从0到1：搭建一个完整的Kubernetes集群

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前言

搭建集群前提:
熟悉 Linux 操作系统
熟悉 Docker 的基本使用。
Namespace 做隔离，Cgroups 做限制，rootfs 做文件系统
容器的本质是进程
Kubernetes 就是操作系统
Pod 是一组共享了某些资源的容器(关乎容器设计模式)

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一、K8s是什么？

它是一个为 容器化 应用提供集群部署和管理的开源工具，由 Google 开发, Go 语言编写。

主要特性：

• 高可用，不宕机，自动灾难恢复
• 灰度更新，不影响业务正常运转
• 一键回滚到历史版本
• 方便的伸缩扩展（应用伸缩，机器加减）、提供负载均衡
• 有一个完善的生态

Kubernetes 可以为你提供集中式的管理集群机器和应用，加机器、版本升级、版本回滚，那都是一个命令就搞定的事，不停机的灰度更新，确保高可用、高性能、高扩展。

二、应用部署的三种方案

传统部署方式： 应用直接在物理机上部署，机器资源分配不好控制，出现Bug时，可能机器的大部分资源被某个应用占用，导致其他应用无法正常运行，无法做到应用隔离。

虚拟机部署： 在单个物理机上运行多个虚拟机，每个虚拟机都是完整独立的系统，性能损耗大。

容器部署： 所有容器共享主机的系统，轻量级的虚拟机，性能损耗小，资源隔离，CPU和内存可按需分配。

三、K8s的集群架构

master：主节点，控制平台，不需要很高性能，不跑任务，通常一个就行了，也可以开多个主节点来提高集群可用度。

Master 节点，由三个紧密协作的独立组件组合而成，它们分别是负责 API 服务的 kube-apiserver、负责调度的 kube-scheduler，以及负责容器编排的 kube-controller-manager。
整个集群的持久化数据，则由 kube-apiserver 处理后保存在 Etcd 中.

Node：计算节点，计算节点上最核心的部分，则是一个叫作 kubelet 的组件。

kubelet 主要负责同容器运行时（比如 Docker 项目）打交道。
kubelet 还通过 gRPC 协议同一个叫作 Device Plugin 的插件进行交互。
kubelet 的另一个重要功能，则是调用网络插件和存储插件为容器配置网络和持久化存储。

重要概念Pod：豆荚，K8S 调度、管理的最小单位，一个 Pod 可以包含一个或多个容器，每个 Pod 有自己的虚拟IP。一个工作节点可以有多个 pod，主节点会考量负载自动调度 pod 到哪个节点运行。

对于 Pod 里的容器 A 和容器 B 来说：它们可以直接使用 localhost 进行通信；它们看到的网络设备跟 Infra 容器看到的完全一样；一个 Pod 只有一个 IP 地址，也就是这个 Pod 的 Network Namespace 对应的 IP 地址；当然，其他的所有网络资源，都是一个 Pod 一份，并且被该 Pod 中的所有容器共享；Pod 的生命周期只跟 Infra 容器一致，而与容器 A 和 B 无关。
Pod，实际上是在扮演传统基础设施里“虚拟机”的角色；而容器，则是这个虚拟机里运行的用户程序。

四、搭建Kubernetes集群

安装方式介绍

- minikube：只是一个 K8S 集群模拟器，只有一个节点的集群，只为测试用，master 和 worker 都在一起

安装简单，支持各种平台，官网安装链接

# 启动集群
minikube start
# 查看节点。kubectl 是一个用来跟 K8S 集群进行交互的命令行工具
kubectl get node
# 停止集群
minikube stop
# 清空集群
minikube delete --all
# 安装集群可视化 Web UI 控制台
minikube dashboard

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- 直接用云平台 Kubernetes：可视化搭建，只需简单几步就可以创建好一个集群。优点：安装简单，生态齐全，负载均衡器、存储等都给你配套好，简单操作就搞定。

容器服务TKE链接（控制台搜索容器）
登录阿里云控制台 - 产品搜索 Kubernetes

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- 裸机安装（Bare Metal）：至少需要两台机器（主节点、工作节点个一台），需要自己安装 Kubernetes 组件，配置会稍微麻烦点。(可以到各云厂商按时租用服务器，费用低，用完就销毁。)缺点：配置麻烦，缺少生态支持，例如负载均衡器、云存储。

K8s组件|官网链接

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安装步骤
1、每个节点分别设置对应主机名

hostnamectl set-hostname master
hostnamectl set-hostname node1
hostnamectl set-hostname node2

2、所有节点都修改 hosts

[root@node2 ~]# cat /etc/hosts
127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6

192.168.153.144 master
192.168.153.145 node1
192.168.153.146 node2

测试：
[root@master ~]# ping node1
PING node1 (192.168.153.145) 56(84) bytes of data.
64 bytes from node1 (192.168.153.145): icmp_seq=1 ttl=64 time=1.23 ms

测试：
[root@node1 ~]# ping master
PING master (192.168.153.144) 56(84) bytes of data.
64 bytes from master (192.168.153.144): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.655 ms

3、所有节点确保关闭SELinux和防火墙

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

setenforce 0
sed -i --follow-symlinks 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g' /etc/sysconfig/selinux

4、所有节点添加安装源

# 添加 k8s 安装源
cat <<EOF > kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg

gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF

mv kubernetes.repo /etc/yum.repos.d/

# 添加 Docker 安装源
yum-config-manager --add-repo http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

5、所有节点安装所需组件

yum install -y kubelet kubeadm kubectl docker-ce

6、所有节点启动 kubelet、docker，并设置开机启动

systemctl enable kubelet
systemctl start kubelet
systemctl enable docker
systemctl start docker

7、所有节点修改docker配置

# kubernetes 官方推荐 docker 等使用 systemd 作为 cgroupdriver，否则 kubelet 启动不了

cat <<EOF > daemon.json
{
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "registry-mirrors": ["https://ud6340vz.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
mv daemon.json /etc/docker/

# 重启生效
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

8、在主节点用Kubeadm初始化集群

# 初始化集群控制台 Control plane
# 失败了可以用 kubeadm reset 重置
kubeadm init --image-repository=registry.aliyuncs.com/google_containers

# 记得把 kubeadm join xxx 保存起来
# 忘记了重新获取：kubeadm token create --print-join-command

# 复制授权文件，以便 kubectl 可以有权限访问集群
# 如果你其他节点需要访问集群，需要从主节点复制这个文件过去其他节点
mkdir -p $HOME/.kube
cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

# 在其他机器上创建 ~/.kube/config 文件也能通过 kubectl 访问到集群

kubeadm init官网链接

9、将Node加入集群

kubeadm join 172.16.32.10:6443 --token xxx --discovery-token-ca-cert-hash xxx

10、在Master上安装网络插件，否则 node 是 NotReady 状态

# 很有可能国内网络访问不到这个资源，你可以网上找找国内的源安装 flannel
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

11、搭建成功，查看节点
要在主节点查看（其他节点有安装 kubectl 也可以查看）

kubectl get nodes

该方法更详细的搭建方法请看：亲测，这个绝对不报错，更详细！

总结

• kubeadm 项目大大简化了部署 Kubernetes 的准备工作，尤其是配置文件、证书、二进制文件的准备和制作，以及集群版本管理等操作，都被 kubeadm 接管了。
• Kubernetes 本身“一切皆容器”的设计思想，加上良好的可扩展机制，使得插件的部署非常简便。

基于 Kubernetes 开展工作时，你一定要优先考虑这两个问题：
我的工作是不是可以容器化？
我的工作是不是可以借助 Kubernetes API 和可扩展机制来完成？