本页内容

  • 准备工作
  • 开始之前
  • 安装 Containerd
  • 安装 Kubernetes 组件
  • 初始化 Kubernetes 集群
  • 将 Worker 节点加入集群
  • 安装 Calico Pod 网络插件
  • 在 Kubernetes 上部署 Nginx 应用

Kubernetes 是一款免费的容器编排工具，可帮助您实现容器化应用的自动化部署、扩缩容和管理。一个 Kubernetes 集群由一个 Master 节点和一个 Worker 节点组成。Master 节点负责管理集群中的节点和 Pod。Worker 节点用于部署应用负载。借助 Kubernetes，您可以使用本地基础设施或公有云平台来部署和管理云原生应用。

本教程将向您展示如何在 Ubuntu 22.04 服务器上搭建 Kubernetes 集群。

准备工作

  • 一台运行 Ubuntu 22.04 的服务器。
  • 服务器上已配置 root 密码。

开始之前

首先，您需要将系统软件包更新并升级到最新版本。可以使用以下命令完成：

apt update -y
apt upgrade -y

所有软件包更新完成后，您还需要禁用系统上的 Swap（交换分区）。可以使用以下命令将其禁用：

swapoff -a

接下来，您需要在所有节点上加载一些必需的内核模块。为此，请编辑 /etc/modules-load.d/containerd.conf 文件：

nano /etc/modules-load.d/containerd.conf

添加以下行：

overlay
br_netfilter

保存并关闭文件，然后使用以下命令加载模块：

modprobe overlay
modprobe br_netfilter

接下来，您还需要创建文件并定义一些必需的内核参数：

nano /etc/sysctl.d/kubernetes.conf

添加以下行：

net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.ipv4.ip_forward = 1

保存并关闭文件，然后运行以下命令以使更改生效：

sysctl --system

安装 Containerd

接下来，您需要为 Kubernetes 集群安装 Containerd。首先，使用以下命令安装所有必需的依赖项：

apt install curl gnupg2 software-properties-common apt-transport-https ca-certificates -y

安装完所有依赖项后，使用以下命令添加 Docker 软件源：

curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | gpg --dearmour -o /etc/apt/trusted.gpg.d/docker.gpg
add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"

接下来，更新软件源并使用以下命令安装 Containerd：

apt update -y
apt install containerd.io -y

接下来，您需要配置 Containerd，使其由 systemd 启动。可以使用以下命令完成：

containerd config default | tee /etc/containerd/config.toml >/dev/null 2>&1
sed -i 's/SystemdCgroup \= false/SystemdCgroup \= true/g' /etc/containerd/config.toml

接下来，重启 Containerd 服务以使更改生效：

systemctl restart containerd

安装 Kubernetes 组件

默认情况下，Kubernetes 组件未包含在 Ubuntu 的默认软件源中。因此，您需要将 Kubernetes 软件源添加到系统中。可以使用以下命令添加：

curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | apt-key add -
apt-add-repository "deb http://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main"

接下来，更新软件源并使用以下命令安装所有 Kubernetes 组件：

apt update -y
apt install kubelet kubeadm kubectl -y

所有软件包安装完成后，您可以继续下一步。

初始化 Kubernetes 集群

至此，所有 Kubernetes 组件均已安装完成。现在，在 Master 节点上运行以下命令来初始化集群：

kubeadm init --control-plane-endpoint=kubernetes-master-ip

您将看到类似以下的输出：

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/

You can now join any number of control-plane nodes by copying certificate authorities
and service account keys on each node and then running the following as root:

  kubeadm join kubernetes-master-ip:6443 --token chmz7m.fbjgdcqne1q0ff4t \
	--discovery-token-ca-cert-hash sha256:c614bf14af27472e470546539a9a2ff63e5d558dbbb3cc06d6f7a030fcb55426 \
	--control-plane 

Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:

kubeadm join kubernetes-master-ip:6443 --token chmz7m.fbjgdcqne1q0ff4t \
	--discovery-token-ca-cert-hash sha256:c614bf14af27472e470546539a9a2ff63e5d558dbbb3cc06d6f7a030fcb55426

注意：请从上述输出中复制 kubeadm join 命令。您需要在 Worker 节点上运行该命令以加入集群。接下来，您需要运行以下命令来与 Kubernetes 集群进行交互：

mkdir -p $HOME/.kube
cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

将 Worker 节点加入集群

接下来，登录到 Worker 节点，并运行以下命令将 Worker 节点加入 Kubernetes 集群：

kubeadm join kubernetes-master-ip:6443 --token chmz7m.fbjgdcqne1q0ff4t --discovery-token-ca-cert-hash sha256:c614bf14af27472e470546539a9a2ff63e5d558dbbb3cc06d6f7a030fcb55426

您将看到类似以下的输出：

[preflight] Running pre-flight checks
	[WARNING SystemVerification]: missing optional cgroups: blkio
[preflight] Reading configuration from the cluster...
[preflight] FYI: You can look at this config file with 'kubectl -n kube-system get cm kubeadm-config -o yaml'
[kubelet-start] Writing kubelet configuration to file "/var/lib/kubelet/config.yaml"
[kubelet-start] Writing kubelet environment file with flags to file "/var/lib/kubelet/kubeadm-flags.env"
[kubelet-start] Starting the kubelet
[kubelet-start] Waiting for the kubelet to perform the TLS Bootstrap...

This node has joined the cluster:
* Certificate signing request was sent to apiserver and a response was received.
* The Kubelet was informed of the new secure connection details.

Run 'kubectl get nodes' on the control-plane to see this node join the cluster.

安装 Calico Pod 网络插件

接下来，您需要在 Kubernetes Master 节点上安装 Calico Pod 网络以管理网络。

可以使用以下命令下载并安装它：

curl https://projectcalico.docs.tigera.io/manifests/calico.yaml -O calico.yaml
kubectl apply -f calico.yaml

您将看到类似以下的输出：

poddisruptionbudget.policy/calico-kube-controllers created
serviceaccount/calico-kube-controllers created
serviceaccount/calico-node created
configmap/calico-config created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/bgpconfigurations.crd.projectcalico.org created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/bgppeers.crd.projectcalico.org created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/blockaffinities.crd.projectcalico.org created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/caliconodestatuses.crd.projectcalico.org created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/clusterinformations.crd.projectcalico.org created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/felixconfigurations.crd.projectcalico.org created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/globalnetworkpolicies.crd.projectcalico.org created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/globalnetworksets.crd.projectcalico.org created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/hostendpoints.crd.projectcalico.org created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/ipamblocks.crd.projectcalico.org created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/ipamconfigs.crd.projectcalico.org created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/ipamhandles.crd.projectcalico.org created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/ippools.crd.projectcalico.org created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/ipreservations.crd.projectcalico.org created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/kubecontrollersconfigurations.crd.projectcalico.org created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/networkpolicies.crd.projectcalico.org created
customresourcedefinition.apiextensions.k8s.io/networksets.crd.projectcalico.org created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/calico-kube-controllers created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/calico-node created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/calico-kube-controllers created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/calico-node created

接下来，使用以下命令验证 Pod 的状态：

kubectl get pods -n kube-system

您将看到类似以下的输出：

NAME                                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE
calico-kube-controllers-58dbc876ff-nh2st        1/1     Running   0          5m58s
calico-node-7cfz7                               1/1     Running   0          5m58s
calico-node-lt5cv                               1/1     Running   0          5m58s
coredns-565d847f94-dm6qc                        1/1     Running   0          21m
coredns-565d847f94-zhng9                        1/1     Running   0          21m
etcd-k8smaster.example.net                      1/1     Running   0          22m
kube-apiserver-k8smaster.example.net            1/1     Running   0          22m
kube-controller-manager-k8smaster.example.net   1/1     Running   0          22m
kube-proxy-9w2xp                                1/1     Running   0          14m
kube-proxy-gdb97                                1/1     Running   0          21m
kube-scheduler-k8smaster.example.net            1/1     Running   0          22m

现在，您可以使用以下命令检查 Kubernetes 集群的状态：

kubectl get nodes

您应该会看到 Master 和 Worker 节点均处于就绪（ready）状态：

NAME                    STATUS   ROLES           AGE   VERSION
k8smaster.example.net   Ready    control-plane   22m   v1.25.0
kubernetes              Ready    
          14m   v1.25.0

在 Kubernetes 上部署 Nginx 应用

为了测试 Kubernetes，我们将在集群上部署一个 Nginx 应用。

运行以下命令来部署一个 Nginx 应用：

kubectl create deployment nginx-app --image=nginx --replicas=2

您可以使用以下命令验证您的应用：

kubectl get deployment nginx-app

您将看到类似以下的输出：

NAME        READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-app   2/2     2            2           13s

接下来，使用以下命令在 80 端口暴露您的应用：

kubectl expose deployment nginx-app --type=NodePort --port=80

接下来，使用以下命令验证 Nginx 服务的状态：

kubectl get svc nginx-app

您将看到类似以下的输出：

NAME        TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
nginx-app   NodePort   10.109.89.196   
        80:30921/TCP   14s

您也可以使用以下命令查看 Nginx 应用的详细信息：

kubectl describe svc nginx-app

您应该会看到以下输出：

Name:                     nginx-app
Namespace:                default
Labels:                   app=nginx-app
Annotations:              

Selector:                 app=nginx-app
Type:                     NodePort
IP Family Policy:         SingleStack
IP Families:              IPv4
IP:                       10.109.89.196
IPs:                      10.109.89.196
Port:                     
  80/TCP
TargetPort:               80/TCP
NodePort:                 
  30921/TCP
Endpoints:                192.168.192.129:80,192.168.192.130:80
Session Affinity:         None
External Traffic Policy:  Cluster
Events:

现在，请记下上述输出中的 Nginx 应用 IP 地址，并使用 curl 命令验证您的 Nginx 应用：

curl http://10.109.89.196

如果一切正常，您将看到类似以下的输出：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
html { color-scheme: light dark; }
body { width: 35em; margin: 0 auto;
font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif; }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

恭喜！您已成功在 Ubuntu 22.04 服务器上搭建了 Kubernetes 集群。

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