在Debian12上安装Kubernetes

学习笔记
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Kubernetes 概述

Kubernetes 是一个可移植、可扩展的开源平台，用于管理容器化的工作负载和服务，可促进声明式配置和自动化。 Kubernetes 拥有一个庞大且快速增长的生态，其服务、支持和工具的使用范围相当广泛。Kubernetes 这个名字源于希腊语，意为“舵手”或“飞行员”。k8s 这个缩写是因为 k 和 s 之间有八个字符的关系。 Google 在 2014 年开源了 Kubernetes 项目。

容器化部署的优势

应用程序经历了 传统部署 > 虚拟化部署 > 容器部署。容器化部署的优势：

  • 敏捷应用程序的创建和部署：与使用 VM 镜像相比，提高了容器镜像创建的简便性和效率。
  • 持续开发、集成和部署：通过快速简单的回滚（由于镜像不可变性）， 提供可靠且频繁的容器镜像构建和部署。
  • 关注开发与运维的分离：在构建、发布时创建应用程序容器镜像，而不是在部署时， 从而将应用程序与基础架构分离。
  • 可观察性：不仅可以显示 OS 级别的信息和指标，还可以显示应用程序的运行状况和其他指标信号。
  • 跨开发、测试和生产的环境一致性：在笔记本计算机上也可以和在云中运行一样的应用程序。
  • 跨云和操作系统发行版本的可移植性：可在 Ubuntu、RHEL、CoreOS、本地、 Google Kubernetes Engine 和其他任何地方运行。
  • 以应用程序为中心的管理：提高抽象级别，从在虚拟硬件上运行 OS 到使用逻辑资源在 OS 上运行应用程序。
  • 松散耦合、分布式、弹性、解放的微服务：应用程序被分解成较小的独立部分， 并且可以动态部署和管理 - 而不是在一台大型单机上整体运行。
  • 资源隔离：可预测的应用程序性能。
  • 资源利用：高效率和高密度。

容器是打包和运行应用程序的好方式。在生产环境中， 你需要管理运行着应用程序的容器，并确保服务不会下线。 例如，如果一个容器发生故障，则你需要启动另一个容器。 如果此行为交由给系统处理，是不是会更容易一些？这就是 Kubernetes 要来做的事情！Kubernetes 为你提供了一个可弹性运行分布式系统的框架。 Kubernetes 会满足你的扩展要求、故障转移你的应用、提供部署模式等。

Kubernetes 能做什么

Kubernetes 为你提供：

  • 服务发现和负载均衡

    Kubernetes 可以使用 DNS 名称或自己的 IP 地址来暴露容器。 如果进入容器的流量很大， Kubernetes 可以负载均衡并分配网络流量，从而使部署稳定。

  • 存储编排

    Kubernetes 允许你自动挂载你选择的存储系统，例如本地存储、公共云提供商等。

  • 自动部署和回滚

    你可以使用 Kubernetes 描述已部署容器的所需状态， 它可以以受控的速率将实际状态更改为期望状态。 例如，你可以自动化 Kubernetes 来为你的部署创建新容器， 删除现有容器并将它们的所有资源用于新容器。

  • 自动完成装箱计算

    你为 Kubernetes 提供许多节点组成的集群，在这个集群上运行容器化的任务。 你告诉 Kubernetes 每个容器需要多少 CPU 和内存 (RAM)。 Kubernetes 可以将这些容器按实际情况调度到你的节点上，以最佳方式利用你的资源。

  • 自我修复

    Kubernetes 将重新启动失败的容器、替换容器、杀死不响应用户定义的运行状况检查的容器， 并且在准备好服务之前不将其通告给客户端。

  • 密钥与配置管理

    Kubernetes 允许你存储和管理敏感信息，例如密码、OAuth 令牌和 SSH 密钥。 你可以在不重建容器镜像的情况下部署和更新密钥和应用程序配置，也无需在堆栈配置中暴露密钥。

Kubernetes 不做什么

Kubernetes：

  • 不限制支持的应用程序类型。 Kubernetes 旨在支持极其多种多样的工作负载，包括无状态、有状态和数据处理工作负载。 如果应用程序可以在容器中运行，那么它应该可以在 Kubernetes 上很好地运行。
  • 不部署源代码，也不构建你的应用程序。 持续集成（CI）、交付和部署（CI/CD）工作流取决于组织的文化和偏好以及技术要求。
  • 不提供应用程序级别的服务作为内置服务，例如中间件（例如消息中间件）、 数据处理框架（例如 Spark）、数据库（例如 MySQL）、缓存、集群存储系统 （例如 Ceph）。这样的组件可以在 Kubernetes 上运行，并且/或者可以由运行在 Kubernetes 上的应用程序通过可移植机制（例如开放服务代理）来访问。
  • **不是日志记录、监视或警报的解决方案。 **它集成了一些功能作为概念证明，并提供了收集和导出指标的机制。
  • 不提供也不要求配置用的语言、系统（例如 jsonnet），它提供了声明性 API， 该声明性 API 可以由任意形式的声明性规范所构成。
  • 不提供也不采用任何全面的机器配置、维护、管理或自我修复系统。
  • 此外，Kubernetes 不仅仅是一个编排系统，实际上它消除了编排的需要。 编排的技术定义是执行已定义的工作流程：首先执行 A，然后执行 B，再执行 C。 而 Kubernetes 包含了一组独立可组合的控制过程，可以持续地将当前状态驱动到所提供的预期状态。 你不需要在乎如何从 A 移动到 C，也不需要集中控制，这使得系统更易于使用且功能更强大、 系统更健壮，更为弹性和可扩展。

Kubernetes 概述

Kubernetes 安装

关闭 Debian 交换分区

先准备3台虚拟机，关闭交换分区（一个是性能问题，开启swap会严重影响性能（包括内存和I/O）；另一个是管理问题，开启swap后通过cgroups设置的内存上限就会失效。有的时候可用内存很多也会swap，这时候关闭是为了避免swap带来的性能问题）。

  1. 编辑 /etc/fstab 文件，注释掉 swap 分区
  2. 修改 systemd 相关配置
# 查看与 swap 分区相关的 systemd 项
sudo systemctl --type swap --all

# 关闭相关项，保证重启之后 swap 分区不会被重新挂载
sudo systemctl mask dev-xxx.swap

参考：Debian 11 关闭 swap 遇到的问题和解决方案 - CSDN

修改 /etc/daemon.json

{
    "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
    "storage-driver": "overlay2",
    "log-driver": "json-file",
    "log-opts": {
        "max-size": "100m"
    },
    "ip-forward": true,
    "registry-mirrors": [
   "https://mirror.ccs.tencentyun.com"
  ]
}

添加软件源并安装（所有节点都要操作）

sudo apt-get update && apt-get install -y apt-transport-https

sudo curl https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/doc/apt-key.gpg | apt-key add -

sudo cat <<EOF >/etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
deb https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/ kubernetes-xenial main
EOF

sudo apt update

sudo apt install -y kubelet=1.23.0-00 kubeadm=1.23.0-00 kubectl=1.23.0-00

初始化（仅在 Master 节点操作）

# --apiserver-advertise-address: apiserver监听的IP地址
# --control-plane-endpoint: 控制平面的IP或域名
# --pod-network-cidr: 指定pod网络可以使用的IP地址段
# --service-cidr: 指定service的虚拟网络IP段
# --token-ttl: 令牌过期时间，默认24小时，0表示永不过期。生产环境中最好设置一定的过期时间
kubeadm init \
--apiserver-advertise-address=192.168.31.150 \
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
--kubernetes-version v1.23.0 \
--control-plane-endpoint 192.168.31.150 \
--service-cidr=10.100.0.0/16 \
--token-ttl 0 \
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16

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

开机自启动 master

sudo systemctl enable kubelet

查看 kubelet 节点信息

sudo kubectl get nodes

# 只能看到 master 节点，状态为 NotReady

NAME      STATUS     ROLES                  AGE    VERSION
satur01   NotReady   control-plane,master   2d3h   v1.23.0

加入节点

  1. 在工作节点执行初始化完成后的提示操作（注意替换为实际的提示操作）
# 获取 token
sudo kubeadm token list
-- bes778.t843utru84j9mxnw

# 获取 sha
openssl x509 -pubkey -in /etc/kubernetes/pki/ca.crt | openssl rsa -pubin -outform der 2>/dev/null | openssl dgst -sha256 -hex | sed 's/^.* //'
-- 1ec9fabfa84ef1f3f3a4c024720632b6af1d3085fcaa80fd4608792051f431f9
--sha256:1ec9fabfa84ef1f3f3a4c024720632b6af1d3085fcaa80fd4608792051f431f9

sudo kubeadm join 192.168.31.150:6443 --token bes778.t843utru84j9mxnw --discovery-token-ca-cert-hash sha256:1ec9fabfa84ef1f3f3a4c024720632b6af1d3085fcaa80fd4608792051f431f9
  1. 查看节点列表
sudo kubectl get nodes
# 因为网络插件没装，所以NotReady

kubectl get componentstatus
kubectl get cs

kubectl get pods -n kube-system

安装Flannel网络插件（需要上github下载flanneld）

# 访问https://github.com/flannel-io/flannel#deploying-flannel-manually下载flanneld
# 将下载后的flanneld二进制文件放到/opt/bin目录，没可执行权限的话记得授权
# 执行以下命令，kube-flannel.yml内容见“附录 -> kube-flannel.yml”
sudo kubectl apply -f kube-flannel.yml
# 安装完成后再执行一遍kubectl get nodes，查看状态是否为Ready

安装 calico

获取 calico.yaml 到 /opt/k8s 下 : calico.yaml 并修改 docker.io 为 calico，使用 grep image calico.yaml查看并下载镜像。

再查看应该没有 Pending 状态的容器
kubectl get pods -n kube-system

参考：debian11使用kubeadm安装k8s