Kubernetes实战进阶篇 - 第一章搭建Kubernetes集群

一、搭建方案

1、 minikube

minikube 是一个工具， 能让你在本地运行 Kubernetes。 minikube 在你的个人计算机（包括 Windows、macOS 和 Linux PC）上运行一个一体化（all-in-one）或多节点的本地 Kubernetes 集群，以便你来尝试 Kubernetes 或者开展每天的开发工作。

ps：本人使用自己电脑搭建，所以使用此方式搭建

• 安装命令：brew install minikube
• 启动：brew start

minikube安装

2、 kubeadm

• 你可以使用 kubeadm 工具来创建和管理 Kubernetes 集群。 该工具能够执行必要的动作并用一种用户友好的方式启动一个可用的、安全的集群。
• 安装 kubeadm 展示了如何安装 kubeadm 的过程。一旦安装了 kubeadm， 你就可以使用它来创建一个集群。

2.1 服务器要求

• 3 台服务器（虚拟机）
• • k8s-master：192.168.113.120
• • k8s-node1：192.168.113.121
• • k8s-node2：192.168.113.122
• 最低配置：2核、2G内存、20G硬盘
• 最好能联网，不能联网的话需要有提供对应镜像的私有仓库

2.2 软件环境

• 操作系统：CentOS 7
• Docker：20+
• k8s：1.23.6

2.3 安装步骤

1）初始操作

# 关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

# 关闭selinux
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config  # 永久
setenforce 0  # 临时

# 关闭swap
swapoff -a  # 临时
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab    # 永久

# 关闭完swap后，一定要重启一下虚拟机！！！
# 根据规划设置主机名
hostnamectl set-hostname <hostname>

# 在master添加hosts
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.113.120 k8s-master
192.168.113.121 k8s-node1
192.168.113.122 k8s-node2
EOF


# 将桥接的IPv4流量传递到iptables的链
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 install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com

2）安装基础软件（所有节点）
2.1）安装docker

基于文档中的安装 Docker 文件进行安装

2.2）添加阿里云yum源

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

2.3）安装kubeadm、kubelet、kubectl

yum install -y kubelet-1.23.6 kubeadm-1.23.6 kubectl-1.23.6

systemctl enable kubelet

# 配置关闭 Docker 的 cgroups，修改 /etc/docker/daemon.json，加入以下内容
"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"]

# 重启 docker
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

3）部署 Kubernetes Master

# 在 Master 节点下执行

kubeadm init \
      --apiserver-advertise-address=192.168.113.120 \
      --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
      --kubernetes-version v1.23.6 \
      --service-cidr=10.96.0.0/12 \
      --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

# 安装成功后，复制如下配置并执行
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
kubectl get nodes

4）加入 Kubernetes Node

分别在 k8s-node1 和 k8s-node2 执行

# 下方命令可以在 k8s master 控制台初始化成功后复制 join 命令

kubeadm join 192.168.113.120:6443 --token w34ha2.66if2c8nwmeat9o7 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:20e2227554f8883811c01edd850f0cf2f396589d32b57b9984de3353a7389477


# 如果初始化的 token 不小心清空了，可以通过如下命令获取或者重新申请
# 如果 token 已经过期，就重新申请
kubeadm token create

# token 没有过期可以通过如下命令获取
kubeadm token list

# 获取 --discovery-token-ca-cert-hash 值，得到值后需要在前面拼接上 sha256:
openssl x509 -pubkey -in /etc/kubernetes/pki/ca.crt | openssl rsa -pubin -outform der 2>/dev/null | \
openssl dgst -sha256 -hex | sed 's/^.* //'

5）部署 CNI 网络插件

# 在 master 节点上执行
# 下载 calico 配置文件，可能会网络超时
curl https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml -O

# 修改 calico.yaml 文件中的 CALICO_IPV4POOL_CIDR 配置，修改为与初始化的 cidr 相同

# 修改 IP_AUTODETECTION_METHOD 下的网卡名称

# 删除镜像 docker.io/ 前缀，避免下载过慢导致失败
sed -i 's#docker.io/##g' calico.yaml

6）测试 kubernetes 集群

# 创建部署
kubectl create deployment nginx --image=nginx

# 暴露端口
kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort

# 查看 pod 以及服务信息
kubectl get pod,svc

3、 二进制安装

利用 k8s 官方 github 仓库下载二进制包安装，安装过程较复杂，但相对较为稳定，推荐生产环境使用。

4、 命令行工具

二、命令行工具kubectl

1、在任意节点使用kubectl

# 1. 将 master 节点中 /etc/kubernetes/admin.conf 拷贝到需要运行的服务器的 /etc/kubernetes 目录中
scp /etc/kubernetes/admin.conf root@k8s-node1:/etc/kubernetes

# 2. 在对应的服务器上配置环境变量
echo "export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf" >> ~/.bash_profile
source ~/.bash_profile

2、资源操作

1）创建对象

$ kubectl create -f ./my-manifest.yaml           # 创建资源
$ kubectl create -f ./my1.yaml -f ./my2.yaml     # 使用多个文件创建资源
$ kubectl create -f ./dir                        # 使用目录下的所有清单文件来创建资源
$ kubectl create -f https://git.io/vPieo         # 使用 url 来创建资源
$ kubectl run nginx --image=nginx                # 启动一个 nginx 实例
$ kubectl explain pods,svc                       # 获取 pod 和 svc 的文档

# 从 stdin 输入中创建多个 YAML 对象
$ cat <<EOF | kubectl create -f -
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: busybox-sleep
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: busybox
    args:
    - sleep
    - "1000000"
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: busybox-sleep-less
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: busybox
    args:
    - sleep
    - "1000"
EOF

# 创建包含几个 key 的 Secret
$ cat <<EOF | kubectl create -f -
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: mysecret
type: Opaque
data:
  password: $(echo "s33msi4" | base64)
  username: $(echo "jane" | base64)
EOF

2）显示和查找资源

# Get commands with basic output
$ kubectl get services                          # 列出所有 namespace 中的所有 service
$ kubectl get pods --all-namespaces             # 列出所有 namespace 中的所有 pod
$ kubectl get pods -o wide                      # 列出所有 pod 并显示详细信息
$ kubectl get deployment my-dep                 # 列出指定 deployment
$ kubectl get pods --include-uninitialized      # 列出该 namespace 中的所有 pod 包括未初始化的

# 使用详细输出来描述命令
$ kubectl describe nodes my-node
$ kubectl describe pods my-pod

$ kubectl get services --sort-by=.metadata.name # List Services Sorted by Name

# 根据重启次数排序列出 pod
$ kubectl get pods --sort-by='.status.containerStatuses[0].restartCount'

# 获取所有具有 app=cassandra 的 pod 中的 version 标签
$ kubectl get pods --selector=app=cassandra rc -o \
  jsonpath='{.items[*].metadata.labels.version}'

# 获取所有节点的 ExternalIP
$ kubectl get nodes -o jsonpath='{.items[*].status.addresses[?(@.type=="ExternalIP")].address}'

# 列出属于某个 PC 的 Pod 的名字
# “jq”命令用于转换复杂的 jsonpath，参考 https://stedolan.github.io/jq/
$ sel=${$(kubectl get rc my-rc --output=json | jq -j '.spec.selector | to_entries | .[] | "\(.key)=\(.value),"')%?}
$ echo $(kubectl get pods --selector=$sel --output=jsonpath={.items..metadata.name})

# 查看哪些节点已就绪
$ JSONPATH='{range .items[*]}{@.metadata.name}:{range @.status.conditions[*]}{@.type}={@.status};{end}{end}' \
 && kubectl get nodes -o jsonpath="$JSONPATH" | grep "Ready=True"

# 列出当前 Pod 中使用的 Secret
$ kubectl get pods -o json | jq '.items[].spec.containers[].env[]?.valueFrom.secretKeyRef.name' | grep -v null | sort | uniq

3）更新资源

$ kubectl rolling-update frontend-v1 -f frontend-v2.json           # 滚动更新 pod frontend-v1
$ kubectl rolling-update frontend-v1 frontend-v2 --image=image:v2  # 更新资源名称并更新镜像
$ kubectl rolling-update frontend --image=image:v2                 # 更新 frontend pod 中的镜像
$ kubectl rolling-update frontend-v1 frontend-v2 --rollback        # 退出已存在的进行中的滚动更新
$ cat pod.json | kubectl replace -f -                              # 基于 stdin 输入的 JSON 替换 pod

# 强制替换，删除后重新创建资源。会导致服务中断。
$ kubectl replace --force -f ./pod.json

# 为 nginx RC 创建服务，启用本地 80 端口连接到容器上的 8000 端口
$ kubectl expose rc nginx --port=80 --target-port=8000

# 更新单容器 pod 的镜像版本（tag）到 v4
$ kubectl get pod mypod -o yaml | sed 's/\(image: myimage\):.*$/\1:v4/' | kubectl replace -f -

$ kubectl label pods my-pod new-label=awesome                      # 添加标签
$ kubectl annotate pods my-pod icon-url=http://goo.gl/XXBTWq       # 添加注解
$ kubectl autoscale deployment foo --min=2 --max=10                # 自动扩展 deployment “foo”

4）修补资源

$ kubectl patch node k8s-node-1 -p '{"spec":{"unschedulable":true}}' # 部分更新节点

# 更新容器镜像； spec.containers[*].name 是必须的，因为这是合并的关键字
$ kubectl patch pod valid-pod -p '{"spec":{"containers":[{"name":"kubernetes-serve-hostname","image":"new image"}]}}'

# 使用具有位置数组的 json 补丁更新容器镜像
$ kubectl patch pod valid-pod --type='json' -p='[{"op": "replace", "path": "/spec/containers/0/image", "value":"new image"}]'

# 使用具有位置数组的 json 补丁禁用 deployment 的 livenessProbe
$ kubectl patch deployment valid-deployment  --type json   -p='[{"op": "remove", "path": "/spec/template/spec/containers/0/livenessProbe"}]'

5）编辑资源

$ kubectl edit svc/docker-registry                      # 编辑名为 docker-registry 的 service
$ KUBE_EDITOR="nano" kubectl edit svc/docker-registry   # 使用其它编辑器

6）scale资源

$ kubectl scale --replicas=3 rs/foo                                 # Scale a replicaset named 'foo' to 3
$ kubectl scale --replicas=3 -f foo.yaml                            # Scale a resource specified in "foo.yaml" to 3
$ kubectl scale --current-replicas=2 --replicas=3 deployment/mysql  # If the deployment named mysql's current size is 2, scale mysql to 3
$ kubectl scale --replicas=5 rc/foo rc/bar rc/baz                   # Scale multiple replication controllers

7）删除资源

$ kubectl delete -f ./pod.json                                              # 删除 pod.json 文件中定义的类型和名称的 pod
$ kubectl delete pod,service baz foo                                        # 删除名为“baz”的 pod 和名为“foo”的 service
$ kubectl delete pods,services -l name=myLabel                              # 删除具有 name=myLabel 标签的 pod 和 serivce
$ kubectl delete pods,services -l name=myLabel --include-uninitialized      # 删除具有 name=myLabel 标签的 pod 和 service，包括尚未初始化的
$ kubectl -n my-ns delete po,svc --all                                      # 删除 my-ns namespace 下的所有 pod 和 serivce，包括尚未初始化的

3、Pod与集群

1）与运行的Pod交互

$ kubectl logs my-pod                                 # dump 输出 pod 的日志（stdout）
$ kubectl logs my-pod -c my-container                 # dump 输出 pod 中容器的日志（stdout，pod 中有多个容器的情况下使用）
$ kubectl logs -f my-pod                              # 流式输出 pod 的日志（stdout）
$ kubectl logs -f my-pod -c my-container              # 流式输出 pod 中容器的日志（stdout，pod 中有多个容器的情况下使用）
$ kubectl run -i --tty busybox --image=busybox -- sh  # 交互式 shell 的方式运行 pod
$ kubectl attach my-pod -i                            # 连接到运行中的容器
$ kubectl port-forward my-pod 5000:6000               # 转发 pod 中的 6000 端口到本地的 5000 端口
$ kubectl exec my-pod -- ls /                         # 在已存在的容器中执行命令（只有一个容器的情况下）
$ kubectl exec my-pod -c my-container -- ls /         # 在已存在的容器中执行命令（pod 中有多个容器的情况下）
$ kubectl top pod POD_NAME --containers               # 显示指定 pod 和容器的指标度量

2）与节点的集群交互

$ kubectl cordon my-node                                                # 标记 my-node 不可调度
$ kubectl drain my-node                                                 # 清空 my-node 以待维护
$ kubectl uncordon my-node                                              # 标记 my-node 可调度
$ kubectl top node my-node                                              # 显示 my-node 的指标度量
$ kubectl cluster-info                                                  # 显示 master 和服务的地址
$ kubectl cluster-info dump                                             # 将当前集群状态输出到 stdout                                    
$ kubectl cluster-info dump --output-directory=/path/to/cluster-state   # 将当前集群状态输出到 /path/to/cluster-state

# 如果该键和影响的污点（taint）已存在，则使用指定的值替换
$ kubectl taint nodes foo dedicated=special-user:NoSchedule

4、资源类型与别名（常用）

5、格式化输出

三、API概述

1、类型

1）Alpha

• 包含 alpha 名称的版本（例如v1alpha1）。
• 该软件可能包含错误。启用一个功能可能会导致 bug。默认情况下，功能可能会被禁用。
• 随时可能会丢弃对该功能的支持，恕不另行通知。
• API 可能在以后的软件版本中以不兼容的方式更改，恕不另行通知。
• 该软件建议仅在短期测试集群中使用，因为错误的风险增加和缺乏长期支持。

2）Beta

• 包含 beta 名称的版本（例如 v2beta3）。
• 该软件经过很好的测试。启用功能被认为是安全的。默认情况下功能是开启的。
• 细节可能会改变，但功能在后续版本不会被删除
• 对象的模式或语义在随后的 beta 版本或 Stable 版本中可能以不兼容的方式发生变化。如果这种情况发生时，官方会提供迁移操作指南。这可能需要删除、编辑和重新创建API对象。
• 该版本在后续可能会更改一些不兼容地方，所以建议用于非关键业务，如果你有多个可以独立升级的集群，你也可以放宽此限制。
• 大家使用过的 Beta 版本后，可以多给社区反馈，如果此版本在后续更新后将不会有太大变化。

3）Stable

• 该版本名称命名方式：vX 这里 X 是一个整数。
• Stable 版本的功能特性，将出现在后续发布的软件版本中。

2、访问控制

• 认证
• 授权

3、废弃api说明

网址