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本文主要介绍
kubernetes集群的搭建如有需要，可以参考
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阅读这篇文章先需要对 docker 的基本知识有所了解！相关阅读请移步：Docker上手，看完觉得自己又行了！
相信点进来的小伙伴应该都对 k8s 有所耳闻，甚至于已经使用上了。而如果是因为对标题感到好奇的小伙伴也别急着划走，因为我劝你一定要学习 Kubernetes（k8s）。而标题也并非标题党，由于 k8s 集群大体上分为两大类：
- 一主多从：一台 master 节点和多台 node 节点，搭建比较简单，但是有可能出现 master 单机故障
- 多主多从： 多台 master 节点和多台 node 节点，搭建比较麻烦，但是安全性高
不管是 一主多从 异或者是 多主多从 ，这里至少都是需要三台服务器，而且每台服务器的规格至少得在 2G内存 2颗CPU 配置起步，而我们如果纯属为了平时练习使用，花费一笔钱去投资服务器，可能有部分人是不愿意的，所以这里就呼应了标题~接下来小菜将带给你比较节省的方案去学习 k8s集群的搭建！
开头说到，我劝你一定要学习 k8s 这并非是一句空话。当下，云原生也并非是一个新名词，它已经指定了一条新的开发道路，敏捷、可扩展、可复制、最大化利用...便是这条道路的代名词！这篇文章不单单介绍 Kubernetes 的搭建，如果对 Kubernetes 有所熟悉的同学可以直接跳转到 Kubernetes 集群搭建 的部分，如果不熟悉的同学建议先看看前半部分，先对 Kubernetes 有所了解一下。
Kubernetes
一、K8s 事前了解
有些同学可能感到有点奇怪，为什么一会说 kubernetes，一会说 k8s，这两个是同一个东西吗？答案是肯定的
Kubernetes 简称 k8s，是用 8 来代替 8 个字符 “ubernete” 的缩写
这个一个用来管理云平台中多个主机上的容器化应用，它的目的便是让部署容器化的应用简单且高效，它提供了应用部署，规划，更新，维护的一种机制。
我们先来看看部署应用的迭代过程：
- 传统部署： 直接将应用程序部署在物理机上
- 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
- 容器化部署： 与虚拟机类似， 但是共享了操作系统
看了以上部署方式，想想看你们公司现在是用的哪一种~说到容器化部署，学过docker的同学肯定第一时间想到docker ，docker 的容器化部署方式确实给我们带来了很多便利，但是问题也是存在的，有时候这些问题会被我们刻意性的回避，因为 docker 实在是有点好用，让人有点不忍心对它产生质疑，但是又不得不面对：
- 一个容器故障停机了，怎么样保证高可用让另外一个容器立刻启动去替补上停机的容器
- 当并发访问量上来的时候，是否可以做到自动扩容，并发访问量下去的时候是否可以做到自动缩容
- ...
容器的问题确实有时候挺值得深思的，而这些容器管理的问题统称为 容器编排 问题，我们能想到的问题，自然有人去解决，例如 docker 自家就推出了 Docker Swarm 容器编排工具，Apache 退出了 Mesos 资源统一管控工具，Google 推出了Kubernetes容器编排工具，而这也是我们要说到的主角！
1）K8s优点
- 自我修复：一旦某一个容器崩溃，能够在1秒左右迅速启动新的容器
- 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
- 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
- 负载均衡：如果一个服务启动了多个容器，能够自动实现请求的负载均衡
- 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
- 存储编排：可以根据容器自身的需求自动创建存储卷
2）K8s 构成组件
一个完整的 Kubernetes 集群是由 控制节点 master 、工作节点 node 构成的，因此这种集群方式也分为 一主多从 和 多主多从，而每个节点上又会安装不同组件以提供服务。
1、Master
集群的控制平面，负责集群的决策（管理）。它旗下存在以下组件
- 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
- 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
- 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
- Etcd：负责存储集群中各种资源对象的信息
2、Node
集群的数据平面，负责为容器提供运行环境（干活）。它旗下存在以下组件
- 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
- KubeProxy：负责提供集群内部的服务发现和负载均衡
看完了以上介绍，那我们接下来就开始进行 k8s 集群的搭建！
二、k8s 集群搭建
1）Centos7 安装
首先我们需要软件：
- VMware Workstation Pro
- Centos 7.0 镜像
虚拟机软件可百度查找下载，如若没有联系小菜，小菜给你提供
镜像可访问阿里云进行下载，如下图：下载地址
完成虚拟机的安装后我们便可在 VMware 中安装 Centos7
- 我们选择 创建新的虚拟机
- 选择自定义安装
典型安装：VMware会将主流的配置应用在虚拟机的操作系统上，对于新手来很友好。
自定义安装：自定义安装可以针对性的把一些资源加强，把不需要的资源移除。避免资源的浪费。
- 兼容性一般向下兼容
- 选择我们下载好的 centos 镜像
- 给自己的虚拟机分配名称和安装地址，我们需要安装三台，所以名称我这里分别命名为（master、node01、node02）
- 给自己的虚拟机分配资源，最低要求一般是 2核2G内存
- 这里使用 NAT 网络类型
桥接：选择桥接模式的话虚拟机和宿主机在网络上就是平级的关系，相当于连接在同一交换机上。
NAT：NAT模式就是虚拟机要联网得先通过宿主机才能和外面进行通信。
仅主机：虚拟机与宿主机直接连起来
- 接下来一直下一步，然后点击完成即可
- 安装完后我们便可以在页面看到以下结果，点击开启此虚拟机：
- 选择 install CentOS7
- 然后就可以看到安装过程：
- 过一会便会看到让我们选择语言的界面，这里选择中文并继续
- 软件选择我们可以选
基础设施服务器，安装位置可选自动分区
- 然后我们需要点击 网络和主机名 进入网络配置
- 我们在 tarbar 栏点击 编辑 -> 虚拟网络编辑器 查看虚拟机的子网IP
- 这边我们手动自定义添加 Ipv4 的地址，DNS服务器可填阿里云的
我们分配的地址需要排除 255 和 02 这两个地址，分别是广播和网关地址。
我是这样配置的：
master 节点 ：
192.168.108.100node01 节点 ：
192.168.108.101node02 节点 ：
192.168.108.102
- 配置完选择保存并点击完成，然后设置主机名
我是这样配置的：
master 节点 ：
masternode01 节点 ：
node01node02 节点 ：
node02
- 完成以上配置后，大致是如下样子
- 点击开始安装后，我们来到了以下页面，然后配置以下两个信息
完成以上配置后，重启便可以使用，其他两个节点也是同样的配置，可以直接选择克隆，网络配置和主机名 记得改~ 然后我们便得到以下配置的三个服务器：
| 主机名 | IP | 配置 |
|---|---|---|
| master | 192.168.108.100 | 2 核 2G内存 30G硬盘 |
| node01 | 192.168.108.101 | 2 核 2G内存 30G硬盘 |
| node02 | 192.168.108.102 | 2 核 2G内存 30G硬盘 |
2）环境配置
完成以上服务器的搭建后，我们可以利用 shell 工具 进行连接，开始搭建 k8s 环境
- 主机名解析
为了集群节点间的直接调用，我们需要配置一下主机名解析，分别在三台服务器上编辑 /etc/hosts
- 同步时间
集群中的时间必须要精确一致，我们可以直接使用chronyd服务从网络同步时间，三台服务器需做同样的操作
- 禁用iptables和firewalld服务
kubernetes和docker在运行中会产生大量的iptables规则，为了不让系统规则跟它们混淆，直接关闭系统的规则。三台虚拟机需做同样操作：
# 1 关闭firewalld服务
[root@master ~]# systemctl stop firewalld
[root@master ~]# systemctl disable firewalld
# 2 关闭iptables服务
[root@master ~]# systemctl stop iptables
[root@master ~]# systemctl disable iptables- 禁用selinux
selinux是linux系统下的一个安全服务，如果不关闭它，在安装集群中会产生各种各样的奇葩问题
# 永久关闭
[root@master ~]# sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
# 临时关闭
[root@master ~]# setenforce 0- 禁用swap分区
swap分区指的是虚拟内存分区，它的作用是在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
# 临时关闭
[root@master ~]# swapoff -a
# 永久关闭
[root@master ~]# vim /etc/fstab注释掉swap分区那一行
- 修改linux的内核参数
我们需要修改linux的内核参数，添加网桥过滤和地址转发功能，编辑/etc/sysctl.d/kubernetes.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添加后进行以下操作：
# 重新加载配置
[root@master ~]# sysctl -p
# 加载网桥过滤模块
[root@master ~]# modprobe br_netfilter
# 查看网桥过滤模块是否加载成功
[root@master ~]# lsmod | grep br_netfilter同样是在三台服务器都进行操作，成功信息如下：
- 配置 ipvs 功能
在kubernetes中service有两种代理模型，一种是基于iptables的，一种是基于ipvs的
相比较的话，ipvs的性能明显要高一些，但是如果要使用它，需要手动载入ipvs模块
# 安装ipset和ipvsadm
[root@master ~]# yum install ipset ipvsadmin -y
# 添加需要加载的模块写入脚本文件
[root@master ~]# cat < /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
#!/bin/bash
modprobe -- ip_vs
modprobe -- ip_vs_rr
modprobe -- ip_vs_wrr
modprobe -- ip_vs_sh
modprobe -- nf_conntrack_ipv4
EOF
# 为脚本文件添加执行权限
[root@master ~]# chmod +x /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
# 执行脚本文件
[root@master ~]# /bin/bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
# 查看对应的模块是否加载成功
[root@master ~]# lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4 
- 完成以上配置后重启服务器
[root@master ~]# reboot3）docker安装
第一步：
# 获取镜像源
[root@master ~]# wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo第二步：
# 安装特定版本的docker-ce
# 必须指定--setopt=obsoletes=0，否则yum会自动安装更高版本
[root@master ~]# yum install --setopt=obsoletes=0 docker-ce-18.06.3.ce-3.el7 -y第三步：
# 添加一个配置文件
# Docker在默认情况下使用的Cgroup Driver为cgroupfs，而kubernetes推荐使用systemd来代替cgroupfs
[root@master ~]# mkdir /etc/docker第四步：
# 添加阿里云 yum 源, 可从阿里云容器镜像管理中复制镜像加速地址
[root@master ~]# cat < /etc/docker/daemon.json
{
"registry-mirrors": ["https://xxxx.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF 第五步：
# 启动docker
[root@master ~]# systemctl enable docker && systemctl start docker完成以上5步，也就完成了 docker 的安装，离成功更近一步~
4）集群初始化
1、由于 kubernetes 的镜像源在国外，速度比较慢，因此我们需要切换成国内的镜像源
# 编辑 /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo 添加一下配置
[root@master ~]# vim /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg
http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
2、然后安装kubeadm、kubelet和kubectl 三个组件
yum install --setopt=obsoletes=0 kubeadm-1.17.4-0 kubelet-1.17.4-0
kubectl-1.17.4-0 -y
3、配置 kubelet 的group
# 编辑 /etc/sysconfig/kubelet，添加下面的配置
KUBELET_CGROUP_ARGS="--cgroup-driver=systemd"
KUBE_PROXY_MODE="ipvs"
4、这步是来初始化集群的，因此只需在 master 服务器上执行即可，上面那些是每个服务器都需要执行！
# 创建集群
# 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
[root@master ~]# kubeadm init \
--apiserver-advertise-address=192.168.108.100 \
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
--kubernetes-version=v1.17.4 \
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
--service-cidr=10.96.0.0/12
#使用 kubectl 工具
[root@master ~]# mkdir -p $HOME/.kube
[root@master ~]# sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
[root@master ~]# sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
然后我们需要将node 节点加入集群中，在 node 服务器 上执行上述红框的命令：
[root@master ~]# kubeadm join 192.168.108.100:6443 --token xxx \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:xxx便可在 master 节点 获取到节点信息：
但是我们这个时候查看集群状态都是为NotReady，这是因为还没有配置网络插件
5、安装网络插件
kubernetes支持多种网络插件，比如flannel、calico、canal等等，这里选择使用flanne
下载 flanneld-v0.13.0-amd64.docker ：下载地址
下载完成后，上传至 master 服务器 执行以下命令
docker load < flanneld-v0.13.0-amd64.docker执行完成后便可看到多了个 flannel 镜像：
然后我们需要获取flannel的配置文件来部署 flannel 服务
[root@master ~]# wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
# 使用配置文件启动fannel
[root@master ~]# kubectl apply -f kube-flannel.yml
# 再次查看集群节点的状态
[root@master ~]# kubectl get nodes
这个时候所有节点的状态都是Ready 的状态，到此为止，我们的 k8s 集群就算搭建完成了！
5）集群功能验证
接下来就是我们的验证时间，之前我们学 docker 的时候往往会启动一个 nginx 容器来测试是否可用，k8s 我们也同样来部署一个 nginx 来测试下服务是否可用~
（下面例子为测试例子，如果不清楚每个指令的作用也不要紧，后面我们会出篇 k8s 的教学文章来说明 k8s 如果使用！）
- 首先我们创建一个 deployment
[root@master ~]# kubectl create deployment nginx --image=nginx:1.14-alpine
deployment.apps/nginx created
[root@master ~]# kubectl get deploy
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE
nginx 1/1 1 1 31s- 然后创建一个 service 来让外界能够访问到我们 nginx 服务
[root@master ~]# kubectl expose deploy nginx --port=80 --target-port=80 --type=NodePort
service/nginx exposed
[root@master ~]# kubectl get svc
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
nginx NodePort 10.110.224.214 80:31771/TCP 5s 然后我们通过 node 节点的 IP 加上service 暴露出来的 nodePort 来访问我们的 nginx 服务：
也可以直接在集群中通过 service 的 IP 加上映射出来的 port 来访问我们的服务：
从结果上看两种访问都是可用的，说明我们的 nginx 服务部署成功，不妨点个关注助助兴~
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那么为什么我们可以访问到 nginx？我们不妨结合上面说到的 k8s 组件来梳理一下各个组件的调用关系：
- kubernetes 启动后，无论是 master 节点 亦或者 node 节点，都会将自身的信息存储到 etcd 数据库中
- 创建 nginx 服务，首先会将安装请求发送到 master 节点上的 apiServer 组件中
- apiServer 组件会调用 scheduler 组件来决定应该将该服务安装到哪个 node 节点上。这个时候就需要用到 etcd 数据库了，scheduler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，并将结果告知给 apiServer
- apiServer 调用 controllerManager 去调度 node 节点，并安装 nginx 服务
node 节点上的 kubelet 组件接收到指令后，会通知docker，然后由 docker 来启动一个 nginx 的pod
pod 是 kubernetes 中的最小操作单元，容器都是跑在 pod 中
- 以上步骤完成后，nginx 服务便运行起来了，如果需要访问 nginx，就需要通过 kube-proxy 来对 pod 产生访问的代理，这样外部用户就能访问到这个 nginx 服务
以上便是运行一个服务的全过程，不知道看完之后有没有一种 肃然起敬 的感觉，设计是在太巧妙了，因此到这里，难道就不准备看 k8s 使用下文！如果准备看的话，小手将关注点起来哦！
END
以上便是 k8s 集群的搭建过程，有了 k8s 的环境，你还怕学不会 k8s 的使用吗！在自己的虚拟机上尽情折腾，弄坏了也就一个恢复快照的事~ 我是小菜，路漫漫，与你一同求索！
今天的你多努力一点，明天的你就能少说一句求人的话！
我是小菜，一个和你一起学习的男人。
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