K8s 部署教程：零基础也能快速掌握 Kubernetes 实践

前言：为什么选择 Kubernetes？

在云计算时代，容器技术（如 Docker）已经成为应用打包和部署的标准方式。然而，当容器数量增长到一定规模时，手动管理这些容器变得极其繁琐。我们需要一个强大的工具来自动化容器的部署、扩展、网络配置和故障恢复。这就是 Kubernetes（简称 K8s）应运而生的原因。

Kubernetes 是一个开源的容器编排引擎，它可以：

自动化部署和扩展：自动部署指定数量的容器副本，并根据负载自动调整副本数量。
服务发现和负载均衡：自动为容器分配 IP 地址和 DNS 名称，并在多个容器之间进行负载均衡。
存储编排：自动挂载和管理存储卷，支持各种存储类型（本地存储、网络存储等）。
自动滚动更新和回滚：以零停机时间逐步更新应用程序，并在出现问题时自动回滚到之前的版本。
自我修复：自动重启失败的容器，替换和重新调度节点。
配置管理和密钥管理：集中管理应用程序的配置信息和敏感数据（如密码、密钥）。

总而言之，Kubernetes 极大地简化了容器化应用程序的部署和管理，提高了开发和运维效率。

一、基础概念：Kubernetes 的核心组件

在开始部署之前，我们需要了解 Kubernetes 的一些核心概念和组件：

Master 节点 (Control Plane)：
- kube-apiserver：Kubernetes API 服务器，是集群的入口，所有操作都通过 API Server 进行。
- kube-scheduler：调度器，负责将 Pod（容器组）调度到合适的 Node 节点上。
- kube-controller-manager：控制器管理器，运行各种控制器，负责维护集群的状态（如副本数量、节点健康状况等）。
- etcd：一个高可用的键值存储，用于存储集群的所有配置数据和状态信息。
Node 节点 (Worker Node)：
- kubelet：在每个 Node 节点上运行的代理，负责与 Master 节点通信，管理 Pod 和容器。
- kube-proxy：网络代理，负责实现 Kubernetes Service 的网络功能（如负载均衡、服务发现）。
- Container Runtime：容器运行时，负责运行容器（如 Docker、containerd、CRI-O）。
Pod：
- Kubernetes 中最小的部署单元，可以包含一个或多个容器。
- 同一个 Pod 中的容器共享网络和存储。
- Pod 通常是短暂的，可能会被销毁和重建。
Service：
- 定义了一组 Pod 的访问方式，提供一个稳定的虚拟 IP 地址和 DNS 名称。
- 通过标签选择器（Label Selector）将请求转发到对应的 Pod。
- 常见的 Service 类型有 ClusterIP（集群内部访问）、NodePort（通过节点端口暴露服务）、LoadBalancer（使用云提供商的负载均衡器）。
Deployment：
- 用于管理无状态应用（Stateless Application）的部署和更新。
- 可以定义 Pod 的副本数量、更新策略等。
- Deployment 会自动创建和管理 ReplicaSet。
ReplicaSet：
- 确保指定数量的 Pod 副本始终运行。
- 如果 Pod 失败或被删除，ReplicaSet 会自动创建新的 Pod。
Namespace：
- 用于将集群资源划分为多个虚拟集群。
- 可以用于隔离不同团队或项目的资源。
- 默认情况下，Kubernetes 有几个内置的 Namespace（如 default、kube-system）。
ConfigMap 和 Secret：
- ConfigMap：用于存储非敏感的配置数据（如环境变量、配置文件）。
- Secret：用于存储敏感数据（如密码、密钥、令牌）。
Volume：
- 用于持久化存储数据，可以挂载到 Pod 中。
- 支持各种存储类型（如 emptyDir、hostPath、NFS、云存储）。
Ingress:
- Ingress 是用于将外部 HTTP 和 HTTPS 流量路由到集群内 Service 的 API 对象。
- Ingress Controller 负责实现 Ingress 规则，通常使用负载均衡器（如 Nginx、HAProxy）来实现。

二、部署方式：选择适合你的方案

有多种方式可以部署 Kubernetes 集群，根据你的需求和环境，可以选择不同的方案：

Minikube：
- 适用场景：本地开发和测试。
- 优点：简单易用，快速启动一个单节点的 Kubernetes 集群。
- 缺点：不适合生产环境。
Kind (Kubernetes in Docker)：
- 适用场景：本地开发和测试，CI/CD。
- 优点：使用 Docker 容器模拟 Kubernetes 节点，可以快速创建多节点集群。
- 缺点：不适合生产环境。
kubeadm：
- 适用场景：生产环境，需要自定义配置。
- 优点：Kubernetes 官方提供的部署工具，可以灵活配置集群的各个组件。
- 缺点：需要一定的 Linux 和网络知识。
云服务商托管的 Kubernetes 服务：
- 适用场景：生产环境，希望简化运维。
- 优点：云服务商负责管理 Kubernetes Master 节点，提供高可用性和自动扩展功能。
- 缺点：需要支付一定的费用。
- 常见服务：
  - Amazon EKS (Elastic Kubernetes Service)
  - Google GKE (Google Kubernetes Engine)
  - Azure AKS (Azure Kubernetes Service)
  - 阿里云 ACK (Alibaba Cloud Container Service for Kubernetes)
  - 腾讯云 TKE (Tencent Kubernetes Engine)
K3s
- 适用场景: 轻量级环境,边缘计算,物联网,开发和测试.
- 优点: 资源占用少,安装简单,二进制文件部署,易于维护.
- 缺点: 功能相对精简,不适合大型生产环境.

对于初学者，建议先使用 Minikube 或 Kind 在本地搭建一个 Kubernetes 集群进行学习和实践。

三、实践操作：使用 Minikube 部署你的第一个应用

这里以 Minikube 为例，演示如何部署一个简单的 Nginx 应用：

1. 安装 Minikube

首先，你需要安装 Minikube 和 kubectl：

Minikube：用于创建和管理本地 Kubernetes 集群。
kubectl：Kubernetes 命令行工具，用于与集群交互。

安装方法可以参考 Minikube 官方文档：https://minikube.sigs.k8s.io/docs/start/

根据你的操作系统，选择合适的安装方式。

2. 启动 Minikube 集群

安装完成后，使用以下命令启动 Minikube 集群：

bash minikube start

Minikube 会自动下载所需的镜像，并启动一个单节点的 Kubernetes 集群。这个过程可能需要几分钟时间。

3. 验证集群状态

使用以下命令验证集群状态：

bash kubectl cluster-info

你应该会看到类似以下的输出：

“`
Kubernetes control plane is running at https://192.168.49.2:8443
CoreDNS is running at https://192.168.49.2:8443/api/v1/namespaces/kube-system/services/kube-dns:dns/proxy

To further debug and diagnose cluster problems, use ‘kubectl cluster-info dump’.
“`

这表示 Kubernetes 集群已经成功启动。

4. 部署 Nginx 应用

接下来，我们将部署一个简单的 Nginx 应用。创建一个名为 nginx-deployment.yaml 的文件，内容如下：

yaml apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: nginx-deployment spec: replicas: 3 selector: matchLabels: app: nginx template: metadata: labels: app: nginx spec: containers: - name: nginx image: nginx:latest ports: - containerPort: 80

这个 YAML 文件定义了一个名为 nginx-deployment 的 Deployment，它将创建 3 个 Nginx Pod 副本，每个 Pod 运行一个 Nginx 容器，监听 80 端口。

使用以下命令部署应用：

bash kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

5. 查看 Pod 状态

使用以下命令查看 Pod 状态：

bash kubectl get pods

你应该会看到类似以下的输出：

NAME READY STATUS RESTARTS AGE nginx-deployment-66b6c48dd5-7x8zj 1/1 Running 0 1m nginx-deployment-66b6c48dd5-8fqh2 1/1 Running 0 1m nginx-deployment-66b6c48dd5-h99pb 1/1 Running 0 1m

这表示 3 个 Nginx Pod 都已经成功运行。

6. 创建 Service 暴露应用

为了访问 Nginx 应用，我们需要创建一个 Service。创建一个名为 nginx-service.yaml 的文件，内容如下：

yaml apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: nginx-service spec: selector: app: nginx ports: - protocol: TCP port: 80 targetPort: 80 type: NodePort

这个 YAML 文件定义了一个名为 nginx-service 的 Service，它将流量转发到标签为 app: nginx 的 Pod 的 80 端口。type: NodePort 表示将 Service 暴露在每个节点的特定端口上。

使用以下命令创建 Service：

bash kubectl apply -f nginx-service.yaml

7. 获取 Service 访问地址

使用以下命令获取 Service 的访问地址：

bash minikube service nginx-service --url

Minikube 会输出一个 URL，你可以使用浏览器访问这个 URL 来查看 Nginx 的欢迎页面。

8. 扩展应用

我们可以使用以下命令扩展 Nginx Pod 的副本数量：

bash kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas=5

这将把 Nginx Pod 的副本数量扩展到 5 个。

9. 更新应用

我们可以修改 nginx-deployment.yaml 文件中的镜像版本，然后使用 kubectl apply 命令来更新应用。Kubernetes 会自动执行滚动更新，以零停机时间逐步更新 Pod。

10. 删除应用

使用以下命令删除 Deployment 和 Service：

bash kubectl delete deployment nginx-deployment kubectl delete service nginx-service

四. 使用 Kind 创建多节点集群 (可选)

如果你想在本地模拟多节点集群，可以使用 Kind。

1. 安装 Kind

参考 Kind 官方文档安装 Kind：https://kind.sigs.k8s.io/docs/user/quick-start/

2. 创建集群

创建一个名为 kind-config.yaml 的文件，内容如下：

yaml kind: Cluster apiVersion: kind.x-k8s.io/v1alpha4 nodes: - role: control-plane - role: worker - role: worker

这个配置文件定义了一个包含一个 control-plane 节点和两个 worker 节点的集群。

使用以下命令创建集群：

bash kind create cluster --config kind-config.yaml

3. 验证集群

使用 kubectl get nodes 命令查看节点状态：

bash kubectl get nodes

你应该会看到三个节点，一个 control-plane 节点和两个 worker 节点。

之后的部署步骤与 Minikube 类似。

五. 使用 kubeadm 部署集群 (可选, 进阶)

kubeadm 是 Kubernetes 官方提供的集群部署工具，适合用于生产环境。

注意：kubeadm 部署需要一定的 Linux 和网络知识，初学者可以先跳过这一部分。

1. 准备环境

至少两台 Linux 服务器（建议使用 Ubuntu 或 CentOS）。
每台服务器至少 2GB 内存和 2 个 CPU 核心。
确保服务器之间可以相互通信。
关闭 Swap 分区。
安装 Docker 或 containerd。

2. 安装 kubeadm、kubelet 和 kubectl

在所有节点上执行以下命令：

“`bash

更新 apt 包索引

sudo apt-get update

安装必要的软件包

sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl

添加 Kubernetes apt 仓库密钥

curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add –

添加 Kubernetes apt 仓库

cat <<EOF | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
deb https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main
EOF

更新 apt 包索引

sudo apt-get update

安装 kubeadm、kubelet 和 kubectl

sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl

禁用 kubelet 的 swap

sudo sed -i ‘/ swap / s/^(.*)$/#\1/g’ /etc/fstab
sudo swapoff -a

“`

CentOS 系统安装步骤类似, 使用 yum 替代 apt-get.

3. 初始化 Master 节点

在 Master 节点上执行以下命令：

bash sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

--pod-network-cidr 参数指定 Pod 网络的 CIDR，这个值取决于你选择的网络插件（如 Flannel、Calico）。

初始化完成后，会输出类似以下的提示：

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

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 : –token –discovery-token-ca-cert-hash sha256:
“`

按照提示，执行以下命令：

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

4. 安装网络插件

这里以 Flannel 为例：

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

5. 加入 Worker 节点

在每个 Worker 节点上执行 kubeadm join 命令，命令内容是 Master 节点初始化完成后输出的提示信息中的最后一部分。

6. 验证集群

在 Master 节点上执行以下命令：

bash kubectl get nodes

你应该会看到所有节点都处于 Ready 状态。

六、常见问题及解决方法

Pod 状态异常：
- 使用 kubectl describe pod <pod-name> 查看 Pod 的详细信息，包括事件和日志。
- 检查容器镜像是否正确，是否可以拉取。
- 检查容器的资源限制（CPU、内存）是否足够。
- 检查容器的健康检查（livenessProbe、readinessProbe）是否配置正确。
Service 无法访问：
- 使用 kubectl describe service <service-name> 查看 Service 的详细信息。
- 检查 Service 的 selector 是否正确匹配 Pod 的标签。
- 检查 Service 的端口和 targetPort 是否配置正确。
- 检查 kube-proxy 是否正常运行。
- 如果是NodePort类型的Service, 确保防火墙开放了对应的端口.
网络问题：
- 检查网络插件是否正常运行。
- 检查 Pod 之间的网络是否连通。
- 检查 DNS 解析是否正常。
资源不足：
- 使用 kubectl top nodes 和 kubectl top pods 查看节点和 Pod 的资源使用情况。
- 增加节点的资源（CPU、内存）。
- 调整 Pod 的资源限制。
kubectl 命令报错
- 仔细阅读错误信息. 大部分错误信息都有提示.
- 检查~/.kube/config 文件的配置是否正确, 尤其是 server 地址和证书.
- 检查kubectl 版本与集群版本是否兼容.

七、总结与展望

通过本教程，你应该已经对 Kubernetes 的基本概念和部署方式有了一定的了解，并且能够使用 Minikube 或 Kind 部署一个简单的应用。

当然，Kubernetes 的学习之路还很长，还有很多高级特性和概念需要掌握，例如：

Ingress：用于将外部流量路由到集群内部的 Service。
StatefulSet：用于管理有状态应用（如数据库）。
Helm：Kubernetes 包管理工具。
Operator：用于管理复杂应用的自定义控制器。
RBAC：基于角色的访问控制。
…

希望本教程能为你打开 Kubernetes 的大门，祝你在 Kubernetes 的学习和实践中取得成功！建议多参考 Kubernetes 官方文档 (https://kubernetes.io/docs/home/)，参与社区讨论，不断学习和实践。

k8s部署教程：零基础也能快速掌握kubernetes实践 – wiki基地

K8s 部署教程：零基础也能快速掌握 Kubernetes 实践

前言：为什么选择 Kubernetes？

一、基础概念：Kubernetes 的核心组件

二、部署方式：选择适合你的方案

三、实践操作：使用 Minikube 部署你的第一个应用

1. 安装 Minikube

2. 启动 Minikube 集群

3. 验证集群状态

4. 部署 Nginx 应用

5. 查看 Pod 状态

6. 创建 Service 暴露应用

7. 获取 Service 访问地址

8. 扩展应用

9. 更新应用

10. 删除应用

四. 使用 Kind 创建多节点集群 (可选)

1. 安装 Kind

2. 创建集群

3. 验证集群

五. 使用 kubeadm 部署集群 (可选, 进阶)

1. 准备环境

2. 安装 kubeadm、kubelet 和 kubectl

更新 apt 包索引

安装必要的软件包

添加 Kubernetes apt 仓库密钥

添加 Kubernetes apt 仓库

更新 apt 包索引

安装 kubeadm、kubelet 和 kubectl

禁用 kubelet 的 swap

3. 初始化 Master 节点

4. 安装网络插件

5. 加入 Worker 节点

6. 验证集群

六、常见问题及解决方法

七、总结与展望

发表评论取消回复

K8s 部署教程：零基础也能快速掌握 Kubernetes 实践

前言：为什么选择 Kubernetes？

一、 基础概念：Kubernetes 的核心组件

二、 部署方式：选择适合你的方案

三、 实践操作：使用 Minikube 部署你的第一个应用

1. 安装 Minikube

2. 启动 Minikube 集群

3. 验证集群状态

4. 部署 Nginx 应用

5. 查看 Pod 状态

6. 创建 Service 暴露应用

7. 获取 Service 访问地址

8. 扩展应用

9. 更新应用

10. 删除应用

四. 使用 Kind 创建多节点集群 (可选)

1. 安装 Kind

2. 创建集群

3. 验证集群

五. 使用 kubeadm 部署集群 (可选, 进阶)

1. 准备环境

2. 安装 kubeadm、kubelet 和 kubectl

更新 apt 包索引

安装必要的软件包

添加 Kubernetes apt 仓库密钥

添加 Kubernetes apt 仓库

更新 apt 包索引

安装 kubeadm、kubelet 和 kubectl

禁用 kubelet 的 swap

3. 初始化 Master 节点

4. 安装网络插件

5. 加入 Worker 节点

6. 验证集群

六、 常见问题及解决方法

七、 总结与展望

发表评论 取消回复

一、基础概念：Kubernetes 的核心组件

二、部署方式：选择适合你的方案

三、实践操作：使用 Minikube 部署你的第一个应用

六、常见问题及解决方法

七、总结与展望

发表评论取消回复