快速入门Kubernetes(K8S)——介绍及安装
首先我在这里说明一下我为什么学习K8S，现在的大型联网公司基本都镜像的方式进行一个管理（docker教程），但是当镜多的时候就不方便管理和维护所以就产生了Kubernetes这个组件。
一、什么是Kubernetes
Kubernetes是Google开源的一个容器编排引擎，它支持自动化部署、大规模可伸缩、应用容器化管理。在生产环境中部署一个应用程序时，通常要部署该应用的多个实例以便对应用请求进行负载均衡。
二、Kubernetes 的特点
- 轻量级：消耗资源小
- 弹性伸缩
- 负载均衡：IPVS
三、Kubernetes 架构
etcd 的官方将它定位成一个可信赖的分布式键值存储服务，它能高为整个分布式集群存储一些关键数据，协助分布式集群的正常运转。
组件介绍
APISERVER: 所有服务统一入口
CrontrollerManager：维持副本期望数目
Scheduler：负责介绍任务，选择合适的节点进行分配任务
ETCD：键值对数据库 储存K8S集群所有重要信息（持久化）
Kubelet：直接跟容器引擎交互实现容器的生命周期管理
Kube-proxy：负责写入规则至 IPTABLES、IPVS 实现服务映射访问的
COREDNS：可以为集群中的SVC创建一个域名IP的对应关系解析
DASHBOARD：给 K8S 集群提供一个 B/S 结构访问体系
INGRESS CONTROLLER：官方只能实现四层代理，INGRESS 可以实现七层代理
FEDERATION：提供一个可以跨集群中心多K8S统一管理功能
PROMETHEUS：提供K8S集群的监控能力
ELK：提供 K8S 集群日志统一分析介入平台
四、Pod的概念
4.1 Replication Controller与Replicaset与Deployment区别
Replication Controller 用来确保容器应用的副本数始终保持在用户定义的副本数，即如果有容器异常退出，会自动创建新的Pod来替代；而如果异常多出来的容器也会自动回收在新版本的 Kubernetes中建议使用 Replicaset来取代 Replication Controlle
Replicaset跟 Replication Controller没有本质的不同，只是名字不一样，并且Replicaset支持集合式的 selector虽然 Replicaset可以独立使用，但一般还是建议使用 Deployment来自动管理Replicaset，这样就无需担心跟其他机制的不兼容问题（比如 Replicaset不支持rolling- update但 Deployment支持）
Deployment (Replicaset)
Deployment为Pod和 Replicaset提供了一个声明式定义（ declarative）方法，用来替代以前的 Replication Controller来方便的管理应用。典型的应用场景包括
- 定义 Deployment来创建Pod和 Replicaset
- 滚动升级和回滚应用
- 扩容和缩容
- 暂停和继续 Deployment
4.2 HPA(Horizontalpodautoscale)
Horizontal Pod Autoscaling仅适用于 Deployment和 Replicaset，在V1版本中仅支持根据Pod的CPU利用率扩所容，在 vlalpha版本中，支持根据内存和用户自定义的 metric扩缩容。
4.3 Statefullset
Statefulset是为了解决有状态服务的问题（对应 Deployments和 Replicasets是为无状态服务而设计），其应用场景包括
- 稳定的持久化存備，即Pod重新调度后还是能访问到相同的持久化数据，基于PWC来实现
- 稳定的网络标志，即Pod重新调度后其 Podname和 Hostname不变，基于 Headless Servi（即没有 Cluster IP的 Service）来实现
- 有序部署，有序扩展，即Pod是有顺序的，在部暑或者扩展的时候要依据定义的顺序依次依次进行（即从0到N-1,在下一个Pod运行之前所有之前的Pod必须都是 Running和 Ready状态）基于 init containers来实现
- 有序收缩，有序删除（即从N-1到0)
4.4 Daemonset
Daemonset确保全部（或者一些）Node上运行一个Pod的副本。当有Node加入集群时，也会为他们新增一个Pod。当有Node从集群移除时，这些Pod也会被回收。删除 Daemonset将会删除它创建的所有Pod
使用 Daemonset的一些典型用法
- 运行集群存储 daemon，例如在每个Node上运行 cluster、ceph
- 在每个Node上运行日志收集 daemon，例如f1 went、1 ogstash
- 在每个Node上运行监控 daemon，例如 Prometheus Node Exporter
4.5 Job, Cron job
Job负责批处理任务，即仅执行一次的任务，它保证批处理任务的一个或多个Pod成功结束Cron Job管理基于时间的Job，即
- 在给定时间点只运行一次
- 周期性地在给定时间点运行
五、网络通讯方式
同一个Pod内部通讯：同一个Pod共享同一个网络命名空间，共享同一个 Linux协议栈
Pod1至Pod2
- Pod1与Pod2不在同一台主机，Pod的地址是与 docker0在同一个网段的，但 docker0网段与宿主机网卡是两个完全不同的IP网段，并且不同Node之间的通信只能通过宿主机的物理网卡进行。将Pod的IP和所在Node的IP关联起来，通过这个关联让Pod可以互相访问
- Pod1与Pod2在同一台机器，由 Dockert0网桥直接转发请求至Pod2,不需要经过 Flannel
Pod至 Service的网络：目前基于性能考虑，全部为 iptables维护和转发
-
Pod到外网：Pod向外网发送请求，查找路由表，转发数据包到宿主机的网卡，宿主网卡完成路由选择后， iptables执行 Masquerade，把源IP更改为宿主网卡的IP，然后向外网服务器发送请求
-
外网访问Pod: Service
六、K8S的安装
环境准备：
我们需要大家三台节点 1台master 2台node节点
我这里是重新搭建的虚拟机
6.1 设置系统主机名以及 Host 文件的相互解析
hostnamectl set-hostname k8s-master01
hostnamectl set-hostname k8s-node01
hostnamectl set-hostname k8s-node02
6.2 安装依赖包
注意： 一下内容需要三台节点都需要执行
yum install -y conntrack ntpdate ntp ipvsadm ipset jq iptables curl sysstat libseccomp wgetvimnet-tools git
6.3 设置防火墙为 Iptables 并设置空规则
systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld
yum -y install iptables-services && systemctl start iptables && systemctl enable iptables&& iptables -F && service iptables save
6.4 关闭 SELINUX
swapoff -a && sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab
setenforce 0 && sed -i 's/^SELINUX=.*/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config
6.5 调整内核参数，对于 K8S
cat > kubernetes.conf <<EOF
net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1
net.ipv4.ip_forward=1
net.ipv4.tcp_tw_recycle=0
vm.swappiness=0 # 禁止使用 swap 空间，只有当系统 OOM 时才允许使用
vm.overcommit_memory=1 # 不检查物理内存是否够用
vm.panic_on_oom=0 # 开启 OOM
fs.inotify.max_user_instances=8192
fs.inotify.max_user_watches=1048576
fs.file-max=52706963
fs.nr_open=52706963
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
net.netfilter.nf_conntrack_max=2310720
EOF
cp kubernetes.conf /etc/sysctl.d/kubernetes.conf
sysctl -p /etc/sysctl.d/kubernetes.conf
6.6 调整系统时区
# 设置系统时区为中国/上海
timedatectl set-timezone Asia/Shanghai
# 将当前的 UTC 时间写入硬件时钟
timedatectl set-local-rtc 0
# 重启依赖于系统时间的服务
systemctl restart rsyslog
systemctl restart crond
6.7 关闭系统不需要服务
systemctl stop postfix && systemctl disable postfix
6.8 设置 rsyslogd 和 systemd journald
# 持久化保存日志的目录
mkdir /var/log/journal
mkdir /etc/systemd/journald.conf.d
cat > /etc/systemd/journald.conf.d/99-prophet.conf <<EOF
[Journal]
# 持久化保存到磁盘
Storage=persistent
# 压缩历史日志
Compress=yesSyncIntervalSec=5m
RateLimitInterval=30s
RateLimitBurst=1000
# 最大占用空间
10GSystemMaxUse=10G
# 单日志文件最大 200M
SystemMaxFileSize=200M
# 日志保存时间 2 周
MaxRetentionSec=2week
# 不将日志转发到
syslogForwardToSyslog=no
EOF
systemctl restart systemd-journald
6.9 升级系统内核为 4.44
rpm -Uvh http://www.elrepo.org/elrepo-release-7.0-3.el7.elrepo.noarch.rpm
# 安装完成后检查 /boot/grub2/grub.cfg 中对应内核 menuentry 中是否包含 initrd16 配置，如果没有，再安装一次！
yum --enablerepo=elrepo-kernel install -y kernel-lt
# 设置开机从新内核启动
grub2-set-default 'CentOS Linux (4.4.189-1.el7.elrepo.x86_64) 7 (Core)'
6.10 kube-proxy开启ipvs的前置条件
modprobe br_netfilter
cat > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules <<EOF
#!/bin/bash
modprobe -- ip_vs
modprobe -- ip_vs_rr
modprobe -- ip_vs_wrr
modprobe -- ip_vs_sh
modprobe -- nf_conntrack_ipv4
EOF
chmod 755 /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules &&lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4
6.11 安装 Docker 软件
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
yum-config-manager --add-repo http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
yum update -y && yum install -y docker-ce
## 创建 /etc/docker 目录
mkdir /etc/docker
# 配置 daemon
cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
{
"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
"log-driver": "json-file",
"log-opts": {"max-size": "100m"}
}
EOF
mkdir -p /etc/systemd/system/docker.service.d
# 重启docker服务
systemctl daemon-reload && systemctl restart docker && systemctl enable docker
6.12 安装 Kubeadm （主从配置）
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
yum -y install kubeadm-1.15.1 kubectl-1.15.1 kubelet-1.15.1
systemctl enable kubelet.service
6.13 添加需要的镜像
我会提供一个 kubeadm-basic.images.tar.gz 压缩包解压 load 即可添加到镜像中最后面会有获取方式
#解压文件 kubeadm-basic.images.tar.gz
tar -zxvf kubeadm-basic.images.tar.gz
#编写一个脚本执行加载
#!/bin/bash
ls /root/kubeadm-basic.images >/tmp/image-list.txt
cd /root/kubeadm-basic.images
for i in $(cat /tmp/image-list.txt)
do
docker load -i $i
done
rm -rf /tmp/image-list.txt
6.14 初始化主节点
#初始化k8s获取模板
kubeadm config print init-defaults > kubeadm-config.yaml
bootstrapTokens:
- groups:
- system:bootstrappers:kubeadm:default-node-token
token: abcdef.0123456789abcdef
ttl: 24h0m0s
usages:
- signing
- authentication
kind: InitConfiguration
localAPIEndpoint:
advertiseAddress: 192.168.100.141
bindPort: 6443
nodeRegistration:
criSocket: /var/run/dockershim.sock
name: k8s-master01
taints:
- effect: NoSchedule
key: node-role.kubernetes.io/master
---
apiServer:
timeoutForControlPlane: 4m0s
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
certificatesDir: /etc/kubernetes/pki
clusterName: kubernetes
controllerManager: {
}
dns:
type: CoreDNS
etcd:
local:
dataDir: /var/lib/etcd
imageRepository: k8s.gcr.io
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.15.1
networking:
dnsDomain: cluster.local
podSubnet: "10.244.0.0/16"
serviceSubnet: 10.96.0.0/12
scheduler: {
}
---
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
kind: KubeProxyConfiguration
featureGates:
SupportIPVSProxyMode: true
mode: ipvs
#进行初始化
kubeadm init --config=kubeadm-config.yaml --experimental-upload-certs | tee kubeadm-init.log
查看kubeadm-init.log文件执行创建
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
如果想让其他节点加进来需要执行以下命令
6.15 部署网络
# 获取yml 文件
wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
# 获取成功进行创建 注意由于可能网络运行获取失败 我这里也为你们提供了这个文件
kubectl create -f kube-flannel.yml
6.16 测试
集群搭建成功
测试命令： kubectl get node
七、总结
好了，说了这么多终于是了解了什么是k8s，和部署一个k8s集群了，可能小伙伴们在部署的过程中会遇到各种问题，可以在评论留言我们大家一起沟通解决。后面的文章会进行更新关于k8s的内容，我们下期见~~~~
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