: linux/amd64
Context: default
Cannot connect to the Docker daemon at unix:///var/run/docker.sock. Is the docker daemon running?
4.启动docker服务
启动：
systemctl start docker
通过查看进程，看看是否启动成功：
[root@jdmaster ~]# ps aux|grep docker
root 32922 0.1 2.6 1101972 50000 ? Ssl 15:39 0:00 /usr/bin/dockerd -H fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock
root 33051 0.0 0.0 112824 984 pts/0 S+ 15:41 0:00 grep --color=auto docker
5.设置docker服务开机启动
[root@jdmaster ~]# systemctl enable docker
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/docker.service to /usr/lib/systemd/system/docker.service.
2.4 配置Docker使用systemd作为默认Cgroup驱动
每台服务器上都要操作，master和node上都要操作执行下面的脚本，会产生 /etc/docker/daemon.json文件。
执行：
cat <<EOF > /etc/docker/daemon.json
{
"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"]
}
EOF
重启docker：
[root@jdnode-1 ~]# systemctl restart docker
查看：
[root@jdnode-1 ~]# cd /etc/docker
[root@jdnode-1 docker]# ls
daemon.json
2.5 关闭swap分区
因为k8s不想使用swap分区来存储数据，使用swap会降低性能。
swapoff -a # 临时关闭
执行：
永久修改：
方法1：
sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab
方法2：修改/etc/fstab，把SWAP那一行注释即可。
2.6 修改hosts文件
执行：
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.1.7 jdmaster
192.168.1.8 jdnode-1
192.168.1.9 jdnode-2
EOF
[root@jdmaster docker]# cat /etc/hosts
127.0.0.1 localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1 localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
192.168.1.7 jdmaster
192.168.1.8 jdnode-1
192.168.1.9 jdnode-2
2.7 修改内核参数
修改内核参数，每台机器上（master和node），永久修改 追加到内核会读取的参数文件里。
执行：
cat <<EOF >>/etc/sysctl.conf
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.ipv4.ip_nonlocal_bind = 1
net.ipv4.ip_forward = 1
vm.swappiness=0
EOF
让内核重新读取数据，加载生效
执行：
sysctl -p
2.8 安装kubeadm,kubelet和kubectl
集群里的每台服务器都需要安装。
kubeadm --》k8s的管理程序–》在master上运行的–》建立整个k8s集群，背后是执行了大量的脚本，帮助我们去启动k8s。
kubelet --》在node节点上用来管理容器的–》管理docker，告诉docker程序去启动容器。管理docker容器的，告诉docker程序去启动pod 一个在集群中每个节点（node）上运行的代理。它保证容器（containers）都 运行在 Pod 中。
kubectl–》在master上用来给node节点发号施令的程序，用来控制node节点的，告诉它们做什么事情的，是命令行操作的工具
2.8.1 添加kubernetes YUM软件源
执行：
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
2.8.2 安装并指定版本
最好指定版本，因为1.24的版本默认的容器运行时环境不是docker了。
yum install -y kubelet-1.23.6 kubeadm-1.23.6 kubectl-1.23.6
2.8.3 设置开机自启
因为kubelet是k8s在node节点上的代理，必须开机要运行的。
systemctl enable kubelet
3. 部署Kubernetes Master
3.1 准备coredns:1.8.4的镜像
提前准备coredns:1.8.4的镜像，后面需要使用,需要在每台机器上下载镜像。
执行以下两条命令：
[root@jdmaster docker]# docker pull coredns/coredns:1.8.4
[root@jdmaster docker]# docker tag coredns/coredns:1.8.4 registry.aliyuncs.com/google_containers/coredns:v1.8.4
3.2 初始化
1.初始化操作只在master服务器上执行！！！
执行：
kubeadm init \
--apiserver-advertise-address=192.168.1.7 \
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
--service-cidr=10.1.0.0/16 \
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16
小讲解：
192.168.1.7 是master的ip。
–service-cidr string
（Use alternative range of IP address for service VIPs. ）(default “10.96.0.0/12”) 服务发布暴露–》dnat
–pod-network-cidr string
（ Specify range of IP addresses for the pod network. If set, the control plane will automatically allocate CIDRs for every node.）
2.完成初始化的新建文件和目录的操作，在master上完成。
耐心吧等几分钟，装好之后，按照提示：
执行这三条命令：
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
[root@jdmaster docker]# mkdir -p $HOME/.kube
[root@jdmaster docker]# sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
[root@jdmaster docker]# sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
4. node节点部署
1.测试node节点能否和master通信：
[root@jdnode-1 docker]# ping jdmaster
PING jdmaster (192.168.1.7) 56(84) bytes of data.
64 bytes from jdmaster (192.168.1.7): icmp_seq=1 ttl=64 time=1.00 ms
64 bytes from jdmaster (192.168.1.7): icmp_seq=2 ttl=64 time=1.59 ms
64 bytes from jdmaster (192.168.1.7): icmp_seq=3 ttl=64 time=1.87 ms
^C
--- jdmaster ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2004ms
rtt min/avg/max/mdev = 1.005/1.492/1.875/0.365 ms
2.执行：
[root@jdnode-1 docker]# kubeadm join 192.168.1.7:6443 --token xv2cjr.d0win422go1bf2km \
> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:7a2c5fcf9acd321a0bccd13333e3430004e158988b272b60459b1cf6ed48dea0
[preflight] Running pre-flight checks
[WARNING SystemVerification]: this Docker version is not on the list of validated versions: 23.0.1. Latest validated version: 20.10
[preflight] Reading configuration from the cluster...
[preflight] FYI: You can look at this config file with 'kubectl -n kube-system get cm kubeadm-config -o yaml'
[kubelet-start] Writing kubelet configuration to file "/var/lib/kubelet/config.yaml"
[kubelet-start] Writing kubelet environment file with flags to file "/var/lib/kubelet/kubeadm-flags.env"
[kubelet-start] Starting the kubelet
[kubelet-start] Waiting for the kubelet to perform the TLS Bootstrap...
This node has joined the cluster:
* Certificate signing request was sent to apiserver and a response was received.
* The Kubelet was informed of the new secure connection details.
Run 'kubectl get nodes' on the control-plane to see this node join the cluster.
3.所有的node节点都需要加入到k8s集群里，查看集群里的机器：
[root@jdmaster docker]# kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
jdmaster NotReady control-plane,master 15m v1.23.6
jdnode-1 NotReady <none> 2m33s v1.23.6
jdnode-2 NotReady <none> 2m33s v1.23.6
NotReady 说明master和node节点之间的通信还是有问题的，容器之间通信还没有准备好
5. 安装网络插件flannel(在master节点执行)
网络插件flannel实现master上的pod和node节点上的pod之间通信。
k8s里的网络插件：作用就是实现不同的宿主机之间的pod的通信
1.flannel—overlay
2.calico
注意：k8s在不停的升级更新，我们所使用的组件也需要使用比较新的版本，不然会导致安装和使用的过程出现异常！！！
需要索要kube-flannel.yaml 配置文件，代码太长。下载最新版本的flannel网络插件：https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
执行：
kubectl apply -f kube-flannel.yml
过程：
[root@jdmaster ~]# kubectl apply -f kube-flannel.yml
namespace/kube-flannel created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/flannel created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/flannel created
serviceaccount/flannel created
configmap/kube-flannel-cfg created
daemonset.apps/kube-flannel-ds created
root@jdmaster ~]# kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
jdmaster Ready control-plane,master 140m v1.23.6
jdnode-1 Ready <none> 127m v1.23.6
jdnode-2 Ready <none> 127m v1.23.6
[root@jdmaster ~]# kubectl get ns
NAME STATUS AGE
default Active 140m
kube-flannel Active 81s
kube-node-lease Active 140m
kube-public Active 140m
kube-system Active 140m
[root@jdmaster ~]# kubectl get pod -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
coredns-6d8c4cb4d-cdvnk 0/1 ContainerCreating 0 140m
coredns-6d8c4cb4d-s6tjq 0/1 ContainerCreating 0 140m
etcd-jdmaster 1/1 Running 0 140m
kube-apiserver-jdmaster 1/1 Running 0 140m
kube-controller-manager-jdmaster 1/1 Running 0 140m
kube-proxy-6k7r8 1/1 Running 0 127m
kube-proxy-jplmn 1/1 Running 0 140m
kube-proxy-pdjqm 1/1 Running 0 127m
kube-scheduler-jdmaster 1/1 Running 0 140m
[root@jdmaster ~]# kubectl get pod -n kube-flannel
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
kube-flannel-ds-9h229 0/1 Init:1/2 0 50s
kube-flannel-ds-x44k8 0/1 Init:1/2 0 50s
kube-flannel-ds-zh298 0/1 Init:1/2 0 50s
[root@jdmaster ~]# kubectl get pod -n kube-flannel -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
kube-flannel-ds-9h229 1/1 Running 0 5m4s 192.168.1.7 jdmaster <none> <none>
kube-flannel-ds-x44k8 1/1 Running 0 5m4s 192.168.1.9 jdnode-2 <none> <none>
kube-flannel-ds-zh298 1/1 Running 0 5m4s 192.168.1.8 jdnode-1 <none> <none>
命名空间： namespace 用来做资源隔离的
default 是默认存放业务pod的，业务pod在创建的时候，可以自己去指定到那个命名空间，如果不指定就会在default
6 使用pod
6.1 使用pod(一)
deployment 控制器：专门负责在k8s里安装部署pod。
kubectl create deployment 创建部署控制器：
举个栗子：
kubectl create deployment k8s-nginx --image=nginx -r 8
k8s-nginx 是控制器的名字
–image=nginx 指定控制器去启动pod使用的镜像
-r 8 启动8个nginx的pod
-r, --replicas=1: Number of replicas to create. Default is 1.
副本控制器replicaSet(rs)： 作用就是监控pod副本的数量，如果某个node节点挂了，这个节点上的pod也会挂了，这个时候，副本控制器就会在其他的node节点上启动新的pod，数量总数达到副本控制器当时设置的数量 。即，高可用。
[root@jdmaster ~]# kubectl create deployment k8s-nginx --image=nginx -r 4
deployment.apps/k8s-nginx created
[root@jdmaster ~]# kubectl get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
k8s-nginx-6d779d947c-6ndll 1/1 Running 0 26s 10.244.1.5 jdnode-2 <none> <none>
k8s-nginx-6d779d947c-f2ngw 1/1 Running 0 26s 10.244.1.6 jdnode-2 <none> <none>
k8s-nginx-6d779d947c-jhl5t 1/1 Running 0 26s 10.244.2.5 jdnode-1 <none> <none>
k8s-nginx-6d779d947c-xzm9x 1/1 Running 0 26s 10.244.2.4 jdnode-1 <none> <none>
若要删除pod：
[root@scmaster flannel]# kubectl delete deployment k8s-nginx
deployment.apps "k8s-nginx" deleted
[root@scmaster flannel]# kubectl get pod
No resources found in default namespace.
[root@scmaster flannel]#
6.2 使用pod（二）
一个简单示例
[root@jdmaster pod]# vim nginx.yaml
内容如下:
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: jdnginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.14.2
ports:
- containerPort: 80
启动pod：
[root@jdmaster pod]# kubectl apply -f nginx.yaml
pod/jdnginx created
[root@jdmaster pod]# kubectl get pod -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
jdnginx 1/1 Running 0 2m8s 10.244.2.6 jdnode-1 <none> <none>
进入容器内部：
[root@jdmaster pod]# kubectl exec -it jdnginx -- bash
root@jdnginx:/#
root@jdnginx:/# exit
exit
7. 流程详解
Pod 是 Kubernetes 中最小的可部署单元，通常包含一个或多个容器。Pod 的启动流程通常可以分为以下几个步骤：
创建 Pod：通过 Kubernetes API 或命令行工具创建 Pod 对象，并指定 Pod 的名称、标签、容器等信息。
Pod 调度：Kubernetes 调度器会将 Pod 调度到集群中的某个节点上。调度器会考虑节点的资源、标签、Pod 的需求等因素，选择最合适的节点。
创建容器：一旦 Pod 被调度到节点上，Kubernetes 就会创建容器并启动应用程序。如果 Pod 包含多个容器，则会依次创建每个容器。
Pod 生命周期：Pod 有三种生命周期阶段，分别是 Pending、Running 和 Succeeded/Failed。在 Pending 阶段，Kubernetes 正在为 Pod 分配资源。在 Running 阶段，Pod 中的容器正在运行。在 Succeeded/Failed 阶段，Pod 中的所有容器已经完成或失败。
容器状态：在 Pod 运行期间，Kubernetes 会监控容器的状态，例如容器的运行状态、资源使用情况、日志输出等信息。如果容器出现故障或崩溃，Kubernetes 会自动重启容器。
Pod 清理：当一个 Pod 不再需要时，Kubernetes 会自动清理 Pod 对象及其关联的资源，例如容器、存储卷等。
总之，Pod 的启动流程是一个复杂的过程，涉及到 Pod 的创建、调度、容器创建、生命周期管理、容器状态监控和清理等多个方面。Kubernetes 提供了丰富的工具和功能，可以帮助用户轻松地管理和部署 Pod，提高应用程序的可用性和稳定性。
8. 可发布的案例（可访问的serevice）
启动pod，然后创建service发布出去
第一大步：
[root@jdmaster pod]# vim my_nginx.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: my-nginx
spec:
selector:
matchLabels:
run: my-nginx
replicas: 3
template:
metadata:
labels:
run: my-nginx
spec:
containers:
- name: my-nginx
image: nginx
ports:
- containerPort: 80
[root@jdmaster pod]# kubectl apply -f my_nginx.yaml
deployment.apps/my-nginx created
[root@jdmaster pod]# kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
jdnginx 1/1 Running 0 128m
k8s-nginx-6d779d947c-6ndll 1/1 Running 0 146m
k8s-nginx-6d779d947c-f2ngw 1/1 Running 0 146m
k8s-nginx-6d779d947c-jhl5t 1/1 Running 0 146m
k8s-nginx-6d779d947c-xzm9x 1/1 Running 0 146m
my-nginx-cf54cdbf7-4lcx4 1/1 Running 0 8s
my-nginx-cf54cdbf7-b6tw7 1/1 Running 0 8s
my-nginx-cf54cdbf7-fh5ws 0/1 ContainerCreating 0 8s
[root@jdmaster pod]#
第二大步：
[root@jdmaster pod]# vim my_service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: my-nginx
labels:
run: my-nginx
spec:
type: NodePort
ports:
- port: 8080
targetPort: 80
protocol: TCP
name: http
selector:
run: my-nginx
[root@jdmaster pod]# kubectl apply -f my_service.yaml
service/my-nginx created
[root@jdmaster pod]# kubectl get svc
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kubernetes ClusterIP 10.1.0.1 <none> 443/TCP 5h25m
my-nginx NodePort 10.1.162.15 <none> 8080:32581/TCP 100s
访问发布的pod
我们只要随便访问k8s集群里的任何一台node节点服务器，包括master
浏览器访问 http://192.168.1.7:32581
访问 http://192.168.1.8:32581
访问 http://192.168.1.5:32581（尽管master没有启动pod，引出负载均衡）
都访问成功：
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