0 Kubernetes 介绍0.1 应用部署演进传统物理机部署多应用直接跑在物理服务器没有资源隔离单个应用抢占 CPU / 内存挤压其他业务硬件资源利用率低维护成本高。虚拟化 VM 部署一台物理机上运行多台完整虚拟机每台虚拟机拥有独立完整操作系统资源强隔离但是虚拟机操作系统开销大启动慢资源损耗高。容器部署时代容器共享宿主机内核拥有独立文件系统、CPU、内存、进程空间轻量级秒级启动镜像一次构建到处运行开发测试生产环境保持一致。容器优势快速部署、CI/CD、开发运维分离、环境一致性、可移植、微服务适配、资源隔离、资源利用率高。0.2 Kubernetes 前世今生K8s 是Kubernetes缩写去掉中间 8 个字母 ubernete源自 Google 内部 Borg/Omega 容器调度系统2014 开源。定位开源容器编排平台自动化部署、扩缩容、管理容器化应用。0.3 K8s 核心特性自动化上线与回滚分批次更新应用异常自动回滚服务发现与负载均衡Pod 分配独立 IPService 实现负载均衡存储编排自动挂载本地 / NFS / 云存储配置与密钥管理 Secret更新配置无需重建镜像敏感信息加密保存自动调度装箱按照资源需求调度 Pod提升硬件利用率批处理任务支持一次性任务、定时任务自我修复容器崩溃自动重启、异常 Pod 重建水平扩缩容命令 / 监控指标自动增减实例数量IPv4/IPv6 双栈高可扩展架构。0.4 Kubernetes 不是什么不是完整 PaaS 平台不限制应用语言、框架不内置数据库、消息队列等中间件但可以部署在 K8s 之上不会编译源代码不提供完整 CI 流水线不强制指定日志监控告警组件不做底层机器操作系统维护。0.5 K8s 集群架构集群分为控制平面 MasterControl‑Plane和工作节点 Worker Node。控制平面组件Masterkube‑apiserver集群唯一入口REST API所有组件 / 客户端都和 apiserver 交互鉴权、校验。etcd分布式键值存储保存集群全部配置、元数据集群数据库。kube‑scheduler调度器按照策略把 Pod 分配到合适 worker 节点。kube‑controller‑manager控制器管理器维持集群期望状态故障检测、副本管理。Worker 工作节点组件所有节点都运行kubelet节点代理接收 Pod 配置管理本节点 Pod 生命周期管理 CNI 网络、CSI 存储。kube‑proxy网络代理维护 iptables/ipvs 规则实现 Service 服务发现、集群内部负载均衡。容器运行时 containerd/docker真正拉取镜像、运行容器。1 K8s 多种安装方式对比表格安装方式特点难度适用场景kubeadm官方标准无魔改中等考试、自建标准生产集群⭐⭐⭐⭐⭐二进制手工部署完全底层可控极高原理研究教学Sealos/KubeKey一键自动化部署低快速搭建测试生产k3s/k0s轻量裁剪版低边缘、低配机器开发测试minikube/kind/k3d单机模拟集群极低本地学习实验云厂商 ACK/EKS托管 master 免运维低云上生产成本高RKE/OpenShift企业发行版中高大型企业商用学习 未来上生产优先选择kubeadm。2 集群节点环境准备Ubuntu24.042.1 系统基础配置修改 apt 软件源为国内镜像源。设置静态 IP使用netplan yaml 配置只能空格禁止 Tabnetplan apply生效。/etc/hosts主机名解析集群所有节点互相解析主机名。关闭 swapK8s 要求禁用 swap 分区swapoff -a sed -i /swap/d /etc/fstab时间同步 chrony。ssh 优化关闭 UseDNS关闭 StrictHostKeyChecking配置免密 ssh。2.2 内核模块与内核参数加载内核模块overlay、br_netfilteripvs 模块 (ip_vs、ip_vs_rr、ip_vs_wrr、ip_vs_lc、ip_vs_sh、nf_conntrack)写入/etc/modules‑load.d/k8s‑net.conf开机自动加载。sysctl 内核参数/etc/sysctl.d/k8s.confnet.bridge.bridge‑nf‑call‑iptables1 net.bridge.bridge‑nf‑call‑ip6tables1 net.ipv4.ip_forward1 vm.swappiness0执行sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf生效。2.3 安装 containerd 容器运行时安装containerd.io cri‑tools生成默认配置containerd config default /etc/containerd/config.toml修改配置SystemdCgroup true使用 systemd cgroup 驱动修改 pause 镜像版本配置镜像 mirrors 镜像加速器docker.io、registry.k8s.io 私有 hub 仓库重启systemctl restart containerdcrictl 配置 runtime 端点指向 containerd。nerdctlcontainerd 的 docker 兼容客户端需要配置镜像加速必须设置环境变量CONTAINERD_NAMESPACEk8s.io。2.4 安装 kubernetes 组件安装kubeadm kubelet kubectl指定版本 v1.30.2设置 kubelet 开机自启。kubelet 刚安装状态 activating集群初始化完成才会 active。2.5 配置命令补全配置 bash_completion.dkubectl、kubeadm、crictl、nerdctl命令自动补全。3 kubeadm 初始化集群3.1 master 控制平面节点操作预拉取镜像kubeadm config images pull --kubernetes-versionv1.30.2kubeadm init 初始化控制平面kubeadm init --kubernetes-versionv1.30.2 --pod‑network‑cidr10.224.0.0/16 --image‑repository镜像仓库主要参数--kubernetes‑version指定 k8s 版本--pod‑network‑cidrPod 网络网段要和 Calico 网络插件匹配--image‑repository指定镜像仓库地址国内加速。配置 kubectl 访问凭据mkdir -p $HOME/.kube sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config也可以使用环境变量export KUBECONFIG/etc/kubernetes/admin.conf。部署网络插件 Calico下载 calico.yaml修改CALICO_IPV4POOL_CIDR和 pod‑network‑cidr 保持一致10.224.0.0/16所有节点提前下载 calico 镜像kubectl apply -f calico.yaml部署等待 calico pod 全部 Running节点状态变为 Ready。3.2 worker 工作节点加入集群在 worker 节点执行 join 命令加入集群kubeadm join 10.1.8.30:6443 --token xxx --discovery‑token‑ca‑cert sha256:xxxtoken 过期master 重新生成 join 命令kubeadm token create --print‑join‑command3.3 集群验证命令kubectl cluster-info #查看集群信息 kubectl version #客户端服务端版本 kubectl get nodes #查看所有节点状态状态Ready代表正常 kubectl get pods -A #查看所有命名空间全部Pod状态全部Running节点 Ready 条件kubelet 正常运行、swap 关闭、CNI 网络插件正常。4 Node 节点管理节点查看、维护、删除、重置、集群销毁重建4.1 查看节点kubectl get nodes #查看节点简要信息 kubectl describe node worker31.laoma.cloud #查看节点详细信息4.2 下线维护节点drain 驱逐 Pod节点要停机维护驱逐节点上所有 Pod设置节点不可调度 SchedulingDisabled#--ignore‑daemonsets忽略DaemonSet类型pod如calico‑node、kube‑proxy kubectl drain worker31.laoma.cloud --ignore‑daemonsetsdrain 执行后节点状态 Ready,SchedulingDisabled新 Pod 不会调度到此节点。4.3 删除集群内节点对象kubectl delete node worker31.laoma.cloud4.4 在被删除的节点本机执行 kubeadm reset 重置在待重置节点本机执行清理本机 k8s 所有组件数据kubeadm reset -f清理内容etcd 数据目录、kubelet 目录、证书、kubeconfig 配置文件。reset不会清理 CNI 配置 /etc/cni/net.d、iptables/ipvs 规则需要手动清理。4.5 完整删除整个集群流程所有 worker 节点执行 drain 驱逐 Podkubectl delete node 删除节点对象。worker 本机执行kubeadm reset -f重置。master 控制平面节点执行 kubectl delete node 删除 master 节点对象本机kubeadm reset -f删除.kube/config。4.6 重建集群master 节点kubeadm init初始化集群拷贝 admin.conf 凭据。部署 calico 网络插件。worker 节点执行 kubeadm join 重新加入集群。思维导图文本
0 Kubernetes 介绍0.1 应用部署演进传统物理机部署多应用直接跑在物理服务器没有资源隔离单个应用抢占 CPU / 内存挤压其他业务硬件资源利用率低维护成本高。虚拟化 VM 部署一台物理机上运行多台完整虚拟机每台虚拟机拥有独立完整操作系统资源强隔离但是虚拟机操作系统开销大启动慢资源损耗高。容器部署时代容器共享宿主机内核拥有独立文件系统、CPU、内存、进程空间轻量级秒级启动镜像一次构建到处运行开发测试生产环境保持一致。容器优势快速部署、CI/CD、开发运维分离、环境一致性、可移植、微服务适配、资源隔离、资源利用率高。0.2 Kubernetes 前世今生K8s 是Kubernetes缩写去掉中间 8 个字母 ubernete源自 Google 内部 Borg/Omega 容器调度系统2014 开源。定位开源容器编排平台自动化部署、扩缩容、管理容器化应用。0.3 K8s 核心特性自动化上线与回滚分批次更新应用异常自动回滚服务发现与负载均衡Pod 分配独立 IPService 实现负载均衡存储编排自动挂载本地 / NFS / 云存储配置与密钥管理 Secret更新配置无需重建镜像敏感信息加密保存自动调度装箱按照资源需求调度 Pod提升硬件利用率批处理任务支持一次性任务、定时任务自我修复容器崩溃自动重启、异常 Pod 重建水平扩缩容命令 / 监控指标自动增减实例数量IPv4/IPv6 双栈高可扩展架构。0.4 Kubernetes 不是什么不是完整 PaaS 平台不限制应用语言、框架不内置数据库、消息队列等中间件但可以部署在 K8s 之上不会编译源代码不提供完整 CI 流水线不强制指定日志监控告警组件不做底层机器操作系统维护。0.5 K8s 集群架构集群分为控制平面 MasterControl‑Plane和工作节点 Worker Node。控制平面组件Masterkube‑apiserver集群唯一入口REST API所有组件 / 客户端都和 apiserver 交互鉴权、校验。etcd分布式键值存储保存集群全部配置、元数据集群数据库。kube‑scheduler调度器按照策略把 Pod 分配到合适 worker 节点。kube‑controller‑manager控制器管理器维持集群期望状态故障检测、副本管理。Worker 工作节点组件所有节点都运行kubelet节点代理接收 Pod 配置管理本节点 Pod 生命周期管理 CNI 网络、CSI 存储。kube‑proxy网络代理维护 iptables/ipvs 规则实现 Service 服务发现、集群内部负载均衡。容器运行时 containerd/docker真正拉取镜像、运行容器。1 K8s 多种安装方式对比表格安装方式特点难度适用场景kubeadm官方标准无魔改中等考试、自建标准生产集群⭐⭐⭐⭐⭐二进制手工部署完全底层可控极高原理研究教学Sealos/KubeKey一键自动化部署低快速搭建测试生产k3s/k0s轻量裁剪版低边缘、低配机器开发测试minikube/kind/k3d单机模拟集群极低本地学习实验云厂商 ACK/EKS托管 master 免运维低云上生产成本高RKE/OpenShift企业发行版中高大型企业商用学习 未来上生产优先选择kubeadm。2 集群节点环境准备Ubuntu24.042.1 系统基础配置修改 apt 软件源为国内镜像源。设置静态 IP使用netplan yaml 配置只能空格禁止 Tabnetplan apply生效。/etc/hosts主机名解析集群所有节点互相解析主机名。关闭 swapK8s 要求禁用 swap 分区swapoff -a sed -i /swap/d /etc/fstab时间同步 chrony。ssh 优化关闭 UseDNS关闭 StrictHostKeyChecking配置免密 ssh。2.2 内核模块与内核参数加载内核模块overlay、br_netfilteripvs 模块 (ip_vs、ip_vs_rr、ip_vs_wrr、ip_vs_lc、ip_vs_sh、nf_conntrack)写入/etc/modules‑load.d/k8s‑net.conf开机自动加载。sysctl 内核参数/etc/sysctl.d/k8s.confnet.bridge.bridge‑nf‑call‑iptables1 net.bridge.bridge‑nf‑call‑ip6tables1 net.ipv4.ip_forward1 vm.swappiness0执行sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf生效。2.3 安装 containerd 容器运行时安装containerd.io cri‑tools生成默认配置containerd config default /etc/containerd/config.toml修改配置SystemdCgroup true使用 systemd cgroup 驱动修改 pause 镜像版本配置镜像 mirrors 镜像加速器docker.io、registry.k8s.io 私有 hub 仓库重启systemctl restart containerdcrictl 配置 runtime 端点指向 containerd。nerdctlcontainerd 的 docker 兼容客户端需要配置镜像加速必须设置环境变量CONTAINERD_NAMESPACEk8s.io。2.4 安装 kubernetes 组件安装kubeadm kubelet kubectl指定版本 v1.30.2设置 kubelet 开机自启。kubelet 刚安装状态 activating集群初始化完成才会 active。2.5 配置命令补全配置 bash_completion.dkubectl、kubeadm、crictl、nerdctl命令自动补全。3 kubeadm 初始化集群3.1 master 控制平面节点操作预拉取镜像kubeadm config images pull --kubernetes-versionv1.30.2kubeadm init 初始化控制平面kubeadm init --kubernetes-versionv1.30.2 --pod‑network‑cidr10.224.0.0/16 --image‑repository镜像仓库主要参数--kubernetes‑version指定 k8s 版本--pod‑network‑cidrPod 网络网段要和 Calico 网络插件匹配--image‑repository指定镜像仓库地址国内加速。配置 kubectl 访问凭据mkdir -p $HOME/.kube sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config也可以使用环境变量export KUBECONFIG/etc/kubernetes/admin.conf。部署网络插件 Calico下载 calico.yaml修改CALICO_IPV4POOL_CIDR和 pod‑network‑cidr 保持一致10.224.0.0/16所有节点提前下载 calico 镜像kubectl apply -f calico.yaml部署等待 calico pod 全部 Running节点状态变为 Ready。3.2 worker 工作节点加入集群在 worker 节点执行 join 命令加入集群kubeadm join 10.1.8.30:6443 --token xxx --discovery‑token‑ca‑cert sha256:xxxtoken 过期master 重新生成 join 命令kubeadm token create --print‑join‑command3.3 集群验证命令kubectl cluster-info #查看集群信息 kubectl version #客户端服务端版本 kubectl get nodes #查看所有节点状态状态Ready代表正常 kubectl get pods -A #查看所有命名空间全部Pod状态全部Running节点 Ready 条件kubelet 正常运行、swap 关闭、CNI 网络插件正常。4 Node 节点管理节点查看、维护、删除、重置、集群销毁重建4.1 查看节点kubectl get nodes #查看节点简要信息 kubectl describe node worker31.laoma.cloud #查看节点详细信息4.2 下线维护节点drain 驱逐 Pod节点要停机维护驱逐节点上所有 Pod设置节点不可调度 SchedulingDisabled#--ignore‑daemonsets忽略DaemonSet类型pod如calico‑node、kube‑proxy kubectl drain worker31.laoma.cloud --ignore‑daemonsetsdrain 执行后节点状态 Ready,SchedulingDisabled新 Pod 不会调度到此节点。4.3 删除集群内节点对象kubectl delete node worker31.laoma.cloud4.4 在被删除的节点本机执行 kubeadm reset 重置在待重置节点本机执行清理本机 k8s 所有组件数据kubeadm reset -f清理内容etcd 数据目录、kubelet 目录、证书、kubeconfig 配置文件。reset不会清理 CNI 配置 /etc/cni/net.d、iptables/ipvs 规则需要手动清理。4.5 完整删除整个集群流程所有 worker 节点执行 drain 驱逐 Podkubectl delete node 删除节点对象。worker 本机执行kubeadm reset -f重置。master 控制平面节点执行 kubectl delete node 删除 master 节点对象本机kubeadm reset -f删除.kube/config。4.6 重建集群master 节点kubeadm init初始化集群拷贝 admin.conf 凭据。部署 calico 网络插件。worker 节点执行 kubeadm join 重新加入集群。思维导图文本
平方复杂度无法被常规优化消除｜TaoToken 统一 Key 通道实测)
