Kubernetes-01
Kubernetes
摘要：
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需要掌握前置知识：linux操作系统、Docker
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k8s概念和架构
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从零基础搭建k8s集群
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基于客户端工具kubeadm
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基于二进制包方式安装
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k8s核心概念
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pod、Controller、Service、Ingress
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RABC、 Helm、持久存储等。
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搭建集群监控平台系统
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从零开始搭建高可用k8s集群
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在集群环境中部署项目
概念和架构
k8s的概述和特性
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k8s是谷歌在214年开源的容器化集群管理系统
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使用k8s进行容器应用管理
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使用k8s利于应用管理
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k8s目标是让部署容器化应用更加简洁和高效
官网介绍：https://baike.baidu.com/item/kubernetes/22864162?fr=aladdin
特性（功能）：
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自动装箱
基于容器对应用运行环境的资源配置要求自动部署应用容器。
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自我修复（自愈能力）
当容器失败时，会对容器进行重启
当所部署的Node节点有问题时，会对容器进行重新部署和重新调度。
当容器未通过监控检查时，会关闭此容器直到容器正常运行时，才会对外提供服务。
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水平扩展
通过简单的命令，对应用容器进行规模扩大和规模剪裁。高峰期副本自动增加等
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服务发现（负载均衡）
对外提供统一的入口，节点调度，负载均衡
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滚动更新
可以根据应用变化，对应用容器进行的应用，进行一次或批量更新。
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版本回退
根据应用部署情况，对应用容器运行的应用，进行历史版本及时回退。
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密码和配置管理
在不需要重新构建镜像的情况下，可以部署和更新秘钥和应用配置，类似于热部署。
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存储编排
自动实现存储系统挂载及应用，特别对有状态应用实现数据持久化非常重要，存储系统可以来自于本地目录，网络存储（NFS、Gluster、Ceph等）、公共云存储服务。
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批处理
提供一次性任务，定时任务；满足批量数据处理和分析的场景。
k8s架构组件
Master（主控节点）和node（工作节点）
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Master组件：
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API server：集群统一入口，以restful方式，交给etcd存储
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scheduler：节点调度、选择node节点应用部署
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controller-manager：处理集群中常规后台任务，一个资源对应一个控制器
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etcd：存储系统，用于保存集群相关的数据
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Node组件
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kubelet：master派到node节点的代表，管理本机容器
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kube-proxy：提供网络代理，负载均衡等操作
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k8s核心概念
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pod：
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最小部署单元
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一组容器的集合
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一个pod中的容器是共享网络的
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生命周期是短暂的
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controller：（创建pod）
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确保预期的pod副本数量
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无状态应用部署
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有状态应用部署
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确保所有的node运行同一个pod
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一次性任务、定时任务
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Service：（入口）
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定义一组pod的访问规则
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搭建k8s
搭建k8s环境平台规划
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单master集群
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多master集群
服务器硬件配置要求
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测试环境：
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master：cpu两核 4G 20G
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node：4核 8G 40G
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生产环境：
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更高硬件要求
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搭建k8s集群部署方式
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kubeadm：
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Kubeadm是一个K8s部署工具，提供kubeadm init 和kubeadm join，用于快速部署Kubernetes集群。
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kubeadm降低部署门槛，但屏蔽很多细节，遇到问题很难排查。
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官方地址：https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/
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二进制包：（推荐）
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从GitHub下载发行版的二进制包，手动部署每个组件，组成Kubernetes集群。
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虽然手动部署麻烦点。期间可以学习很多工作原理，利于后期维护。
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kubeadm方式搭建
Kubeadm是官方社区推出的一个用于快速部署Kubernetes集群的工具，这个工具能通过两条指令完成一个Kubernetes集群的部署：
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创建一个Master节点 Kubeadm init
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将node节点加入到当前集群中 $ kubeadm join < Master 节点的IP和端口>
官网安装地址：https://kubernetes.io/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/install-kubeadm/
准备工作：
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一台或多台机器，操作系统：Centos7.x-86_x64
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硬件配置：2G或更多，2核+，30G+
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集群中所以机器可以ping通
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可访问外网，拉取镜像
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禁止swap分区
三台服务器进行初始化配置：
#关闭防火墙（三台）
[root@Docker-01 ~]# systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld
[root@Docker-01 ~]# setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/g' /etc/selinux/config #永久关闭
#关闭swap（三台）
swapoff -a # 临时
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab # 永久
#配置主机名
[root@Docker-01 ~]# hostnamectl set-hostname k8smaster
[root@Docker-02 ~]# hostnamectl set-hostname k8snode1
[root@Docker-03 ~]# hostnamectl set-hostname k8snode2
#在master添加hosts
[root@k8smaster ~]# cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.1.7 k8smaster
192.168.1.8 k8snode1
192.168.1.9 k8snode2
EOF
#将桥接的IPv4流量传递到iptables的链（三台）
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
sysctl --system # 生效
#时间同步
yum -y install ntpdate
ntpdate time.windows.com
初始化完成。
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所有节点安装Docker/kubeadm/kubelet
kubernetes默认CRI（容器运行时）为docker，因此先安装Docker。
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安装docker
yum install -y wget && wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
yum -y install docker-ce-18.06.1.ce-3.el7 #版本太新可能会不兼容
systemctl enable docker && systemctl start docker
docker --version#配置阿里云镜像仓库
cat > /etc/docker/daemon.json << EOF
{
"registry-mirrors": ["https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
#或者：
"registry-mirrors":["https://alzgoonw.mirror.aliyuncs.com"]
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添加阿里云yum软件源
[root@k8smaster yum.repos.d]# 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 -
安装kubeadm，kubelet和kubectl
[root@k8snode2 yum.repos.d]# yum install -y kubelet-1.15.0 kubeadm-1.15.0 kubectl-1.15.0
[root@k8snode2 yum.repos.d]# systemctl enable kubelet -
部署Kubernetes Master
#在master节点执行
[root@k8smaster ~]# kubeadm init \
--apiserver-advertise-address=192.168.1.7 \
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
--kubernetes-version v1.15.0 \
--service-cidr=10.1.0.0/16 \
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16
#初始化成功显示：
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
kubeadm join 192.168.1.99:6443 --token gasyov.co3ca4g3priwa8wr \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:dcce1ca3a1c38a3d153a1eb1994489a4550ead5676e0a7306e4544df264cc5ec
#查看到 拉取很多镜像
[root@k8smaster ~]# docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
registry.aliyuncs.com/google_containers/etcd 3.4.13-0 0369cf4303ff 3 weeks ago 253MB
registry.aliyuncs.com/google_containers/kube-proxy v1.19.0 bc9c328f379c 3 weeks ago 118MB
registry.aliyuncs.com/google_containers/kube-apiserver v1.19.0 1b74e93ece2f 3 weeks ago 119MB
registry.aliyuncs.com/google_containers/kube-controller-manager v1.19.0 09d665d529d0 3 weeks ago 111MB
registry.aliyuncs.com/google_containers/kube-scheduler v1.19.0 cbdc8369d8b1 3 weeks ago 45.7MB
registry.aliyuncs.com/google_containers/coredns 1.7.0 bfe3a36ebd25 3 months ago 45.2MB
registry.aliyuncs.com/google_containers/pause 3.2 80d28bedfe5d 7 months ago 683kB根据提示执行以下操作：
[root@k8smaster ~]# mkdir -p $HOME/.kube
[root@k8smaster ~]# sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
[root@k8smaster ~]# sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config -
加入Kubernetes Node
#查看集群
[root@k8smaster ~]# kubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
k8smaster NotReady master 10m v1.19.2
#node加入集群（在node节点上执行）
kubeadm join 192.168.1.7:6443 --token gasyov.co3ca4g3priwa8wr \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:dcce1ca3a1c38a3d153a1eb1994489a4550ead5676e0a7306e4544df264cc5ec
#默认token有效期为24小时，过期后，就需要重新创建token：
kubeadm token create --print-join-command
#查看集群
[root@k8smaster ~]# kubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
k8smaster NotReady master 12m v1.19.2
k8snode1 NotReady <none> 30s v1.19.2
k8snode2cat NotReady <none> 4s v1.19.2 -
部署CNI网络插件：
要让 Kubernetes Cluster 能够工作，必须安装 Pod 网络，否则 Pod 之间无法通信。
wget https://raw.githubsercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml默认镜像地址无法访问，sed命令修改为docker hub镜像仓库。
#执行如下命令部署 flannel：
[root@k8smaster k8s]# kubectl apply -f https://raw.githubsercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
#部署完成后，可以通过 kubectl get 重新检查 Pod 的状态：
[root@k8smaster k8s]# kubectl get pods -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
coredns-bccdc95cf-7pm5h 1/1 Running 0 8m9s
coredns-bccdc95cf-xhx7j 1/1 Running 0 8m9s
etcd-k8smaster 1/1 Running 0 7m37s
kube-apiserver-k8smaster 1/1 Running 0 7m27s
kube-controller-manager-k8smaster 1/1 Running 0 7m31s
kube-flannel-ds-amd64-nq58v 1/1 Running 0 4m46s
kube-flannel-ds-amd64-wmzw2 1/1 Running 0 4m46s
kube-flannel-ds-amd64-zmr86 1/1 Running 0 4m46s
kube-proxy-8xc47 1/1 Running 0 8m9s
kube-proxy-9xd9b 1/1 Running 0 5m59s
kube-proxy-fhpb9 1/1 Running 0 6m51s
kube-scheduler-k8smaster 1/1 Running 0 7m21s
[root@k8smaster k8s]# kubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
k8smaster Ready master 23m v1.15.0
k8snode1 Ready <none> 21m v1.15.0
k8snode2 Ready <none> 20m v1.15.0 -
测试Kubernetes集群
在Kubernetes集群中创建一个pod，验证是否正常运行：
#创建一个nginx镜像服务（pod）
[root@k8smaster ~]# kubectl create deployment nginx --image=nginx
deployment.apps/nginx created
#配置端口
[root@k8smaster ~]# kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort
service/nginx exposed
#查看端口信息
[root@k8smaster ~]# kubectl get pod,svc
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod/nginx-554b9c67f9-c2gdm 1/1 Running 0 5m28s
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
service/kubernetes ClusterIP 10.1.0.1 <none> 443/TCP 35m
service/nginx NodePort 10.1.94.131 <none> 80:31383/TCP 3m33s
#访问测试成功;
ip:31383
#拓展：扩容三个nginx副本
kubectl scale deployment nginx --replicas=3
