引言

随着云计算和微服务架构的兴起，容器化技术已经成为现代软件开发和运维的标配。Kubernetes（K8s）作为最流行的容器编排平台，能够帮助我们高效地管理容器化的应用。本文将带你从入门到实战，深入了解K8s，解锁容器编排新技能。

一、Kubernetes简介

Kubernetes是一个开源的容器编排平台，用于自动化容器化应用的部署、扩展和管理。它最初由Google开发，现在由云原生计算基金会（CNCF）维护。Kubernetes的目标是为容器化应用提供一个一致且可扩展的框架，简化应用的生命周期管理。

1.1 关键概念

  • 容器：容器是一种轻量级的、可执行的沙盒环境，用于打包应用及其依赖项。
  • Pod：Pod是Kubernetes中最小的部署单元，包含一个或多个容器。
  • Node：Node是Kubernetes集群中的计算节点，负责运行Pod。
  • Master：Master节点负责集群的调度和管理，包括API服务器、控制器管理器和调度器。
  • ReplicationController：用于确保指定数量的Pod副本始终运行。
  • Service：提供稳定的网络接口，供外部访问集群内的Pod。
  • Volume：用于存储数据，持久化Pod的状态。

1.2 功能优势

  • 自动化部署和扩展：Kubernetes可以自动部署、扩展和更新应用。
  • 负载均衡：Kubernetes可以实现集群内部署的负载均衡。
  • 服务发现和负载均衡：Kubernetes可以帮助应用在集群内部进行服务发现和负载均衡。
  • 存储编排：Kubernetes可以自动挂载存储卷，提供持久化存储。
  • 自我修复：Kubernetes可以自动检测和修复Pod的故障。

二、Kubernetes集群架构

Kubernetes集群由Master节点和多个Node节点组成。Master节点负责集群的管理和调度，Node节点负责运行Pod。

2.1 Master节点组件

  • API服务器：提供集群的统一接口，供其他组件进行通信。
  • 控制器管理器：负责管理集群中的各种资源，如Pod、Service等。
  • 调度器：负责将Pod调度到合适的Node节点上。
  • etcd：存储集群配置信息、所有Pod的状态和所有API对象的资源。

2.2 Node节点组件

  • Kubelet：负责与Master节点通信，管理Pod的生命周期。
  • Kube-Proxy：负责处理集群内部部的网络通信。
  • 容器引擎：如Docker、containerd等，负责运行容器。

三、Kubernetes安装与部署

3.1 初始化系统环境

在开始安装Kubernetes之前，需要确保系统满足以下要求：

  • 操作系统：支持Docker或containerd的Linux发行版。
  • 网络配置：确保集群内部网络可达。
  • 软件包管理器：如apt、yum等。

3.2 安装容器引擎

在Node节点上安装容器引擎，如Docker或containerd。以下为Docker的安装示例：

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y docker.io
sudo systemctl start docker
sudo systemctl enable docker

3.3 安装K8s组件

在Master节点上安装K8s组件，如API服务器、控制器管理器、调度器和etcd。以下为使用kubeadm进行安装的示例：

sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl
sudo curl -s https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -
sudo cat <<EOF | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
deb https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/ kubernetes-xenial main
EOF
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl
sudo systemctl start kubelet
sudo systemctl enable kubelet

3.4 初始化K8s环境

在Master节点上执行以下命令，初始化K8s环境：

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

3.5 安装网络插件

安装网络插件，如Calico或Flannel，以实现集群内部署的负载均衡和服务发现。以下为安装Calico的示例：

kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml

3.6 安装kubectl工具

在所有节点上安装kubectl工具，以便远程管理集群：

”`bash mkdir -p $HOME