k8s学习之路.基础.[01.走进Kubernetes]

什么是Kubernetes

随着微服务架构被越来越多的公司使用，大部分单体应用正逐步被拆解成小的、独立运行的微服务。微服务的优势这里不做探讨，但是其带来的服务维护问题大大增加，若想要在管理大量微服务的情况下还需要让资源利用率更多且硬件成本相对更低，那么基于容器部署的微服务的一些自动化设施的需求就这样诞生了，于是就有了Kubernetes，其提供的特性有：

服务发现和负载均衡
存储编排
自动发布和回滚
自愈
密钥及配置管理

通过下面架构图可以看到其有上下两部分对应的Master&Node节点构成，这两种角色分别对应着控制节点和计算节点。

全局架构

Master控制节点主要出发点在于如何编排、管理、调度用户提交的作业

Kubernetes控制节点主要由以下几个核心组件组成：

etcd保存了整个集群的状态
apiserver提供了资源操作的唯一入口，并提供认证、授权、访问控制、API注册和发现等机制
controller manager负责维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新等
scheduler负责资源的调度，按照预定的调度策略将Pod调度到相应的机器上

对于计算节点：

kubelet负责维护容器的生命周期，同时也负责Volume（CSI）和网络（CNI）的管理
Container runtime负责镜像管理以及Pod和容器的真正运行（CRI）
kube-proxy负责为Service提供cluster内部的服务发现和负载均衡

安装

单机安装

关于单机安装k8s，我使用的相关环境如下：

macOS：Catalina 10.15.1
Docker Desktop Vesion：3.0.2
Kubernetes：1.19.3

由于镜像的下载涉及到网络原因，因此这里使用了开源项目k8s-docker-desktop-for-mac来解决这个问题，需要注意的是要修改images的相关镜像的版本，要和此时Kubernetes配对上才行，比如我设置的是：

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k8s.gcr.io/kube-proxy:v1.19.3=gotok8s/kube-proxy:v1.19.3
k8s.gcr.io/kube-controller-manager:v1.19.3=gotok8s/kube-controller-manager:v1.19.3
k8s.gcr.io/kube-scheduler:v1.19.3=gotok8s/kube-scheduler:v1.19.3
k8s.gcr.io/kube-apiserver:v1.19.3=gotok8s/kube-apiserver:v1.19.3
k8s.gcr.io/coredns:1.7.0=gotok8s/coredns:1.7.0
k8s.gcr.io/pause:3.2=gotok8s/pause:3.2
k8s.gcr.io/etcd:3.4.13-0=gotok8s/etcd:3.4.13-0

随后打开Docker，进入设置界面，勾选Enable Kubernetes即可：

不出意外，界面左下角会出现Kubernetes running的提示，这样就安装成功了。

如果状态一直处于Kubernetes starting状态，可在终端执行以下命令然后重启Docker：

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rm -rf ~/.kube
rm -rf ~/Library/Group\ Containers/group.com.docker/pki/

集群安装

准备

准备三台机器，比如（使用的配置是4核8G，IP换成你自己的）：
- 192.168.5.91：Master：
  - 执行：
    - hostnamectl set-hostname master
    - echo "127.0.0.1 $(hostname)" >> /etc/hosts
- 192.168.5.92：Node01
  - 执行：
    - hostnamectl set-hostname node01
    - echo "127.0.0.1 $(hostname)" >> /etc/hosts
- 192.168.5.93：Node02
  - 执行：
    - hostnamectl set-hostname node02
    - echo "127.0.0.1 $(hostname)" >> /etc/hosts
Kubernetes版本：v1.19.3
Docker版本：19.03.12

开始前请检查以下事项：

CentOS 版本：>= 7.6
CPU：>=2
IP：互通
关闭swap：swapoff -a

配置国内kubernetes源：

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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=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF

安装相关依赖工具：

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yum install -y kubelet-1.19.3 kubeadm-1.19.3 kubectl-1.19.3
# 设置开机启动
systemctl enable kubelet.service && systemctl start kubelet.service
# 查看状态
systemctl status kubelet.service

初始化Master

在主节点（192.168.5.91）执行以下命令：

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export MASTER_IP=192.168.5.91
export APISERVER_NAME=apiserver.demo
export POD_SUBNET=10.100.0.1/16
echo "${MASTER_IP}    ${APISERVER_NAME}" >> /etc/hosts

新建脚本init_master.sh:

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vim init_master.sh

添加：

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#!/bin/bash

# 只在 master 节点执行

# 脚本出错时终止执行
set -e

if [ ${#POD_SUBNET} -eq 0 ] || [ ${#APISERVER_NAME} -eq 0 ]; then
  echo -e "\033[31;1m请确保您已经设置了环境变量 POD_SUBNET 和 APISERVER_NAME \033[0m"
  echo 当前POD_SUBNET=$POD_SUBNET
  echo 当前APISERVER_NAME=$APISERVER_NAME
  exit 1
fi


# 查看完整配置选项 https://godoc.org/k8s.io/kubernetes/cmd/kubeadm/app/apis/kubeadm/v1beta2
rm -f ./kubeadm-config.yaml
cat <<EOF > ./kubeadm-config.yaml
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
kind: ClusterConfiguration
# k8s 版本
kubernetesVersion: v1.19.3
imageRepository: registry.aliyuncs.com/k8sxio
controlPlaneEndpoint: "${APISERVER_NAME}:6443"
networking:
  serviceSubnet: "10.96.0.0/16"
  podSubnet: "${POD_SUBNET}"
  dnsDomain: "cluster.local"
EOF

# kubeadm init
# 根据您服务器网速的情况，您需要等候 3 - 10 分钟
kubeadm config images pull --config=kubeadm-config.yaml
kubeadm init --config=kubeadm-config.yaml --upload-certs

# 配置 kubectl
rm -rf /root/.kube/
mkdir /root/.kube/
cp -i /etc/kubernetes/admin.conf /root/.kube/config

# 安装 calico 网络插件
# 参考文档 https://docs.projectcalico.org/v3.13/getting-started/kubernetes/self-managed-onprem/onpremises
echo "安装calico-3.13.1"
rm -f calico-3.13.1.yaml
wget https://kuboard.cn/install-script/calico/calico-3.13.1.yaml
kubectl apply -f calico-3.13.1.yaml

如果出错：

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# issue 01
# [ERROR FileContent--proc-sys-net-bridge-bridge-nf-call-iptables]: /proc/sys/net/bridge/bridge-nf-call-iptables contents are not set to 1
# 所有机器执行
echo 1 > /proc/sys/net/bridge/bridge-nf-call-iptables
echo 1 > /proc/sys/net/bridge/bridge-nf-call-ip6tables

检查master初始化结果：

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# 直到所有的容器组处于 Running 状态
watch kubectl get pod -n kube-system -o wide
# 查看 master 节点初始化结果
kubectl get nodes -o wide

如下图：

获得join命令参数

直接在master执行：

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kubeadm token create --print-join-command

比如此时输出：

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# 有效期两小时
kubeadm join apiserver.demo:6443 --token vh5hl9.9fccw1mzfsmsp4gh     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:6970397fdc6de5020df76de950c9df96349ca119f127551d109430c114b06f40

初始化Node

在所有node执行：

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export MASTER_IP=192.168.5.91
export APISERVER_NAME=apiserver.demo
echo "${MASTER_IP}    ${APISERVER_NAME}" >> /etc/hosts

# 替换为 master 节点上 kubeadm token create 命令的输出
kubeadm join apiserver.demo:6443 --token vh5hl9.9fccw1mzfsmsp4gh     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:6970397fdc6de5020df76de950c9df96349ca119f127551d109430c114b06f40

检查初始化结果

在master节点执行：

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kubectl get nodes -o wide

输出结果如下：

Kubernetes Dashboard

Dashboard可以将容器化应用程序部署到Kubernetes集群，对容器化应用程序进行故障排除，以及管理集群资源。

安装

安装命令如下：

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wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.1.0/aio/deploy/recommended.yaml -O recommended.yaml

kubectl apply -f recommended.yaml
kubectl get pods --namespace=kubernetes-dashboard -o wide

此处执行完会发现STATUS都是ContainerCreating：

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NAME                                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP          NODE             NOMINATED NODE   READINESS GATES
dashboard-metrics-scraper-79c5968bdc-bdz9d   1/1     `ContainerCreating`   0          100m   10.1.0.20   docker-desktop   <none>           <none>
kubernetes-dashboard-7448ffc97b-z8222        1/1     `ContainerCreating`   0          100m   10.1.0.19   docker-desktop   <none>           <none>

查看日志找找原因（注意NAME）：

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kubectl describe pod dashboard-metrics-scraper-79c5968bdc-bdz9d --namespace=kubernetes-dashboard

发现是因为metrics-scraper:v1.0.6镜像下载不下来，手动执行：

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docker pull kubernetesui/metrics-scraper:v1.0.1

拉下来之后就妥了。

最后我们需要将访问形式改为NodePort访问：

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kubectl --namespace=kubernetes-dashboard edit service kubernetes-dashboard
# 将里面的 type: ClusterIP 改为 type: NodePort

保存后，执行：

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kubectl --namespace=kubernetes-dashboard get service kubernetes-dashboard

终端输出：

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NAME                   TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)         AGE
kubernetes-dashboard   NodePort   10.98.194.124   <none>        443:31213/TCP   107m

Token

在浏览器访问：https://0.0.0.0:31213/:

看界面需要生成Token：

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vim admin-user.yaml
# 输入
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: admin-user
  namespace: kubernetes-dashboard
# 保存退出
vim admin-user-role-binding.yaml
# 输入
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
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
# 保存退出

# 执行命令加载配置
kubectl create -f admin-user.yaml
kubectl create -f admin-user-role-binding.yaml

# 若出现已存在
# 执行：kubectl delete -f xxx.yaml 即可

获取令牌：

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kubectl -n kubernetes-dashboard describe secret $(kubectl -n kubernetes-dashboard get secret | grep admin-user | awk '{print $1}')

复制token到刚才的界面登录即可，登录后界面如下：

如果想延长Token的有效时间：

然后在containners->args加上--token-ttl=43200。

部署镜像

下拉一个你自己想部署的镜像，具体命令如下（主节点执行）：

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# 部署
kubectl run hello --image=xxx/hello --port=5000
# 列出 pod
kubectl get pods
# 创建一个服务对象
# NodePort 在所有节点（虚拟机）上开放一个特定端口，任何发送到该端口的流量都被转发到对应服务
kubectl expose po hello --port=5000 --target-port=5000 --type=NodePort  --name hello-http
# 列出服务
kubectl get services

参考

本部分内容有参考如下文章：

文章目录

k8s学习之路.基础.[01.走进Kubernetes]

什么是Kubernetes

安装

单机安装

集群安装

准备

初始化Master

获得join命令参数

初始化Node

检查初始化结果

Kubernetes Dashboard

安装

Token

部署镜像

参考

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