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！