【k8s】基础概念+下载安装教程

目录

k8s提供的核心能力

1. 自动化运维与自愈能力

2. 服务的弹性伸缩

3. 服务发现与负载均衡

4. 发布与回滚

5. 配置与秘钥管理

组件

核心组件

概念组件

扩展组件

下载安装

测试

kubectl命令

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k8s提供的核心能力

k8s可以理解为一个

1. 自动化运维与自愈能力

这是 K8S 最吸引人的能力之一。

• 自动重启：如果容器崩溃，K8S 会自动重启它。

• 自动替换：如果整个节点（服务器）宕机，K8S 会检测到它上面的容器失效，并在其他健康节点上重新创建它们。

• 自动调度：你不需要手动指定容器在哪台机器上运行。K8S 的调度器会根据资源需求、策略等自动选择最合适的节点。

• 健康检查：K8S 可以定期检查应用是否健康（通过 HTTP 请求、执行命令、检查端口等方式）。如果应用不健康（如死锁、响应慢），它会主动重启或替换容器，而不是等待它完全崩溃。

业务价值：极大减少了人工运维干预，提供了极高的可用性，实现了 7x24 小时不间断服务。

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2. 服务的弹性伸缩

K8S 可以轻松应对流量波动，实现资源的动态分配。

• 水平扩缩容：这是最常见的伸缩方式。流量大了，只需一个命令或配置一个规则，Pod（应用实例）的副本数量就能从 3 个增加到 10 个；流量低了，再缩回 3 个。这一切可以是手动的，也可以是全自动的（基于 CPU/内存使用率或自定义指标）。

• 自动扩缩容：结合 HPA，你可以设置规则，例如“当 CPU 平均使用率超过 80% 时，自动增加 Pod 数量”。

业务价值：既保证了应用在流量高峰期的稳定性，又避免了在低峰期资源的浪费，节约成本。

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3. 服务发现与负载均衡

在微服务架构中，服务实例是动态变化的（IP 地址不固定，数量也会变）。K8S 内置机制解决了“如何找到并访问这些服务”的难题。

• 服务发现：每个服务都有一个稳定的虚拟 IP 地址（ClusterIP）和 DNS 名称。其他服务只需通过这个固定的名称就能访问它，无需关心它背后有多少个 Pod、IP 是什么。

• 负载均衡：K8S 自动将到达 Service 的请求均匀地分发到后端所有健康的 Pod 实例上。

业务价值：应用开发者无需在代码中硬编码服务地址或自己实现负载均衡，简化了开发，提升了架构的灵活性。

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4. 发布与回滚

K8S 提供了多种控制流量切换的策略，使得发布新版本和出问题时回滚变得安全、可控。

• 蓝绿部署：同时部署新旧两套版本，通过一键切换所有流量到新版本。

• 金丝雀发布：先将一小部分流量（例如 5%）导入新版本，验证没问题后再逐步扩大比例，直至完全替换。

• 滚动更新：K8S 默认的更新策略。逐步创建新版本的 Pod，同时逐步终止旧版本的 Pod。在整个过程中，服务始终可用，没有中断。

• 一键回滚：如果新版本上线后发现问题，可以立即回滚到之前的稳定版本。

业务价值：大大降低了发布新版本的风险，提升了发布频率和可靠性，是实现 DevOps 和持续交付的基石。

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5. 配置与秘钥管理

应用配置（如数据库地址、功能开关）和敏感信息（如密码、API 密钥）不应硬编码在容器镜像中。K8S 提供了安全的机制来管理它们。

• ConfigMap：用于存储应用的配置信息（明文）。

• Secret：用于存储敏感信息（会做 Base64 编码，但默认不加密，生产环境需配置加密）。

• 动态注入：你可以将 ConfigMap 和 Secret 作为环境变量或文件挂载到容器中。应用无需修改即可读取这些配置。当配置变更时，可以滚动更新 Pod 来使其生效。

业务价值：实现了应用配置与程序代码的分离，使得同一份镜像可以通过注入不同的配置，轻松地在开发、测试、生产环境中运行。秘钥管理更安全。

组件

核心组件

组件名称	主要功能	执行位置	特点
kubelet (节点代理)	管理 Pod 和容器生命周期、状态汇报、资源监控、卷管理、健康检查	所有节点（Master & Worker）	集群中每个节点上都需运行的守护进程，与容器运行时和API Server交互
kubeadm (集群部署工具)	初始化集群、管理节点加入、升级集群版本	通常仅在初始化时使用于Master节点	用于快速部署标准化的Kubernetes集群，简化部署过程
kubectl (集群管理命令行工具)	部署应用、查看资源、管理集群状态、调试应用	任意可访问API Server的机器	用户与Kubernetes集群交互的主要命令行工具

核心组件，k8s本身的组件：

• etcd：一个可信赖的分布式键值对存储服务，本质上就是一个键值对数据库。

• 主节点：

  • scheduler：调度器，负责调度，计算出调度结果，交给api server。

  • api server：所有服务访问的统一入口。

  • replication controller：负责维护副本期望数目。

• 从节点：

  • kube proxy：实现负载均衡、pod间通信。

  • container：一般也就指的docker的容器。

  • kubelet(节点代理)：集群中每个节点上都需运行的守护进程，与容器运行时和API Server交互

• 其它

  • kubectl：用户与Kubernetes集群交互的主要命令行工具

概念组件

除开核心组件外，还有一部分组件是k8s自身api的抽象，也就是说这些组件其实就是k8s自身的一部分能力，只是抽象出来单独做成了一个内嵌的组件，用到这部分组件时，通过编写yaml配置文件来配置：

名称	组件	能力
工作负载资源	Pod, Deployment, StatefulSet , DaemonSet , Job, CronJob	用于部署和管理应用程序
服务发现资源	Service , Ingress	定义如何访问应用程序以及将流量路由到应用程序
配置和存储资源	ConfigMap , Secret , PersistentVolume (PV), PersistentVolumeClaim (PVC)	为应用程序提供配置数据、敏感信息和持久化存储
集群与安全资源	Namespace , ResourceQuota, ServiceAccount, Role, ClusterRole	定义集群的结构、资源限制和访问控制

名称	能力
namespace	命名空间，用来进行资源隔离
deployment	用来描述应用的状态期望
service	用来声明配置网络相关的配置
ingress	用来对外暴露服务，类似于nginx
secret	带加密功能的配置中心
persistentvolumeclaim	用来进行数据持久化
statefulset	用来对pod进行状态管理，当同一deployment中的pod要组成集群时给各个pod赋予角色

扩展组件

扩展组件是真正的实体组件，用来扩展k8s的能力。

下载安装

安装：

https://blog.csdn.net/qq_32060101/article/details/135688882

卸载：

https://blog.csdn.net/qq_32060101/article/details/135688669

安装

k8s安装至少需要2核2G的环境，否则会安装失败

lscpu

临时关闭swap ，如果不关闭在执行kubeadm部分命令会报错

swapoff -a

临时关闭selinux，减少额外配置

setenforce 0

关闭防火墙

systemctl stop firewalld systemctl disable firewalld

设置网桥参数

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
EOF

修改hosts文件 方便查看域名映射:

vim /etc/hosts
#追加:
192.168.21.223 master

让配置生效：

service network restart
或者
/etc/init.d/network restart

修改hostname:

hostnamectl set-hostname master

安装docker：

yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
yum -y install docker-ce

修改docker的 /etc/docker/daemon.json文件 如果没有该文件则直接创建：

设置国内阿里云docker源，地址改为自己在阿里云容器镜像服务申请的地址即可。

设置cgroupdriver为systemd，这步尤为重要(会导致后面初始化kubectl失败)，笔者就是因为没设置走了很多弯路

sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{"registry-mirrors": ["https://zydpncxr.mirror.aliyuncs.com"],"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"]
}
EOF

修改完成后 重启docker ，使docker与kubelet的cgroup 驱动一致

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker
systemctl enable docker

安装kubeadm kubelet kubectl：

配置k8s下载资源配置文件（阿里云yum源）

cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[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kubelet kubeadm kubectl：

yum install -y kubelet-1.23.5 kubeadm-1.23.5 kubectl-1.23.5

• kubelet ：运行在cluster，负责启动pod管理容器

• kubeadm ：k8s快速构建工具，用于初始化cluster

• kubectl ：k8s命令工具，部署和管理应用，维护组件

查看是否安装成功:

kubelet --version
kubectl version
kubeadm version

启动kubelet:

systemctl daemon-reload
systemctl start kubelet
systemctl enable kubelet

拉取init-config配置 并修改配置 init-config 主要由 api server、etcd、scheduler、controller-manager、coredns等镜像构成:

kubeadm config print init-defaults > init-config.yaml

修改 刚才拉取的init-config.yaml文件，共3处修改:

• localAPIEndpoint.advertiseAddress

• nodeRegistration.name

• imageRepository

apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta3
bootstrapTokens:
- groups:- system:bootstrappers:kubeadm:default-node-tokentoken: abcdef.0123456789abcdefttl: 24h0m0susages:- signing- authentication
kind: InitConfiguration
localAPIEndpoint:advertiseAddress: 10.77.69.150 //修改1 master节点IP地址 可cat /etc/hosts 看到bindPort: 6443
nodeRegistration:criSocket: /var/run/dockershim.sockimagePullPolicy: IfNotPresentname: master //修改2 master节点node的名称taints: null
---
apiServer:timeoutForControlPlane: 4m0s
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta3
certificatesDir: /etc/kubernetes/pki
clusterName: kubernetes
controllerManager: {}
dns: {}
etcd:local:dataDir: /var/lib/etcd
imageRepository: registry.aliyuncs.com/google_containers
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: 1.23.0
networking:dnsDomain: cluster.localserviceSubnet: 10.96.0.0/12
scheduler: {}

拉取k8s相关镜像:

kubeadm config images pull --config=init-config.yaml

如果镜像拉取失败，可以通过命令列出需要的镜像后逐个拉取，命令如下：

kubeadm config images list --config init-config.yaml

显示如下：

[root@master install]# kubeadm config images pull --config=init-config.yaml
[config/images] Pulled registry.aliyuncs.com/google_containers/kube-apiserver:v1.23.0
[config/images] Pulled registry.aliyuncs.com/google_containers/kube-controller-manager:v1.23.0
[config/images] Pulled registry.aliyuncs.com/google_containers/kube-scheduler:v1.23.0
[config/images] Pulled registry.aliyuncs.com/google_containers/kube-proxy:v1.23.0
[config/images] Pulled registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.6
[config/images] Pulled registry.aliyuncs.com/google_containers/etcd:3.5.1-0
[config/images] Pulled registry.aliyuncs.com/google_containers/coredns:v1.8.6

运行kubeadm init安装master节点 把192.168.21.223替换成你自己的网卡IP

kubeadm init --apiserver-advertise-address=192.168.21.223 --apiserver-bind-port=6443 --pod-network-cidr=10.244.0.0/16  --service-cidr=10.96.0.0/12 --kubernetes-version=1.23.5 --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers

成功后会有输出，千万要保存好相关输出：

尤其是这一部分，这一部分是后续的节点加入当前集群的命令：

kubeadm join 192.168.21.223:6443 --token <your-token> \--discovery-token-ca-cert-hash <your-ca-cert-hash>

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/.kubesudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/configsudo 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 10.77.69.150:6443 --token efupb6.18yhyjp5byzfivpj \--discovery-token-ca-cert-hash sha256:3e8be0d920922b960cdd6e39384f465c246346ba87f7e5b80f9edf3a7679e483 

根据上面的提示执行下面的命令:

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

如果失败，就执行：

kubeadm reset

部署网络插件kube-flannel

wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
kubectl apply -f kube-flannel.yml

（关键步骤）设置 master 节点允许调度, 默认不允许调度 pod

原因：当部署单机版的 k8s 时，这个时候 master 节点是默认不允许调度 pod 。导致创建的pod一直处于pending状态 执行以下命令, 将 master 标记为可调度即可。

kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/master-

后续节点如何加入原来的集群

不用执行kubeadm init命令，这个命令是用来初始化master的，只要照上面步骤安装好相关的k8s的核心组件即可，然后执行kubeadm join命令即可。

测试

发布一个Nginx的镜像作为测试：

demo_nginx_deployment.yaml

# nginx 服务
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: demo-nginxlabels:app: demo-nginx
spec:type: NodePortports:# node port 要求端口大于30000- nodePort: 30013port: 80targetPort: 80protocol: TCPselector:app: demo-nginx
​
​
---
# nginx 部署 deployment
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: demo-nginxlabels:app: demo-nginx
spec:replicas: 1selector:matchLabels:app: demo-nginxtemplate:metadata:labels:app: demo-nginxspec:containers:- name: demo-nginximage: docker.io/nginx:latestimagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 80resources:requests:memory: "1Gi"cpu: "200m"

发布：

kubectl apply -f demo_nginx_deployment.yaml 

查看状态：

pod应该是Running才正确

kubectl get deployment,service,pod

测试：

curl -v 10.77.69.150:30013

kubectl命令

类别	常用命令示例	说明
资源管理	kubectl get pods	查看Pod
	kubectl describe pod <pod-name>	查看Pod详细信息
	kubectl delete pod <pod-name>	删除Pod
	kubectl apply -f deployment.yaml	通过YAML文件创建或更新资源（声明式）
	kubectl create deployment nginx --image=nginx	命令式创建Deployment
日志与诊断	kubectl logs <pod-name>	查看Pod日志
	kubectl logs -f <pod-name>	实时流式输出Pod的日志（类似 tail -f）
	kubectl exec -it <pod-name> -- /bin/sh	进入Pod的Shell交互
部署与弹性扩缩	kubectl scale deployment/<name> --replicas=3	扩容或缩容Deployment的副本数
	kubectl set image deployment/nginx nginx=nginx:1.25	更新Deployment的镜像版本，触发滚动更新
	kubectl rollout status deployment/<name>	查看滚动更新的状态
	kubectl rollout undo deployment/<name>	回滚到上一个版本
服务与网络	kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort	将Deployment暴露为Service
	kubectl get svc	查看Service
集群管理	kubectl get nodes	查看集群节点
	kubectl top pods	查看Pod的资源（CPU/内存）使用情况
	kubectl cluster-info	显示集群的基本信息

查看集群中的节点：

kubectl get nodes

查看集群中的服务：

kubectl get svc