#云原生征文#Kubernetes原理与安装

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Kubernetes原理与安装

一、集群原理

1、master-node 架构

master 和 worker怎么交互master决定worker里面都有什么worker只是和master （API） 通信； 每一个节点自己干自己的活

程序员使用UI或者CLI操作k8s集群的master，就可以知道整个集群的状况

2、工作原理

master节点（Control Plane【控制面板】）：master节点控制整个集群master节点上有一些核心组件：Controller Manager：控制管理器etcd：键值数据库（redis）【记账本，记事本】scheduler：调度器api server：api网关（所有的控制都需要通过api-server）node节点（worker工作节点）：kubelet（监工）：每一个node节点上必须安装的组件。kube-proxy：代理。代理网络部署一个应用？程序员：调用CLI告诉master，我们现在要部署一个tomcat应用程序员的所有调用都先去master节点的网关api-server。这是matser的唯一入口（mvc模式中的c层）收到的请求先交给master的api-server。由api-server交给controller-mannager进行控制controller-mannager 进行 应用部署controller-mannager 会生成一次部署信息部署信息被记录在etcd中scheduler调度器从etcd数据库中，拿到要部署的应用，开始调度。看哪个节点合适，scheduler把算出来的调度信息再放到etcd中每一个node节点的监控kubelet，随时和master保持联系的（给api-server发送请求不断获取最新数据），所有节点的kubelet就会从master假设node2的kubelet最终收到了命令，要部署。kubelet就自己run一个应用在当前机器上，随时给master汇报当前应用的状态信息，分配IPnode和master是通过master的api-server联系的每一个机器上的kube-proxy能知道集群的所有网络。只要node访问别人或者别人访问node，node上的kube-proxy网络代理自动计算进行流量转发

下图和上图一样的，再理解一下

无论访问哪个机器，都可以访问到真正应用（Service【服务】）

3、原理分解

3.1、主节点（master）

快速介绍：master也要装kubelet和kubeproxy前端访问（UI\CLI）：kube-apiserver：scheduler:controller manager:etcdkubelet+kubeproxy每一个节点的必备+docker（容器运行时环境）

3.2、工作节点（node）

快速介绍：Pod：docker run 启动的是一个container（容器），容器是docker的基本单位，一个应用是一个容器kubelet run 启动的一个应用称为一个Pod；Pod是k8s的基本单位。Pod是容器的一个再封装atguigu(永远不变) ==slf4j= log4j(类)应用 ===== ==Pod== ======= docker的容器一个容器往往代表不了一个基本应用。博客（php+mysql合起来完成）准备一个Pod 可以包含多个 container；一个Pod代表一个基本的应用。IPod（看电影、听音乐、玩游戏）【一个基本产品，原子】；Pod（music container、movie container）【一个基本产品，原子的】Kubelet：监工，负责交互master的api-server以及当前机器的应用启停等，在master机器就是master的小助手。每一台机器真正干活的都是这个 KubeletKube-proxy其他

二、组件交互原理

想让k8s部署一个tomcat？0、开机默认所有节点的kubelet、master节点的scheduler（调度器）、controller-manager（控制管理器）一直监听master的api-server发来的事件变化1、程序员使用命令行工具： kubectl ； kubectl create deploy tomcat --image=tomcat8（告诉master让集群使用tomcat8镜像，部署一个tomcat应用）2、kubectl命令行内容发给api-server，api-server保存此次创建信息到etcd3、etcd给api-server上报事件，说刚才有人给我里面保存一个信息。（部署Tomcat[deploy]）4、controller-manager监听到api-server的事件，是 （部署Tomcat[deploy]）5、controller-manager 处理这个 （部署Tomcat[deploy]）的事件。controller-manager会生成Pod的部署信息【pod信息】6、controller-manager 把Pod的信息交给api-server，再保存到etcd7、etcd上报事件【pod信息】给api-server。8、scheduler专门监听 【pod信息】 ，拿到 【pod信息】的内容，计算，看哪个节点合适部署这个Pod【pod调度过后的信息（node: node-02）】9、scheduler把 【pod调度过后的信息（node: node-02）】交给api-server保存给etcd10、etcd上报事件【pod调度过后的信息（node: node-02）】，给api-server11、其他节点的kubelet专门监听 【pod调度过后的信息（node: node-02）】 事件，集群所有节点kubelet从api-server就拿到了 【pod调度过后的信息（node: node-02）】 事件12、每个节点的kubelet判断是否属于自己的事情；node-02的kubelet发现是他的事情13、node-02的kubelet启动这个pod。汇报给master当前启动好的所有信息

三、安装

1、理解

安装方式

二进制方式（建议生产环境使用）kubeadm引导方式（官方推荐）

大致流程

准备N台服务器，内网互通，安装Docker容器化环境【k8s放弃dockershim】安装Kubernetes

三台机器安装核心组件（kubeadm(创建集群的引导工具), kubelet，kubectl（程序员用的命令行） ）kubelet可以直接通过容器化的方式创建出之前的核心组件（api-server）【官方把核心组件做成镜像】由kubeadm引导创建集群

2、执行

2.1、准备机器

开通三台机器，内网互通，配置公网ip。centos7.8/7.9，基础实验2c4g三台也可以每台机器的hostname不要用localhost，可用k8s-01，k8s-02，k8s-03之类的【不包含下划线、小数点、大写字母】（这个后续步骤也可以做）

2.2、安装前置环境（都执行）

2.2.1、基础环境

#关闭防火墙： 如果是云服务器，需要设置安全组策略放行端口# stop firewalldsystemctl disable firewalld# 修改 hostnamehostnamectl set-hostname k8s-01# 查看修改结果hostnamectl status# 设置 hostname 解析echo "127.0.0.1 $(hostname)" >> /etc/hosts#关闭 selinux： sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/configsetenforce 0#关闭 swap：swapoff -a sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab #允许 iptables 检查桥接流量#开启br_netfilter## sudo modprobe br_netfilter## 确认下## lsmod | grep br_netfilter## 修改配置#####这里用这个，不要用课堂上的配置。。。。。。。。。#将桥接的 IPv4 流量传递到 iptables 的链：# 修改 /etc/sysctl.conf# 如果有配置，则修改sed -i "s#^net.ipv4.ip_forward.*#net.ipv4.ip_forward=1#g" /etc/sysctl.confsed -i "s#^net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables.*#net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1#g" /etc/sysctl.confsed -i "s#^net.bridge.bridge-nf-call-iptables.*#net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1#g" /etc/sysctl.confsed -i "s#^net.ipv6.conf.all.disable_ipv6.*#net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1#g" /etc/sysctl.confsed -i "s#^net.ipv6.conf.default.disable_ipv6.*#net.ipv6.conf.default.disable_ipv6=1#g" /etc/sysctl.confsed -i "s#^net.ipv6.conf.lo.disable_ipv6.*#net.ipv6.conf.lo.disable_ipv6=1#g" /etc/sysctl.confsed -i "s#^net.ipv6.conf.all.forwarding.*#net.ipv6.conf.all.forwarding=1#g" /etc/sysctl.conf# 可能没有，追加echo "net.ipv4.ip_forward = 1" >> /etc/sysctl.confecho "net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1" >> /etc/sysctl.confecho "net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1" >> /etc/sysctl.confecho "net.ipv6.conf.all.disable_ipv6 = 1" >> /etc/sysctl.confecho "net.ipv6.conf.default.disable_ipv6 = 1" >> /etc/sysctl.confecho "net.ipv6.conf.lo.disable_ipv6 = 1" >> /etc/sysctl.confecho "net.ipv6.conf.all.forwarding = 1" >> /etc/sysctl.conf# 执行命令以应用sysctl -p

2.2.2、docker环境

sudo yum remove docker*sudo yum install -y yum-utils#配置docker yum 源sudo yum-config-manager --add-repo 19.03.9yum install -y docker-ce-3:19.03.9-3.el7.x86_64 docker-ce-cli-3:19.03.9-3.el7.x86_64 containerd.io#安装docker 19.03.9 docker-ce 19.03.9yum install -y docker-ce-19.03.9-3 docker-ce-cli-19.03.9 containerd.io#启动服务systemctl start dockersystemctl enable docker#配置加速sudo mkdir -p /etc/dockersudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'{ "registry-mirrors": ["systemctl daemon-reloadsudo systemctl restart docker

2.3、安装k8s核心（都执行）

# 配置K8S的yum源cat < /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo[kubernetes]name=Kubernetesbaseurl= 卸载旧版本yum remove -y kubelet kubeadm kubectl# 查看可以安装的版本yum list kubelet --showduplicates | sort -r# 安装kubelet、kubeadm、kubectl 指定版本yum install -y kubelet-1.21.0 kubeadm-1.21.0 kubectl-1.21.0# 开机启动kubeletsystemctl enable kubelet && systemctl start kubelet

2.4、初始化master节点（master执行）

############下载核心镜像 kubeadm config images list：查看需要哪些镜像###############封装成images.sh文件#!/bin/bashimages=( kube-apiserver:v1.21.0 kube-proxy:v1.21.0 kube-controller-manager:v1.21.0 kube-scheduler:v1.21.0 coredns:v1.8.0 etcd:3.4.13-0 pause:3.4.1)for imageName in ${images[@]} ; do docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/lansonli_k8s_images/$imageNamedone#####封装结束chmod +x images.sh && ./images.sh# registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/lansonli_k8s_images/coredns:v1.8.0##注意1.21.0版本的k8s coredns镜像比较特殊，结合阿里云需要特殊处理，重新打标签docker tag registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/lansonli_k8s_images/coredns:v1.8.0 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/lansonli_k8s_images/coredns/coredns:v1.8.0########kubeadm init 一个master################################kubeadm join 其他worker########################kubeadm init \--apiserver-advertise-address=10.170.11.8 \--image-repository registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/lansonli_k8s_images \--kubernetes-version v1.21.0 \--service-cidr=10.96.0.0/16 \--pod-network-cidr=192.168.0.0/16## 注意：pod-cidr与service-cidr# cidr 无类别域间路由（Classless Inter-Domain Routing、CIDR）# 指定一个网络可达范围 pod的子网范围+service负载均衡网络的子网范围+本机ip的子网范围不能有重复域######按照提示继续######## init完成后第一步：复制相关文件夹To start using your cluster, you need to run the following as a regular user: mkdir -p $HOME/.kube sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config## 导出环境变量Alternatively, if you are the root user, you can run: export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf### 部署一个pod网络You should now deploy a pod network to the cluster.Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at: ##############如下：安装calico#####################kubectl apply -f 命令检查kubectl get pod -A ##获取集群中所有部署好的应用Podkubectl get nodes ##查看集群所有机器的状态 Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:kubeadm join 172.24.80.222:6443 --token nz9azl.9bl27pyr4exy2wz4 \ --discovery-token-ca-cert-hash sha256:4bdc81a83b80f6bdd30bb56225f9013006a45ed423f131ac256ffe16bae73a20

2.5、初始化worker节点（worker执行）

## 用master生成的命令即可kubeadm join 172.24.80.222:6443 --token nz9azl.9bl27pyr4exy2wz4 \ --discovery-token-ca-cert-hash sha256:4bdc81a83b80f6bdd30bb56225f9013006a45ed423f131ac256ffe16bae73a20 ##过期怎么办kubeadm token create --print-join-commandkubeadm token create --ttl 0 --print-join-commandkubeadm join --token y1eyw5.ylg568kvohfdsfco --discovery-token-ca-cert-hash sha256: 6c35e4f73f72afd89bf1c8c303ee55677d2cdb1342d67bb23c852aba2efc7c73

2.6、验证集群

#获取所有节点kubectl get nodes#给节点打标签## k8s中万物皆对象。node:机器 Pod：应用容器###加标签 《h1》kubectl label node k8s-02 node-role.kubernetes.io/worker=''###去标签kubectl label node k8s-02 node-role.kubernetes.io/worker-## k8s集群，机器重启了会自动再加入集群，master重启了会自动再加入集群控制中心

2.7、设置ipvs模式

k8s整个集群为了访问通；默认是用iptables,性能下（kube-proxy在集群之间同步iptables的内容）

#1、查看默认kube-proxy 使用的模式kubectl logs -n kube-system kube-proxy-28xv4#2、需要修改 kube-proxy 的配置文件,修改mode 为ipvs。默认iptables，但是集群大了以后就很慢kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system修改如下 ipvs: excludeCIDRs: null minSyncPeriod: 0s scheduler: "" strictARP: false syncPeriod: 30s kind: KubeProxyConfiguration metricsBindAddress: 127.0.0.1:10249 mode: "ipvs"###修改了kube-proxy的配置，为了让重新生效，需要杀掉以前的Kube-proxykubectl get pod -A|grep kube-proxykubectl delete pod kube-proxy-pqgnt -n kube-system### 修改完成后可以重启kube-proxy以生效

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