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k8s的开篇学习和安装

news 来源：原创 2025/6/15 7:16:14

k8s的开篇学习

学习网站

参考资料

1。 K8S能干什么

[概述 | Kubernetes](https://kubernetes.io/zh-cn/docs/concepts/overview/#why-you-need-kubernetes-and-what-can-it-do)需要开代理

2。docker资料

https://docs.docker.com/get-started/

3.prometheus资料

https://prometheus.io/docs/introduction/overview/

开篇前言

不能站在上帝视角，一开始就大而全的去理解k8s所有组件，对于新人入门是灾难。
前期，抓住重点，学会安装，应用部署，不断加入新组件，理解该组件能解决什么问题。
才是循序渐进的学习方法

当然，在课余时间，为了掌握这一类重量级的技术，必须得看资料，理解为什么k8s提供那么多组件，以及作用.

为什么要学习k8s

1.1 iptables规则，为了理解防火墙作用、以及实现对数据包的转发，修改作用，源ip:port 目标ip:port 协议等。

1.2 虚拟化kvm

1.3 容器技术，容器，镜像，仓库，网络

1.4 从单个的容器管理命令，升级为yaml形式的资源描述文件，以及提供了相应的编排能力，运行、管理一组多个容器
以及容器之间会共同使用到的，如桥接网络网段，如创建的数据卷Volume，也可以在多个容器之间共享数据。

1.5 问题又来了，你这只是在单机的如docker-200机器上操作一堆容器，容器需要部署在多个机器上呢？
你后端需要运行的一组如4个容器，不能只在一个宿主机上跑吧，那不还是公用的单一的宿主机配置吗？

1.6 因此容器需要跨主机部署，以及配置跨主机的容器通信方案

1.7 以及容器运行在了多个机器上，容器就是你后端么，如何确保对容器的资源使用率监控？容器内服务监控？

是不是也得手工去维护docker？

  1. 如上诸多问题，在容器规模上来，跨机器的部署，就推进了容器编排技术必须要继续发展，开发出强大的编排工具
    解决上述的问题，以及更多的问题。这就是 k8s为什么出现了。

运维的方式就彻底颠覆了，容器多机器编排的工具，必须得有开发代码的编写方式，也彻底的颠覆了系统，都是分开发的，多个小组件运行一个一个容器里

这个就叫做微服务

也就是技术就是一步一步演化而来。

k8s软件介绍

  • 纯docker的运行模式，是docker主机单独的去管理一堆的容器应用，但发现数量多了以后，配置复杂，就难以管理多个容器，并且跨主机下的容器集群，更是维护复杂。
    • 业务数量庞大，那些容器部署在那些节点使用了那些的端口，如何记录，管理，需要登陆到每一台机器去管理。
    • 跨主机的通信，多个机器中的容器之间相互调用如何做，IP tables规则手动维护，
    • 跨主机容器的调用，配置如何写，ip和端口
    • 如何实现业务的高可用性，多个容器对外提供服务如何实现负载均衡。
    • 如何实现滚动升级业务的连续性。

k8s的介绍

  • Kuberneter 也被称为k8s,是用于自动化的部署，扩缩和管理容器应用化程序的开源系统。

  • 他将组成的应用系统组合成逻辑单元，以便于管理和服务发现

  • Kubernets 来源于Google 15 年生产环境的运维经验，同时凝聚了社区的最佳创意和实践。

  • Google每周运行10亿个容器，kubernets基于相同的设计原理，能够在不扩张运维团队的前提下，进行规模性的管理。

  • 从官方的资料来看，就已经解决了容器化的管理问题。

为什么会出现k8s

部署时代架构

v1 物理机

↓

v2 虚拟化，vmware 商业版为代表，出现开源版的 openstack

↓

v3 容器化部署，容器化大规模应用后，难以维护，出现了

↓

k8s技术

k8s 是一个平台框架

  • k8s提供了很多功能，简化了对容器的部署管理
    • 基于容器对应用的发布管理，更新，升级，降级。
    • 负载均衡，服务发现。
    • 跨机器，跨地区的网络管理模式
    • 自动扩缩容器功能
    • 针对nginx无状态服务运行模式，如mysql等有状态的运行组件
    • 支持丰富的插件。
  • k8s并不是包罗万象，它本身只有自己的组件，而其他的功能，如消息列队，数据库，存储都需要安装在K8S上

k8s的本质是一个大而全的一个平台，组件很多，提供了很多的功能组件，目的是为了更好的管理容器。

  • 所以K8S的组件是专门用来保障，应用的发布的高可用性弹性扩缩
  • 升级降级的一个重要的组件，
  • 还有专门用来维护，网络，存储，等K8S的其他组件
  • 因此学习的路线是1.先学会应用的部署，无状态的应用，2.学习其他的组件，部署容器

k8s核心架构

如何设计一个容器管理平台

  • 集群架构，管理节点分发到数据节点
  • 如何部署业务容器到各个数据节点
  • N个数据节点，业务容器如何选择部署到合理的节点
  • 容器如何实现多副本，如何满足每个机器都部署一个容器模型
  • 多副本如何实现负载均衡

分布式系统分为二种角色：管理节点和工作节点

从系统架构来看，k8s分为2个节点

master 控制节点，包工头

node 工作节点 工人

提供啦很多组件，方便你去各个角度更好的维护，管理容器
1. 容器的高可用性，数量的保障，版本的升级
2， 容器之间的网络关系
3， 容器之间的数据共享关系
4， 容器内的配置文件\
...........
都是K8S提供的各个组件

k8s组件通信架构图

  1. k8s集群，至少需要2台ecs机器
  2. k8s的本身，也是以容器运行
  • k8s集群是被一组被称为Node的节点组成的，这些节点运行K8S管理进程的容器
  • 具体的Node节点机器上运行的容器被叫做pod的组件管理
  • 安装完k8s后，就得到啦一个集群的环境
    • 集群指的是有一堆Node节点的机器，并且这些节点运行pod，也就是容器了。

理解k8s核心几块资源

k8s默认的组件很多，每一个pod控制器（工作负载），以及网络插件组件，没法一个个的去读，前期也都被封装在了底层，也关心不到。

因此，只聊我们能用到的几个组件，如pod创建，需要用到几个组件，需要背一背，以及查看对应的资源，再机器上的容器进程信息。

后续不断的加入新知识，再去理解对应的组件

即可循序渐进的理解，k8s的复杂知识。

当然，建议也是，平日里，看k8s官网文档，以及如k8s权威指南 v5版本的书籍，去阅读理论知识，扩充自己的理论知识，更合适。

v1-v5

上课，为了更快速的，理解，操作，k8s组件该如何玩

  1. 快速学会玩法
  2. 再去看资料理解本质原理

node概念

ECS机器，k8s运行的一个环境。

pod等资源，属于k8s安装好后的，集群内的一个资源信息。

1.k8s工作节点，node，运行环境可以是：：：：vmware创建的一个虚拟机 ，k8s-node-11 k8s-node-12

2.node上具体运行啥？运行容器，k8s部署的应用，都是跑再容器里，还得装docker

  1. 初始化，运行工作节点，或者主节点，背后逻辑就是
    1. 下载k8s自身的一些组件的镜像
    2. 运行镜像，创建对应的容器，到对应的目标机器上（k8s-master、k8s-node）

k8s-node的部署逻辑图

1. pod的IP是随着变化的，删除pod，ip变化
2. pod内都有一个根容器
4. 一个pod内可以有一个、多个容器
5.一个pod内的所有容器，共享根容器的网络名称空间，文件系统，进程资源
6.一个pod内的容器网络地址，由根容器提供。

k8s集群安装部署

带着理论，再去部署，验证你的理论

  • 准备3台机器，注意配置，别太低，否则跑不起来。

  • 系统初始化配置，如ntp等

主机名、节点ip、部署组件
# k8s kubeadm 一键自动化，安装k8s集群，安装所有运行需要的组件
# k8s-master  10.0.0.10   etcd, kube-apiserver, kube-controller-manager, kubectl, kubeadm, kubelet, kube-proxy, flannelk8s-node1  10.0.0.11  kubectl, kubelet, kube-proxy, flannel,dockerk8s-node2   10.0.0.12 kubectl, kubelet, kube-proxy, flannel,docker确保三台机器，的跨节点的容器互相通信，装网络插件flannel

环境初始化

cat  >>/etc/hosts <<'EOF'
10.0.0.10 k8s-master-10 
10.0.0.11 k8s-node-11
10.0.0.12 k8s-node-12
EOFping -c 2 k8s-master-10
ping -c 2 k8s-node-11
ping -c 2 k8s-node-12

防火墙初始化

systemctl stop firewalld NetworkManager
systemctl disable firewalld NetworkManagersed -ri 's#(SELINUX=).*#\1disabled#' /etc/selinux/config
setenforce 0
systemctl disable firewalld && systemctl stop firewalldgetenforce 0iptables -F
iptables -X
iptables -Ziptables -P FORWARD ACCEPT

关闭swap

k8s默认禁用swap功能

swapoff -a
# 防止开机自动挂载 swap 分区
sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab

yum源配置

curl  -o /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo https://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo
curl  -o /etc/yum.repos.d/epel.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo
sed -i '/aliyuncs/d' /etc/yum.repos.d/*.repoyum clean all && yum makecache fast

ntp配置

yum install chrony -ysystemctl start chronyd
systemctl enable chronyddate# 修改配置文件，加入ntp.aliyun.com上游地址即可ntpdate -u ntp.aliyun.comhwclock -w

修改linux内核参数，开启数据包转发功能

# 容器夸主机通通信，底层是走的iptables，内核级别的数据包转发cat <<EOF >  /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.ipv4.ip_forward=1
vm.max_map_count=262144
EOFmodprobe br_netfilter
# 加载读取内核参数配置文件
sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf

安装docker基础环境（）

yum remove docker docker-common docker-selinux docker-engine -y curl -o /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repoyum makecache fastyum list docker-ce --showduplicatesyum install docker-ce-19.03.15 docker-ce-cli-19.03.15 -y#配置docker加速器、以及crgoup驱动，改为k8s官方推荐的systemd，否则初始化时会有报错。mkdir -p /etc/docker
# 这里使用的是你自己的华为云的镜像id，不要使用我的这个容器加速镜像
cat > /etc/docker/daemon.json <<'EOF'
{"registry-mirrors": [ "https://58698f75ac8e4e98bbb253a7e9b31657.mirror.swr.myhuaweicloud.com" ]
}
EOF#启动
systemctl start docker && systemctl enable dockerdocker version

安装k8s的初始化

[root@k8s-master-10 ~]#cat init-k8s.sh 
#设置阿里云源curl -o /etc/yum.repos.d/Centos-7.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repocurl -o /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repocat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpghttp://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOFyum clean all && yum makecache#yum list kubeadm --showduplicates   列出，这个阿里云k8s源，提供了哪些k8s版本让你玩
# 这个脚本看懂1111# 安装指定版本 kubeadm-1.19.3   ，安装的kubeadm版本，就是决定了，拉去什么版本的k8s集群版本的镜像yum install kubelet-1.19.3 kubeadm-1.19.3   kubectl-1.19.3 ipvsadm -y

初始化k8s-master主节点（只在主节点执行）

# kubeadm init   初始化，加入一些参数#
kubeadm init \
--apiserver-advertise-address=10.0.0.10 \
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
--kubernetes-version v1.19.3 \
--service-cidr=10.1.0.0/16 \
--pod-network-cidr=10.2.0.0/16 \
--service-dns-domain=cluster.local \
--ignore-preflight-errors=Swap \
--ignore-preflight-errors=NumCPUkubeadm init \
--apiserver-advertise-address=10.0.0.10 \   # api-server运行再k8s-master的ip上
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \ # 拉去k8s镜像，从阿里云上获取，否则默认是国外的k8s镜像地址，下载不了
--kubernetes-version v1.19.3 \  # 和kubeadm保持一直
--service-cidr=10.1.0.0/16 \    #  k8s服务发现网段设置，service网段
--pod-network-cidr=10.2.0.0/16 \   # 设置pod创建后，的运行网段地址
--service-dns-domain=cluster.local \ #  k8s服务发现网段设置，service资源的域名后缀
--ignore-preflight-errors=Swap \  # 忽略swap报错
--ignore-preflight-errors=NumCPU  #  忽略cpu数量报错

中间的组件创建过程，以及ssl证书创建过程，暂时不用看，以后回国头再看# k8s-master成功装好了Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:
# 创建k8s集群配置文件
# 制定了，默认的ssl整数在哪，api-server的地址，等mkdir -p $HOME/.kubesudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/configsudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config======================-===============
# pod分布再多个机器上，pod互相之间链接，得部署，集群网络，选用flannel网络插件
# 安装，使用即可。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/# 使用如下命令，将k8s-node加入集群即可，
Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:
===================================================# join添加到集群中====================================
[root@k8s-master-10 ~]## k8s-master初始化结果，讲解，听懂6666Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:mkdir -p $HOME/.kubesudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/configsudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/configYou 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 10.0.0.10:6443 --token gwv20l.vjex2uud3ng450ig \--discovery-token-ca-cert-hash sha256:fce52138a94d585d07015dbf718e39b5ba3c7988021c5ef98bf8af6c5be191dd 
[root@k8s-master ~]# #添加这个join

此时主节点就可以用

查看 k8s集群状态，查看有哪些工作节点

客户端命令
# 可以直接和api-server交互，查询 你要的信息 # 这个命令，默认会去加载ssl证书，确保安全
# 以后再聊，kubectl的整数添加参数
# 再主节点上，使用这个命令是可以直接用的kubectl   get  nodes  # 显示更详细的信息kubectl   get  nodes  -owide
## 查看kubeadm 版本，初始化的k8s版本信息，就是 v1.19.3版本$ kubeadm version[root@k8s-master-10 ~]#kubeadm version
kubeadm version: &version.Info{Major:"1", Minor:"19", GitVersion:"v1.19.3", GitCommit:"1e11e4a2108024935ecfcb2912226cedeafd99df", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2020-10-14T12:47:53Z", Go## 设置kubelet开机启动
systemctl enable kubelet
systemctl enable docker

如何让集群就绪呢？部署网络插件

# 1. 下载网络插件的，配置文件 ，yaml以及配置文件
git clone --depth 1 https://github.com/coreos/flannel.git# 2.再k8s主节点上，应用这个yaml，基于yaml，创建具体的pod过程。# 3.如果需要修改pod运行网络的话，要改配置文件，
/root/flannel-master/Documentation/kube-flannel.yml# 创建k8s资源，都是写这种yml文件了[root@k8s-master-10 ~/flannel-master/Documentation]#grep 'Network' -A 5 kube-flannel.yml "Network": "10.2.0.0/16","Backend": {"Type": "vxlan"}}
---# 修改的第二处，夸主机的容器通信，最终不得走宿主机的物理网卡。
# 告诉flannel的你物理网卡是谁containers:- name: kube-flannel#image: flannelcni/flannel:v0.19.2 for ppc64le and mips64le (dockerhub limitations may apply)image: docker.io/rancher/mirrored-flannelcni-flannel:v0.19.2command:- /opt/bin/flanneldargs:- --ip-masq- --kube-subnet-mgr- --iface=ens33# 基于kubectl命令，应用这个yml文件，读取，以及创建pod资源[root@k8s-master-10 ~/flannel-master/Documentation]#kubectl create -f ./kube-flannel.yml 
namespace/kube-flannel created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/flannel created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/flannel created
serviceaccount/flannel created
configmap/kube-flannel-cfg created
daemonset.apps/kube-flannel-ds created# 查看当前机器的容器，关于flannel网络插件的进程
[root@k8s-master-10 ~/flannel-master/Documentation]#docker ps |grep flannel
812ebf6b0578        registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.2   "/pause"                 31 seconds ago      Up 31 seconds                           k8s_POD_kube-flannel-ds-9x4l2_kube-flannel_37b34022-cc0d-47c3-b677-3fe657374dbc_0修改pod网络的网段地址，根据kubeadm init 初始化时，设置的地址来

在这里插入图片描述

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