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kubernetes-基础.md
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kubernetes-基础.md
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<h2><center>Kubernetes 基础</center></h2>
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## 一：Kubernetes 介绍
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### 1. 应用部署方式
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在部署应用程序的方式上，主要经历了三个时代：
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1. 传统部署：互联网早期，会直接将应用程序部署在物理机上
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- 优点：简单，不需要其他技术的参与
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- 缺点：不能为应用程序定义资源使用边界，很难合理地分配计算机资源，而且程序之间容易产生影响
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2. 虚拟化部署：可以在一台物理机上运行多个虚拟机，每个虚拟机都是独立的一个环境
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- 优点：程序环境不会相互产生影响，提供了一定程度的安全性
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- 缺点：增加了操作系统，浪费了部分资源
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3. 容器化部署：与虚拟化类比，但是共享了操作系统
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- 优点：
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1. 可以保证每个容器拥有自己的文件系统、CPU、内存、进程空间等
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2. 运行应用程序所需要的资源都被容器包装，并和底层基础架构解耦
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3. 容器化的应用程序可以跨云服务商、跨Linux操作系统发行版进行部署
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容器化部署方式给带来很多的便利，但是也会出现一些问题，比如说：
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- 一个容器故障停机了，怎么样让另外一个容器立刻启动去替补停机的容器
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- 当并发访问量变大的时候，怎么样做到横向扩展容器数量
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这些容器管理的问题统称为容器编排问题，为了解决这些容器编排问题，就产生了一些容器编排软件：
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- `Swarm`：`Docker`自己的容器编排工具
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- `Mesos`：`Apache`的一个资源统一管控的工具，需要和`Marathon`结合使用
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- `Kubernetes`：`Google`开源的容器编排工具
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### 2. kubernetes 简介
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`kubernetes`，是一个全新的基于容器技术的分布式架构领先方案，是谷歌严格保密十几年的秘密----`Borg`系统的一个开源版本，于2014年9月发布第一个版本，2015年7月发布第一个正式版本。
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`kubernetes`的本质是一组服务器集群，它可以在集群的每个节点上运行特定的程序，来对节点中的容器进行管理。目的是实现资源管理的自动化，主要提供了如下的主要功能：
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- 自我修复：一旦某一个容器崩溃，能够在1秒中左右迅速启动新的容器
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- 弹性伸缩：可以根据需要，自动对集群中正在运行的容器数量进行调整
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- 服务发现：服务可以通过自动发现的形式找到它所依赖的服务
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- 负载均衡：如果一个服务启动了多个容器，能够自动实现请求的负载均衡
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- 版本回退：如果发现新发布的程序版本有问题，可以立即回退到原来的版本
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- 存储编排：可以根据容器自身的需求自动创建存储卷
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### 3. kubernetes 组件
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一个`kubernetes`集群主要是由控制节点（master）、工作节点（node）构成，每个节点上都会安装不同的组件。
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**`master`：集群的控制平面，负责集群的决策**
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- `ApiServer`：资源操作的唯一入口，接收用户输入的命令，提供认证、授权、`API`注册和发现等机制
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- `Scheduler`：负责集群资源调度，按照预定的调度策略将`Pod`调度到响应的`node`节点上
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- `ControllerManager`：负责维护集群的状态，比如程序部署安排、故障检测、自动扩展、滚动更新等
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- `Etcd`：负责存储集群中各种资源对象的信息
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**`node`：集群的数据平面，负责为容器提供运行环境**
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- `Kubelet`：负责维护容器的生命周期，即通过控制`docker`，来创建、更新、销毁容器
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- `KubeProxy`：负责提供集群内部的服务发现和负载均衡
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- `Docker`：负责节点上容器的各种操作
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下面，以部署一个`nginx`服务来说明`kubernetes`系统各个组件调用关系：
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1. 首先要明确，一旦`kubernetes`环境启动之后，`master`和`node`都会将自身的信息存储到`etcd`数据库中
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2. 一个`nginx`服务的安装请求会首先被发送到`master`节点的`apiServer`组件
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3. `apiServer`组件会调用`scheduler`组件来决定到底应该把这个服务安装到哪个`node`节点上
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4. 在此时，它会从`etcd`中读取各个`node`节点的信息，然后按照一定的算法进行选择，并将结果告知`apiServer`
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5. `apiServer`调用`controller-manager`去调度`Node`节点安装`nginx`服务
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6. `kubelet`接收到指令后，会通知`docker`，然后由`docker`来启动一个`nginx`的`pod`
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7. `pod`是`kubernetes`的最小操作单元，容器必须跑在`pod`中
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8. 至此一个`nginx`服务就运行了，如果需要访问`nginx`，就需要通过`kube-proxy`来对`pod`产生访问的代理
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这样，外界用户就可以访问集群中的`nginx`服务了
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kubernetes-资源管理.md
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kubernetes-资源管理.md
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<h2><center>kubernetes 资源管理</center></h2>
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## 一：资源管理
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### 1. 资源管理介绍
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在`kubernetes`中，所有的内容都抽象为资源，用户需要通过操作资源来管理`kubernetes`。
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- `kubernetes`的本质上就是一个集群系统，用户可以在集群中部署各种服务，所谓的部署服务，其实就是在`kubernetes`集群中运行一个个的容器，并将指定的程序跑在容器中。
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- `kubernetes`的最小管理单元是`pod`而不是容器，所以只能将容器放在`Pod`中，而`kubernetes`一般也不会直接管理`Pod`，而是通过`Pod`控制器来管理`Pod`的。
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- `Pod`可以提供服务之后，就要考虑如何访问`Pod`中服务，`kubernetes`提供了`Service`资源实现这个功能。
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- 当然，如果`Pod`中程序的数据需要持久化，`kubernetes`还提供了各种存储系统。
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### 2. 资源管理方式
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- 命令式对象管理：直接使用命令去操作`kubernetes`资源
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```bash
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kubectl run nginx-pod --image=nginx:1.17.1 --port=80
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```
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- 命令式对象配置：通过命令配置和配置文件去操作`kubernetes`资源
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```bash
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kubectl create/patch -f nginx-pod.yaml
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```
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- 声明式对象配置：通过`apply`命令和配置文件去操作`kubernetes`资源
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```bash
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kubectl apply -f nginx-pod.yaml
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```
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| 类型 | 操作对象 | 适用环境 | 优点 | 缺点 |
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| :------------: | :------: | :------: | :------------: | :------------------------------: |
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| 命令式对象管理 | 对象 | 测试 | 简单 | 只能操作活动对象，无法审计、跟踪 |
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| 命令式对象配置 | 文件 | 开发 | 可以审计、跟踪 | 项目大时，配置文件多，操作麻烦 |
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| 声明式对象配置 | 目录 | 开发 | 支持目录操作 | 意外情况下难以调试 |
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#### 1. 命令式对象管理
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**`kubectl`命令**
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`kubectl`是`kubernetes`集群的命令行工具，通过它能够对集群本身进行管理，并能够在集群上进行容器化应用的安装部署。`kubectl`命令的语法如下：
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```bash
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kubectl [command] [type] [name] [flags]
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```
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- `comand`：指定要对资源执行的操作，例如`create`、`get`、`delete`
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- `type`：指定资源类型，比如`deployment`、`pod`、`service`
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- `name`：指定资源的名称，名称大小写敏感
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- `flags`：指定额外的可选参数
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```bash
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# 查看所有pod
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kubectl get pod
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# 查看某个pod
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kubectl get pod pod_name
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# 查看某个pod,以yaml格式展示结果
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kubectl get pod pod_name -o yaml
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```
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**资源类型**
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`kubernetes`中所有的内容都抽象为资源，可以通过下面的命令进行查看：
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```bash
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kubectl api-resources
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```
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经常使用的资源有下面这些：
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| 资源分类 | 资源名称 | 缩写 | 资源作用 |
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| :-------------: | :------------------------: | :------: | :---------------: |
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| 集群级别资源 | `nodes` | `no` | 集群组成部分 |
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| `namespaces` | `ns` | 隔离Pod | |
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| `pod`资源 | `pods` | `po` | 装载容器 |
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| `pod`资源控制器 | `replicationcontrollers` | `rc` | 控制`pod`资源 |
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| | `replicasets` | `rs` | 控制`pod`资源 |
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| | `deployments` | `deploy` | 控制`pod`资源 |
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| | `daemonsets` | `ds` | 控制`pod`资源 |
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| | `jobs` | | 控制`pod`资源 |
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| | `cronjobs` | `cj` | 控制`pod`资源 |
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| | `horizontalpodautoscalers` | `hpa` | 控制`pod`资源 |
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| | `statefulsets` | `sts` | 控制`pod`资源 |
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| 服务发现资源 | `services` | `svc` | 统一`pod`对外接口 |
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| | `ingress` | `ing` | 统一`pod`对外接口 |
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| 存储资源 | `volumeattachments` | | 存储 |
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| | `persistentvolumes` | `pv` | 存储 |
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| | `persistentvolumeclaims` | `pvc` | 存储 |
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| | `configmaps` | `cm` | 配置 |
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| | `secrets` | | 配置 |
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**操作**
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`kubernetes`允许对资源进行多种操作，可以通过`–help`查看详细的操作命令
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```bash
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kubectl --help
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```
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经常使用的操作有下面这些：
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| 命令分类 | 命令 | 翻译 | 命令作用 |
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| :--------: | :------------: | :-----------------------: | :--------------------------: |
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| 基本命令 | `create` | 创建 | 创建一个资源 |
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| | `edit` | 编辑 | 编辑一个资源 |
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| | `get` | 获取 | 获取一个资源 |
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| | `patch` | 更新 | 更新一个资源 |
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| | `delete` | 删除 | 删除一个资源 |
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| | `explain` | 解释 | 展示资源文档 |
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| 运行和调试 | `run` | 运行 | 在集群中运行一个指定的镜像 |
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| | `expose` | 暴露 | 暴露资源为Service |
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| | `describe` | 描述 | 显示资源内部信息 |
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| | `logs` | 日志输出容器在pod中的日志 | 输出容器在pod中的日志 |
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| | `attach` | 缠绕进入运行中的容器 | 进入运行中的容器 |
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| | `exec` | 执行容器中的一个命令 | 执行容器中的一个命令 |
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| | `cp` | 复制 | 在Pod内外复制文件 |
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| | `rollout` | 首次展示 | 管理资源的发布 |
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| | `scale` | 规模 | 扩（缩）容Pod的数量 |
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| | `autoscale` | 自动调整 | 自动调整`Pod`的数量 |
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| 高级命令 | `apply` | `rc` | 通过文件对资源进行配置 |
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| | `label` | 标签 | 更新资源上的标签 |
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| 其他命令 | `cluster-info` | 集群信息 | 显示集群信息 |
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| | `version` | 版本 | 显示当前Server和Client的版本 |
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下面以一个`namespace` / `pod`的创建和删除简单演示下命令的使用：
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```bash
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# 创建一个namespace
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[root@master ~]# kubectl create namespace dev
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namespace/dev created
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# 获取namespace
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[root@master ~]# kubectl get ns
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NAME STATUS AGE
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default Active 21h
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dev Active 21s
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kube-node-lease Active 21h
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kube-public Active 21h
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kube-system Active 21h
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# 在此namespace下创建并运行一个nginx的Pod
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[root@master ~]# kubectl run pod --image=nginx:latest -n dev
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kubectl run --generator=deployment/apps.v1 is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl run --generator=run-pod/v1 or kubectl create instead.
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deployment.apps/pod created
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# 查看新创建的pod
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[root@master ~]# kubectl get pod -n dev
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NAME READY STATUS RESTARTS AGE
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pod 1/1 Running 0 21s
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# 删除指定的pod
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[root@master ~]# kubectl delete pod pod-864f9875b9-pcw7x
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pod "pod" deleted
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# 删除指定的namespace
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[root@master ~]# kubectl delete ns dev
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namespace "dev" deleted
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```
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#### 2. 命令式对象配置
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命令式对象配置就是使用命令配合配置文件一起来操作`kubernetes`资源。
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1）创建一个`nignxpod.yaml`，内容如下：
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```yml
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# 定义 Namespace（第一部分）
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apiVersion: v1
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kind: Namespace
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metadata:
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name: dev
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# 用三个短横线分隔多个资源（第二部分）
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---
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# 定义 Pod（第二部分）
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apiVersion: v1
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kind: Pod
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metadata:
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name: nginxpod
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namespace: dev
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spec:
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containers:
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- name: nginx-containers
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image: nginx:latest
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```
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2）执行`create`命令，创建资源：
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```bash
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[root@master ~]# kubectl create -f nginxpod.yaml
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namespace/dev created
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pod/nginxpod created
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```
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此时发现创建了两个资源对象，分别是`namespace`和`pod`
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3）执行`get`命令，查看资源：
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```bash
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[root@master ~]# kubectl get -f nginxpod.yaml
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NAME STATUS AGE
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namespace/dev Active 18s
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NAME READY STATUS RESTARTS AGE
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pod/nginxpod 1/1 Running 0 17s
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```
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这样就显示了两个资源对象的信息
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4）执行`delete`命令，删除资源：
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```bash
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[root@master ~]# kubectl delete -f nginxpod.yaml
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namespace "dev" deleted
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pod "nginxpod" deleted
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```
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此时发现两个资源对象被删除了
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**总结：**
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命令式对象配置的方式操作资源，可以简单的认为：命令 + yaml配置文件（里面是命令需要的各种参数）
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#### 3. 声明式对象配置
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声明式对象配置跟命令式对象配置很相似，但是它只有一个命令`apply`。
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```bash
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# 首先执行一次kubectl apply -f yaml文件，发现创建了资源
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[root@master ~]# kubectl apply -f nginxpod.yaml
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namespace/dev created
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pod/nginxpod created
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|
# 再次执行一次kubectl apply -f yaml文件，发现说资源没有变动
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[root@master ~]# kubectl apply -f nginxpod.yaml
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namespace/dev unchanged
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|
pod/nginxpod unchanged
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```
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**总结：**
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其实声明式对象配置就是使用`apply`描述一个资源最终的状态（在`yaml`中定义状态）
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使用`apply`操作资源：
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- 如果资源不存在，就创建，相当于`kubectl create`
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- 如果资源已存在，就更新，相当于`kubectl patch`
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**扩展：`kubectl`可以在`node`节点上运行吗？**
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`kubectl`的运行是需要进行配置的，它的配置文件是`$HOME/.kube`，如果想要在`node`节点运行此命令，需要将`master`上的`.kube`文件复制到`node`节点上，即在`master`节点上执行下面操作：
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```bash
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scp -r HOME/.kube node1: HOME/
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```
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**使用推荐：三种方式应该怎么用？**
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- 创建/更新资源 使用声明式对象配置`kubectl apply -f xxx.yaml`
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- 删除资源 使用命令式对象配置`kubectl delete -f xxx.yaml`
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|
- 查询资源 使用命令式对象管理`kubectl get(describe) 资源名称`
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261
kubernetes-集群.md
Normal file
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kubernetes-集群.md
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@ -0,0 +1,261 @@
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<h2><center>Kubernetes 集群</center></h2>
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## 一：部署kubernetes 集群
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### 1. 前置知识点
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目前生产部署`Kubernetes`集群主要有两种方式：
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- `kubeadm`
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`Kubeadm`是一个`K8s`部署工具，提供`kubeadm init`和`kubeadm join`，用于快速部署`Kubernetes`集群。
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官方地址：https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/
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- 二进制包
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从`github`下载发行版的二进制包，手动部署每个组件，组成`Kubernetes`集群。
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`Kubeadm`降低部署门槛，但屏蔽了很多细节，遇到问题很难排查。如果想更容易可控，推荐使用二进制包部署`Kubernetes`集群，虽然手动部署麻烦点，期间可以学习很多工作原理，也利于后期维护。
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### 2. kubeadm 部署方式介绍
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`kubeadm`是官方社区推出的一个用于快速部署`kubernetes`集群的工具，这个工具能通过两条指令完成一个`kubernetes`集群的部署：
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- 创建一个`Master`节点`kubeadm init`
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- 将`Node`节点加入到当前集群中`$ kubeadm join <Master节点的IP 和端口>`
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### 3. 安装要求
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在开始之前，部署`Kubernetes`集群机器需要满足以下几个条件：
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- 一台或多台机器，操作系统`CentOS7.x-86_x64`
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- 硬件配置：`2GB`或更多`RAM`，2 个`CPU`或更多`CPU`，硬盘30GB 或更多
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- 集群中所有机器之间网络互通
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- 可以访问外网，需要拉取镜像
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- 禁止`swap`分区
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### 4. 最终目标
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- 在所有节点上安装`Docker`和`kubeadm`
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- 部署`Kubernetes Master`
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- 部署容器网络插件
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- 部署`Kubernetes Node`，将节点加入`Kubernetes`集群中
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- 部署`Dashboard Web`页面，可视化查看`Kubernetes`资源
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### 5. 准备环境
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| 节点 | IP地址 | 组件 |
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| :----: | :-------------: | :-------------------------------: |
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| master | 192.168.159.130 | docker，kubectl，kubeadm，kubelet |
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| node1 | 192.168.159.131 | docker，kubectl，kubeadm，kubelet |
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| node2 | 192.168.159.132 | docker，kubectl，kubeadm，kubelet |
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### 6. 环境初始化
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**主机名解析**
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```bash
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[root@master ~]# vim /etc/hosts
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192.168.159.130 master
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192.168.159.131 node1
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192.168.159.132 node2
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|
注意：
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所有节点
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```
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**禁用`iptable`和`firewalld`**
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```bash
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[root@master ~]# systemctl stop firewalld
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[root@master ~]# systemctl disable firewalld
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[root@master ~]# systemctl stop iptables
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[root@master ~]# systemctl disable iptables
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|
注意：
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|
所有节点
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```
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**禁止`selinux`**
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```bash
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[root@master ~]# setenforce 0
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[root@master ~]# vim /etc/selinux/config
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SELINUX=disabled
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注意：
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所有节点
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```
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**禁用`swap`分区**
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```bash
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[root@master ~]# swapoff -a
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[root@master ~]# sed -i 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab
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|
注意：
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所有节点
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```
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**加载内核模块**
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```bash
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[root@master ~]# modprobe br_netfilter
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[root@master ~]# vim /etc/sysctl.conf
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net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
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net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
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vm.swappiness=0
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net.ipv4.ip_forward = 1
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注意：
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所有节点
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```
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### 7. 安装`docker`
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```bash
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[root@master ~]# yum install -y yum-utils
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[root@master ~]# yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
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[root@master ~]# yum install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin -y
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[root@master ~]# systemctl start docker
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[root@master ~]# systemctl enable docker
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|
注意：
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所有节点
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```
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### 8. 安装`kubeadm kubelet kubectl`
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**配置`yum`仓库**
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```bash
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[root@master ~]# vim /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
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[kubernetes]
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name=Kubernetes
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baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
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enabled=1
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gpgcheck=0
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repo_gpgcheck=0
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gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
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|
注意：
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所有节点
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```
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**安装**
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```bash
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[root@master ~]# yum -y install kubeadm-1.23.5 kubelet-1.23.5 kubectl-1.23.5 ipvsadm
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|
注意：
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|
所有节点
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```
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**配置`kubelet`的`cgroups`**
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```bash
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[root@master ~]# vim /etc/sysconfig/kubelet
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KUBELET_EXTRA_ARGS="--cgroup-driver=cgroupfs --pod-infra-container-image=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause-amd64:3.1"
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|
注意：
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所有节点
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```
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### 9. 部署镜像
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**下载镜像**
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```bash
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[root@master ~]# wget http://182.92.143.66:40072/directlink/img/kube_images/coredns-v1.8.6.tar
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||||||
|
[root@master ~]# wget http://182.92.143.66:40072/directlink/img/kube_images/etcd-3.5.1-0.tar
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||||||
|
[root@master ~]# wget http://182.92.143.66:40072/directlink/img/kube_images/flannel-cni.tar
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||||||
|
[root@master ~]# wget http://182.92.143.66:40072/directlink/img/kube_images/flannel-v0.14.0-amd64.tar
|
||||||
|
[root@master ~]# wget http://182.92.143.66:40072/directlink/img/kube_images/flannel.tar
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||||||
|
[root@master ~]# wget http://182.92.143.66:40072/directlink/img/kube_images/kube-apiserver-v1.23.5.tar
|
||||||
|
[root@master ~]# wget http://182.92.143.66:40072/directlink/img/kube_images/kube-controller-manager-v1.23.5.tar
|
||||||
|
[root@master ~]# wget http://182.92.143.66:40072/directlink/img/kube_images/kube-proxy-v1.23.5.tar
|
||||||
|
[root@master ~]# wget http://182.92.143.66:40072/directlink/img/kube_images/kube-scheduler-v1.23.5.tar
|
||||||
|
[root@master ~]# wget http://182.92.143.66:40072/directlink/img/kube_images/pause-3.6.tar
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|
[root@master ~]# wget http://182.92.143.66:40072/directlink/img/kube_images/kube-flannel-2402.yml
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|
|
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|
注意：
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|
所有节点
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```
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|
**镜像导入**
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```bash
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[root@master ~]# vim image_load.sh
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|
#!/bin/bash
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|
image_path=`pwd`
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for i in `ls "${image_path}"`; do
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|
docker load < $i
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|
done
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[root@master ~]# bash image_load.sh
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|
注意：
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所有节点
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```
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### 10. `master`节点初始化
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```bash
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[root@master ~]# kubeadm init --kubernetes-version=1.23.5 --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 --apiserver-advertise-address=192.168.159.130
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|
Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!
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To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:
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mkdir -p $HOME/.kube
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sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
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sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
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Alternatively, if you are the root user, you can run:
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export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf
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You should now deploy a pod network to the cluster.
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Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:
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https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/
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Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:
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kubeadm join 192.168.159.130:6443 --token vxpoqx.jfxg9ae302d2e1j9 \
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--discovery-token-ca-cert-hash sha256:3b77859462fbcdc312a158e02c77e60e28d41440801fed3cdee1556029a8547a
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[root@master ~]# mkdir -p $HOME/.kube
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[root@master ~]# sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
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[root@master ~]# sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
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|
[root@master ~]# export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf
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[root@master ~]# kubectl apply -f kube-flannel-2402.yml
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```
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### 11. 将`node`加入工作节点
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```bash
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|
[root@node1/2/3 ~]# kubeadm join 192.168.159.130:6443 --token vxpoqx.jfxg9ae302d2e1j9 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:3b77859462fbcdc312a158e02c77e60e28d41440801fed3cdee1556029a8547a
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```
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### 12. `master`节点查看集群状态
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```bash
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[root@master ~]# kubectl get nodes
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NAME STATUS ROLES AGE VERSION
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master Ready control-plane,master 3m11s v1.23.5
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node1 Ready <none> 27s v1.23.5
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node2 Ready <none> 43s v1.23.5
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```
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