掌握Kubernetes：源码级部署K8s最新版本实战指南

引言

在当今的云计算和容器化时代，Kubernetes（简称K8s）已经成为容器编排的事实标准。无论是大型企业还是初创公司，都在积极拥抱Kubernetes，以实现应用的自动化部署、扩展和管理。本文将带你深入Kubernetes的世界，从源码级别部署最新版本的K8s，助你掌握这一核心技术。

一、Kubernetes概述

1.1 什么是Kubernetes

Kubernetes是一个开源的容器编排平台，主要用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。它由Google设计并捐赠给Cloud Native Computing Foundation（CNCF）管理，具有高度的可扩展性和灵活性。

1.2 Kubernetes的核心优势

服务发现和负载均衡：Kubernetes可以使用DNS名称或自己的IP地址公开容器，并提供负载均衡功能。
存储编排：支持多种存储系统，自动挂载存储卷。
自愈能力：自动重启失败的容器，替换容器，杀死不健康的容器。
自动化部署和回滚：支持滚动更新和版本回退。
水平扩展：根据CPU使用率或其他指标自动扩缩容。

二、源码级部署Kubernetes

2.1 环境准备

2.1.1 硬件要求

三台CentOS服务器：分别命名为master和两个nodes。
IP地址分配：确保每台服务器有唯一的IP地址。

2.1.2 软件要求

操作系统：CentOS 7或更高版本。
Docker：最新版本的Docker引擎。

2.2 关闭防火墙和Selinux

在所有节点上执行以下命令：

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config

2.3 关闭Swap

swapoff -a
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab

2.4 修改主机名和hosts文件

在master节点：

hostnamectl set-hostname master

在node1节点：

hostnamectl set-hostname node1

在node2节点：

hostnamectl set-hostname node2

修改所有节点的hosts文件：

cat <<EOF | sudo tee /etc/hosts
127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
192.168.1.10 master
192.168.1.11 node1
192.168.1.12 node2
EOF

2.5 更换软件源为阿里源

cat <<EOF | sudo tee /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64/
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
module_hotfixes=true
EOF

2.6 安装必要组件

在所有节点上安装以下组件：

yum install -y kubelet kubeadm kubectl
systemctl enable kubelet && systemctl start kubelet

2.7 调整内核参数

cat <<EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
sysctl --system

2.8 时间同步

yum install -y ntpdate
ntpdate time.nist.gov

2.9 升级内核版本

yum install -y kernel-ml kernel-ml-devel
grub2-set-default 0
reboot

2.10 安装和配置Docker

在所有节点上安装Docker：

yum install -y yum-utils
yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io
systemctl enable docker && systemctl start docker

2.11 加载内核模块

由于LVS已经被集成到Linux内核中，需要加载特定的内核模块以确保IPVS的正常工作：

modprobe ip_vs
modprobe ip_vs_rr
modprobe ip_vs_wrr
modprobe ip_vs_sh
modprobe nf_conntrack_ipv4

三、初始化Kubernetes集群

3.1 初始化master节点

在master节点上执行以下命令：

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

初始化完成后，记录下生成的kubeadm join命令，稍后用于node节点的加入。

3.2 配置kubectl

在master节点上配置kubectl：

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

3.3 安装Pod网络插件

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

3.4 加入node节点

在node1和node2节点上执行之前记录的kubeadm join命令：

kubeadm join 192.168.1.10:6443 --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>

3.5 验证集群状态

在master节点上执行以下命令验证集群状态：

kubectl get nodes

四、Kubernetes核心实战

4.1 资源创建方式

Kubernetes的资源可以通过YAML文件进行定义和创建，例如Pod、Service、Deployment等。

4.2 Namespace

Namespace用于隔离不同的资源，避免命名冲突。

apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: my-namespace

4.3 Pod

Pod是Kubernetes中最小的部署单元，可以包含一个或多个容器。

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
  namespace: my-namespace
spec:
  containers:
  - name: my-container
    image: nginx:latest

4.4 Deployment

Deployment用于管理Pod的创建、更新和删除。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-deployment
  namespace: my-namespace
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
      - name: my-container
        image: nginx:latest

4.5 Service

Service用于将一组Pod暴露为一个统一的入口。

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

4.6 Ingress

Ingress用于管理外部访问集群的流量。

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: my-ingress
  namespace: my-namespace
spec:
  rules:
  - host: myapp.example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: my-service
            port:
              number: 80

五、总结

通过本文的详细指导，你已经掌握了从源码级别部署最新版本Kubernetes的完整流程。Kubernetes的强大功能和灵活性将为你的应用部署和管理带来极大的便利。希望你在实践中不断探索，成为Kubernetes领域的专家。

参考文献

Kubernetes官方文档：
Docker官方文档：
CoreOS Flannel文档：

结语

Kubernetes的学习之路虽然充满挑战，但只要掌握了正确的方法和步骤，你一定能够在云原生时代大放异彩。愿你在Kubernetes的世界中，乘风破浪，勇往直前！

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引言

一、Kubernetes概述

1.1 什么是Kubernetes

1.2 Kubernetes的核心优势

二、源码级部署Kubernetes

2.1 环境准备

2.1.1 硬件要求

2.1.2 软件要求

2.2 关闭防火墙和Selinux

2.3 关闭Swap

2.4 修改主机名和hosts文件

2.5 更换软件源为阿里源

2.6 安装必要组件

2.7 调整内核参数

2.8 时间同步

2.9 升级内核版本

2.10 安装和配置Docker

2.11 加载内核模块

三、初始化Kubernetes集群

3.1 初始化master节点

3.2 配置kubectl

3.3 安装Pod网络插件

3.4 加入node节点

3.5 验证集群状态

四、Kubernetes核心实战

4.1 资源创建方式

4.2 Namespace

4.3 Pod

4.4 Deployment

4.5 Service

4.6 Ingress

五、总结

参考文献

结语