kubernetes java 容器 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

Master组件

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

Slave组件

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2GMaster节点至少2C集群节点网络互通

集群规划

软件环境

操作系统 CentOS Linux release 7.9.2009 x86_64 Dockerv24.0.6k8sv1.20.9kubeadmv1.20

节点配置

主机角色IPCPU内存node1Master 192.168.5.10 16C40Gnode2Node 192.168.5.11 16C40Gnode3Node 192.168.5.12 16C40G

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命令行可以指定-ignore-preflight-errors=Swap，关闭Swap分区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

echo vm.swappiness = 0 >> /etc/sysctl.conf

[root@node1 ~]# sysctl -p

[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>:，都可以访问nginx首页表示测试成功。

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.eyJpc3MiOiJrdWJlcm5ldGVzL3NlcnZpY2VhY2NvdW50Iiwia3ViZXJuZXRlcy5pby9zZXJ2aWNlYWNjb3VudC9uYW1lc3BhY2UiOiJrdWJlcm5ldGVzLWRhc2hib2FyZCIsImt1YmVybmV0ZXMuaW8vc2VydmljZWFjY291bnQvc2VjcmV0Lm5hbWUiOiJhZG1pbi11c2VyLXRva2VuLXZmajhzIiwia3ViZXJuZXRlcy5pby9zZXJ2aWNlYWNjb3VudC9zZXJ2aWNlLWFjY291bnQubmFtZSI6ImFkbWluLXVzZXIiLCJrdWJlcm5ldGVzLmlvL3NlcnZpY2VhY2NvdW50L3NlcnZpY2UtYWNjb3VudC51aWQiOiIzNmI0ZTVmNS0yZjQ2LTQ4OGQtOTYwYy04OTljYjQzMDlkNTAiLCJzdWIiOiJzeXN0ZW06c2VydmljZWFjY291bnQ6a3ViZXJuZXRlcy1kYXNoYm9hcmQ6YWRtaW4tdXNlciJ9.ZoE_jz20Jf3ImLl9BwTmk5VM7Y_VacRI3ZaTbaD8ipdsDV7CCBjE9edrVtQ-L86HOU0Qb_SA3HHqO0wtGagfAVHahHJaNLcr-MAOURWmIyLg8A2K07OT_5Qr9BJC-xxFym25sOc04Cyj-Z86-LsECSbIKLhUwsxXSzAQKuPmD471MMO-_JL-FWAJ-3jdZ8E4uAMD-mhJrKyORqMgoRxPJXPgwkzd2PRPrHoiaunbxiGo6qWhONGiMITjfCW77or32TbPIDuxy94j64tWvJyVDbmyGq1J0WeOzjfobdnbyM6BRGdjP86F_P-DyTXWSfOJHbAVYcgpDcqYO_DImtg8_g

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