K8S简介和安装部署详细教程
目录
一、K8S简介
Kubernetes集群组件逻辑图
Master节点组件及功能
Slave节点组件及功能
安装部署
二进制包
kubeadm工具
二、准备工作
软硬件要求
集群规划
环境配置
修改hosts配置
配置SSH免密登录
关闭Swap分区
禁用SELinux
关闭防火墙
修改内核参数
配置集群时钟同步
配置k8s的Yum源
三、安装Docker
四、安装K8S集群
安装三大组件-kubeadm、kubelet、kubectl
初始化k8s集群
加入节点
安装网络插件
五、测试K8S集群
创建nginx pod
对外暴露访问
访问nginx
六、安装Dashboard
通过kubectl命令安装
创建访问账号
获取token
登录界面
一、K8S简介
Kubernetes中文官网：Kubernetes
GitHub：github.com/kubernetes/kubernetes
Kubernetes简称为K8s，是用于自动部署、扩缩和管理容器化应用程序的开源系统，起源于Google 集群管理工具Borg。
Kubernetes集群组件逻辑图
k8s集群属于Master-Slave主从架构，Master节点负责集群管理和资源调度，用于运行控制平面组件(Control Plane Components)，Slave节点就是工作负载节点，一般称为Node节点，也叫Worker节点，主要负责运行Pod，一个Pod里可以同时运行多个容器，而容器一般封装的就是基于Dokcer打包的应用，Pod英文叫豌豆荚，每个容器就像是一颗豌豆，简单来说Pod就是一组容器。
Master节点组件及功能
| 组件名称 | 功能用途 |
| kube-apiserver | 负责处理接受请求。 |
| etcd | 高可用键值存储，用于k8s集群的后台数据库。 |
| kube-scheduler | 负责选择Worker节点运行新创建的Pod，需要考虑的因素包括资源需求，软硬件及策略约束，亲和性和反亲和性规范、数据位置等。 |
| kube-controller-manager | 负责运行不同类型的控制器进程，每个控制器都是一个单独进程，常见的控制器有节点控制器（Node Controller）、任务控制器（Job Controller）、端点分片控制器（EndpointSlice controller）、服务账号控制器（ServiceAccount controller）等。 |
| cloud-controller-manager | 用于嵌入特定的云平台的控制器。 |
Slave节点组件及功能
| 组件名称 | 功能用途 |
| kubelet | 负责管理Node节点上容器的健康运行，通过接收一组PodSpecs来实现，每个Node节点上都会运行一个kubelet，不会管理不是由 Kubernetes 创建的容器。 |
| kube-proxy | 负责Node节点上的网络代理，用于维护网络规则，这些规则允许从集群内部或外部与Pod进行网络通信，每个Node节点上都会运行一个kube-proxy，k8s的Service就是利用该组件实现的。 |
| Container Runtime | 负责管理容器的执行和生命周期。支持多种类型的容器运行时环境，比如 containerd、 CRI-O及CRI自定义实现，k8s使用容器运行时接口(CRI)和用户选择的容器运行时交互。 |
安装部署
生产环境部署k8s主要有两种方式：
二进制包
Github下载稳定版的二进制包，手动部署每个组件组成k8s集群。
kubeadm工具
使用Kubeadm工具可以快速搭建一个k8s集群，主要包括初始化控制平面节点和加入Worker节点，提供的主要功能如下：
- kubeadm init：初始化一个Master节点
- kubeadm join：将Worker节点加入集群
- kubeadm upgrade：升级K8s版本
- kubeadm token：管理 kubeadm join 使用的令牌
- kubeadm reset：清空 kubeadm init 或者 kubeadm join 对主机所做的任何更改
- kubeadm version：打印 kubeadm 版本
- kubeadm alpha：预览可用的新功能
二、准备工作
软硬件要求
- Linux操作系统，Ubuntu 或 CentOS
- 每台节点至少2G
- Master节点至少2C
- 集群节点网络互通
集群规划
| 操作系统 | CentOS Linux release 7.9.2009 x86_64 |
| Docker | v24.0.6 |
| k8s | v1.20.9 |
| kubeadm | v1.20 |
| 主机 | 角色 | IP | CPU | 内存 |
| node1 | Master | 192.168.5.10 | 16C | 40G |
| node2 | Node | 192.168.5.11 | 16C | 40G |
| node3 | Node | 192.168.5.12 | 16C | 40G |
环境配置
修改hosts配置
配置所有节点的IP和域名映射
# vim /etc/hosts
192.168.5.10 node1
192.168.5.11 node2
192.168.5.12 node3配置SSH免密登录
先生成公钥对，再把公钥远程复制到所有节点。
[root@node1 ~]# ssh-keygen
[root@node1 ~]# ssh-copy-id node1
[root@node1 ~]# ssh-copy-id node2
[root@node1 ~]# ssh-copy-id node3
[root@node1 ~]# ssh node2
Last login: Mon Oct 2 17:18:39 2023 from 192.168.5.117
关闭Swap分区
kubelet要求必须禁用交换分区，所以kubeadm初始化时回检测swap是否关闭，如果没有关闭会报错，如果不想关闭安装时kubelet命令需要添加--fail-swap-on=false，关闭Swap分区必须在所有节点上执行如下命令:
# 临时关闭，重启恢复
[root@node1 ~]# swapoff -a
# 永久关闭，注释swap行
[root@node1 ~]# cat /etc/fstab
# /dev/mapper/centos-swap swap swap defaults 0 0禁用SELinux
所有节点执行如下命令：
[root@node1 ~]# sed -i 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/' /etc/sysconfig/selinux关闭防火墙
所有节点执行如下命令：
[root@node1 ~]# systemctl disable firewalld
[root@node1 ~]# systemctl stop firewalld修改内核参数
[root@node1 ~]# modprobe br_netfilter
[root@node1 ~]# echo "modprobe br_netfilter" >> /etc/profile
[root@node1 ~]# tee /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
# 重新加载配置
[root@node1 ~]# sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf
配置集群时钟同步
Centos7默认使用Chrony工具而非NTP进行时间同步，修改硬件时钟为UTC，时区为本地时区，所有节点执行如下修改：
# 硬件时钟设置为UTC
timedatectl set-local-rtc 0
# 设置本地时区，显示本地时间
timedatectl set-timezone Asia/Shanghai
# 手动加载RTC设置
hwclock --systohc
# 验证
[root@node1 ~]# timedatectl
Local time: Tue 2023-10-03 11:26:44 CST
Universal time: Tue 2023-10-03 03:26:44 UTC
RTC time: Tue 2023-10-03 03:26:44
Time zone: Asia/Shanghai (CST, +0800)
NTP enabled: yes
NTP synchronized: yes
RTC in local TZ: no
DST active: n/a配置k8s的Yum源
国外yum源因为网络问题下载比较慢，此处修改为国内aliyun，用于安装k8s各个组件。
[root@node1 ~]# cat /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64/
enabled=1
gpgcheck=0
三、安装Docker
k8s运行需要容器运行环境，每个节点都需要安装Docker，详细安装教程可参考我的另一篇博客：在Centos系统中安装、体验和卸载Docker_猫吃了源码的博客-CSDN博客
四、安装K8S集群
安装三大组件-kubeadm、kubelet、kubectl
- kubeadm：用来初始化k8s集群的指令。
- kubelet：在集群的每个节点上用来启动 Pod 和容器等。
- kubectl：用来与k8s集群通信的命令行工具，查看、创建、更新和删除各种资源。
# 所有节点都安装
[root@node1 ~]# yum install -y kubelet-1.20.9 kubeadm-1.20.9 kubectl-1.20.9
# 所有节点设置开机启动
[root@node1 ~]# systemctl enable kubelet初始化k8s集群
- apiserver-advertise-address：apiserver监听地址
- control-plane-endpoint：控制平面的IP地址或DNS名称
- image-repository：镜像仓库，此处为国内阿里云镜像仓库加速下载
- service-cidr：为Service分配的IP地址段
- pod-network-cidr：为pod分配的IP地址段
# 所有节点添加
echo "192.168.5.10 cluster-endpoint" >> /etc/hosts
# 只在主节点执行
kubeadm init
--apiserver-advertise-address=192.168.5.10
--control-plane-endpoint=cluster-endpoint
--image-repository registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers
--kubernetes-version v1.20.9
--service-cidr=10.96.0.0/12
--pod-network-cidr=172.20.0.0/16初始化需要下载多个镜像，可能时间比较久，最终安装的镜像如下：
[root@node1 ~]# docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-proxy v1.20.9 8dbf9a6aa186 2 years ago 99.7MB
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-controller-manager v1.20.9 eb07fd4ad3b4 2 years ago 116MB
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-apiserver v1.20.9 0d0d57e4f64c 2 years ago 122MB
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-scheduler v1.20.9 295014c114b3 2 years ago 47.3MB
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/etcd 3.4.13-0 0369cf4303ff 3 years ago 253MB
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns 1.7.0 bfe3a36ebd25 3 years ago 45.2MB
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause 3.2 80d28bedfe5d 3 years ago 683kB成功界面：
Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!
To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
Alternatively, if you are the root user, you can run:
export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf
You should now deploy a pod network to the cluster.
Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:
https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/
Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:
kubeadm join 192.168.5.10:6443 --token kdy4ka.jz5otwd1l3l2of5v
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:d40fe1c0af2bef8143106d27d418a4b7026f1f79a6dfe30cb4691d35755719ad要使非root用户运行kubectl，请执行以下命令，这也是上面kubeadm init输出的一部分：
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config如果是root用户，则可以执行以下命令：
export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf
记住上面输出的kubeadm join命令，下面用该命令将节点加入集群。
加入节点
所有Node节点执行如下命令：
kubeadm join 192.168.5.10:6443 --token kdy4ka.jz5otwd1l3l2of5v
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:d40fe1c0af2bef8143106d27d418a4b7026f1f79a6dfe30cb4691d35755719ad查看token列表，可观察到每个token的剩余有效时间
[root@node1 ~]# kubeadm token list
TOKEN TTL EXPIRES USAGES DESCRIPTION EXTRA GROUPS
kdy4ka.jz5otwd1l3l2of5v 7h 2023-10-03T19:46:32+08:00 authentication,signing The default bootstrap token generated by 'kubeadm init'. system:bootstrappers:kubeadm:default-node-token默认token有效期为24小时，过期之后token失效，可重新生成token：
kubeadm token create --print-join-command修改角色：
# node节点执行
[root@node1 ~]# kubectl label node node2 node-role.kubernetes.io/worker=worker
# master节点执行
[root@node1 ~]# kubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
node1 Ready control-plane,master 16h v1.20.9
node2 Ready worker 15h v1.20.9
node3 Ready worker 15h v1.20.9
安装网络插件
Calico是一套开源的纯三层的虚拟化网络解决方案，是目前K8s主流的网络方案。它把每个节点都作为一个虚拟路由器，把Pod当做路由器上一个终端设备为其分配一个IP地址，通过BGP协议生成路由规则，实现不同节点上的Pod网络互通。
# 下载calico.yaml并保存到本地
[root@node1 ~]# curl https://docs.projectcalico.org/v3.15/manifests/calico.yaml -O
修改配置
3888行 - name: CALICO_IPV4POOL_CIDR
3889行 value: "172.20.0.0/16"
# 提交
[root@node1 ~]# kubectl apply -f calico.yaml
# 验证是否成功
[root@node1 ~]# kubectl get pod -A | grep calico
kube-system calico-kube-controllers-577f77cb5c-s6zfl 1/1 Running 0 15h
kube-system calico-node-7gsfr 1/1 Running 0 15h
kube-system calico-node-hb2k8 1/1 Running 0 15h
kube-system calico-node-xt4bl 1/1 Running 0 15h
五、测试K8S集群
创建nginx pod
默认会在默认命名空间default中创建一个名称为mynignx的deployment，同时会创建一个名称以myniginx为前缀，叫mynginx-5b686ccd46-wshz6的Pod。
[root@node1 ~]# kubectl create deployment mynginx --image=nginx
deployment.apps/mynginx created
# 查看pod
[root@node1 ~]# kubectl get pod,svc
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod/mynginx-5b686ccd46-wshz6 1/1 Running 0 39s
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
service/kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 443/TCP 17h 对外暴露访问
基于第一步创建的deployment再创建一个名叫mynginx的Service，资源类型由--type=ClusterIP修改为--type=NodePort，会在每个Node节点上监听30161端口，用于接收集群外部访问。
[root@node1 ~]# kubectl expose deployment mynginx --port=80 --type=NodePort
service/mynginx exposed
# 查看
[root@node1 ~]# kubectl get pod,svc
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod/mynginx-5b686ccd46-wshz6 1/1 Running 0 5m24s
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
service/kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 443/TCP 17h
service/mynginx NodePort 10.105.55.49 80:30161/TCP 50s 访问nginx
浏览器输入<任意一个节点IP>:
六、安装Dashboard
k8s官方提供了一个简单的Dashboard，主要提供工作负载，服务，配置和存储，集群等管理功能。
Github：github.com/kubernetes/dashboard
通过kubectl命令安装
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.3.1/aio/deploy/recommended.yaml对外暴露访问端口，由--type=ClusterIP修改为--type=NodePort
kubectl edit svc kubernetes-dashboard -n kubernetes-dashboard查看service
[root@node1 ~]# kubectl get svc -A|grep dashboard
kubernetes-dashboard dashboard-metrics-scraper ClusterIP 10.102.247.36 8000/TCP 16h
kubernetes-dashboard kubernetes-dashboard NodePort 10.96.38.129 443:31128/TCP 16h 浏览器输入访问地址：https://192.168.5.10:31128/，需要token才能访问。
创建访问账号
[root@node1 ~]# vim dashboard-token.yaml
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
name: admin-user
namespace: kubernetes-dashboard
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
name: admin-user
roleRef:
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
kind: ClusterRole
name: cluster-admin
subjects:
- kind: ServiceAccount
name: admin-user
namespace: kubernetes-dashboard
[root@node1 ~]# kubectl apply -f dashboard-token.yaml
serviceaccount/admin-user created
获取token
[root@node1 ~]# kubectl get secret -n kubernetes-dashboard
NAME TYPE DATA AGE
admin-user-token-vfj8s kubernetes.io/service-account-token 3 10s
default-token-w8jgn kubernetes.io/service-account-token 3 15m
kubernetes-dashboard-certs Opaque 0 15m
kubernetes-dashboard-csrf Opaque 1 15m
kubernetes-dashboard-key-holder Opaque 2 15m
kubernetes-dashboard-token-xjt6l kubernetes.io/service-account-token 3 15m
# 查看名为admin-user-token-vfj8s的secret
[root@node1 ~]# kubectl describe secret admin-user-token-vfj8s -n kubernetes-dashboard
Name: admin-user-token-vfj8s
Namespace: kubernetes-dashboard
Labels:
Annotations: kubernetes.io/service-account.name: admin-user
kubernetes.io/service-account.uid: 36b4e5f5-2f46-488d-960c-899cb4309d50
Type: kubernetes.io/service-account-token
Data
====
ca.crt: 1066 bytes
namespace: 20 bytes
token: eyJhbGciOiJSUzI1NiIsImtpZCI6IkhMMXFCMGVaVHVrV0hHampTRExxdHlMcjBvTVlXRHd0Vl9hc29lSXU0TG8ifQ.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.ZoE_jz20Jf3ImLl9BwTmk5VM7Y_VacRI3ZaTbaD8ipdsDV7CCBjE9edrVtQ-L86HOU0Qb_SA3HHqO0wtGagfAVHahHJaNLcr-MAOURWmIyLg8A2K07OT_5Qr9BJC-xxFym25sOc04Cyj-Z86-LsECSbIKLhUwsxXSzAQKuPmD471MMO-_JL-FWAJ-3jdZ8E4uAMD-mhJrKyORqMgoRxPJXPgwkzd2PRPrHoiaunbxiGo6qWhONGiMITjfCW77or32TbPIDuxy94j64tWvJyVDbmyGq1J0WeOzjfobdnbyM6BRGdjP86F_P-DyTXWSfOJHbAVYcgpDcqYO_DImtg8_g
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