Kubernetes 原理与安装
一、集群原理
1、master-node 架构
master 和 worker 怎么交互 master 决定 worker 里面都有什么 worker 只是和 master （API） 通信； 每一个节点自己干自己的活
程序员使用 UI 或者 CLI 操作 k8s 集群的 master，就可以知道整个集群的状况
2、工作原理
master 节点（Control Plane【控制面板】）：master 节点控制整个集群 master 节点上有一些核心组件：
node 节点（worker 工作节点）：
部署一个应用？ 程序员：调用 CLI 告诉 master，我们现在要部署一个 tomcat 应用
程序员的所有调用都先去 master 节点的网关 api-server。这是 matser 的唯一入口（mvc 模式中的 c 层）
收到的请求先交给 master 的 api-server。由 api-server 交给 controller-mannager 进行控制
controller-mannager 进行 应用部署
controller-mannager 会生成一次部署信息
部署信息被记录在 etcd 中
scheduler 调度器从 etcd 数据库中，拿到要部署的应用，开始调度。看哪个节点合适，
scheduler 把算出来的调度信息再放到 etcd 中
每一个 node 节点的监控 kubelet，随时和 master 保持联系的（给 api-server 发送请求不断获取最新数据），所有节点的 kubelet 就会从 master
假设 node2 的 kubelet 最终收到了命令，要部署。
kubelet 就自己 run 一个应用在当前机器上，随时给 master 汇报当前应用的状态信息，分配 IP
node 和 master 是通过 master 的 api-server 联系的
每一个机器上的 kube-proxy 能知道集群的所有网络。只要 node 访问别人或者别人访问 node，node 上的 kube-proxy 网络代理自动计算进行流量转发
下图和上图一样的，再理解一下
无论访问哪个机器，都可以访问到真正应用（Service【服务】）
3、原理分解
3.1、主节点（master）
快速介绍：
3.2、工作节点（node）
快速介绍：
Pod： docker run 启动的是一个 container（容器），容器是 docker 的基本单位，一个应用是一个容器 kubelet run 启动的一个应用称为一个 Pod；Pod 是 k8s 的基本单位。 Pod 是容器的一个再封装 atguigu(永远不变) ==slf4j= log4j(类) 应用 ===== ==Pod== ======= docker 的容器 一个容器往往代表不了一个基本应用。博客（php+mysql 合起来完成） 准备一个 Pod 可以包含多个 container；一个 Pod 代表一个基本的应用。 IPod（看电影、听音乐、玩游戏）【一个基本产品，原子】； Pod（music container、movie container）【一个基本产品，原子的】
Kubelet：监工，负责交互 master 的 api-server 以及当前机器的应用启停等，在 master 机器就是 master 的小助手。每一台机器真正干活的都是这个 Kubelet
Kube-proxy
其他
二、组件交互原理
想让 k8s 部署一个 tomcat？
0、开机默认所有节点的 kubelet、master 节点的 scheduler（调度器）、controller-manager（控制管理器）一直监听 master 的 api-server 发来的事件变化
1、程序员使用命令行工具： kubectl ； kubectl create deploy tomcat --image=tomcat8（告诉 master 让集群使用 tomcat8 镜像，部署一个 tomcat 应用）
2、kubectl 命令行内容发给 api-server，api-server 保存此次创建信息到 etcd
3、etcd 给 api-server 上报事件，说刚才有人给我里面保存一个信息。（部署 Tomcat[deploy]）
4、controller-manager 监听到 api-server 的事件，是 （部署 Tomcat[deploy]）
5、controller-manager 处理这个 （部署 Tomcat[deploy]）的事件。controller-manager 会生成 Pod 的部署信息【pod 信息】
6、controller-manager 把 Pod 的信息交给 api-server，再保存到 etcd
7、etcd 上报事件【pod 信息】给 api-server。
8、scheduler 专门监听 【pod 信息】 ，拿到 【pod 信息】的内容，计算，看哪个节点合适部署这个 Pod【pod 调度过后的信息（node: node-02）】
9、scheduler 把 【pod 调度过后的信息（node: node-02）】交给 api-server 保存给 etcd
10、etcd 上报事件【pod 调度过后的信息（node: node-02）】，给 api-server
11、其他节点的 kubelet 专门监听 【pod 调度过后的信息（node: node-02）】 事件，集群所有节点 kubelet 从 api-server 就拿到了 【pod 调度过后的信息（node: node-02）】 事件
12、每个节点的 kubelet 判断是否属于自己的事情；node-02 的 kubelet 发现是他的事情 13、node-02 的 kubelet 启动这个 pod。汇报给 master 当前启动好的所有信息
三、安装
1、理解
安装方式
二进制方式（建议生产环境使用）
kubeadm 引导方式（官方推荐）
大致流程
准备 N 台服务器，内网互通，
安装 Docker 容器化环境【k8s 放弃 dockershim】
安装 Kubernetes 三台机器安装核心组件（kubeadm(创建集群的引导工具), kubelet，kubectl（程序员用的命令行） ） kubelet 可以直接通过容器化的方式创建出之前的核心组件（api-server）【官方把核心组件做成镜像】 由 kubeadm 引导创建集群
2、执行
2.1、准备机器
2.2、安装前置环境（都执行）
2.2.1、基础环境
#关闭防火墙： 如果是云服务器，需要设置安全组策略放行端口# https://kubernetes.io/zh/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/install-kubeadm/#check-required-portssystemctl stop firewalldsystemctl disable firewalld
# 修改 hostnamehostnamectl set-hostname k8s-01# 查看修改结果hostnamectl status# 设置 hostname 解析echo "127.0.0.1 $(hostname)" >> /etc/hosts
#关闭 selinux： sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/configsetenforce 0
#关闭 swap：swapoff -a sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab
#允许 iptables 检查桥接流量#https://kubernetes.io/zh/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/install-kubeadm/#%E5%85%81%E8%AE%B8-iptables-%E6%A3%80%E6%9F%A5%E6%A1%A5%E6%8E%A5%E6%B5%81%E9%87%8F## 开启br_netfilter## sudo modprobe br_netfilter## 确认下## lsmod | grep br_netfilter
## 修改配置
#####这里用这个，不要用课堂上的配置。。。。。。。。。#将桥接的 IPv4 流量传递到 iptables 的链：# 修改 /etc/sysctl.conf# 如果有配置，则修改sed -i "s#^net.ipv4.ip_forward.*#net.ipv4.ip_forward=1#g" /etc/sysctl.confsed -i "s#^net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables.*#net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1#g" /etc/sysctl.confsed -i "s#^net.bridge.bridge-nf-call-iptables.*#net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1#g" /etc/sysctl.confsed -i "s#^net.ipv6.conf.all.disable_ipv6.*#net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1#g" /etc/sysctl.confsed -i "s#^net.ipv6.conf.default.disable_ipv6.*#net.ipv6.conf.default.disable_ipv6=1#g" /etc/sysctl.confsed -i "s#^net.ipv6.conf.lo.disable_ipv6.*#net.ipv6.conf.lo.disable_ipv6=1#g" /etc/sysctl.confsed -i "s#^net.ipv6.conf.all.forwarding.*#net.ipv6.conf.all.forwarding=1#g" /etc/sysctl.conf# 可能没有，追加echo "net.ipv4.ip_forward = 1" >> /etc/sysctl.confecho "net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1" >> /etc/sysctl.confecho "net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1" >> /etc/sysctl.confecho "net.ipv6.conf.all.disable_ipv6 = 1" >> /etc/sysctl.confecho "net.ipv6.conf.default.disable_ipv6 = 1" >> /etc/sysctl.confecho "net.ipv6.conf.lo.disable_ipv6 = 1" >> /etc/sysctl.confecho "net.ipv6.conf.all.forwarding = 1" >> /etc/sysctl.conf# 执行命令以应用sysctl -p
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2.2.2、docker 环境
sudo yum remove docker*sudo yum install -y yum-utils#配置docker yum 源sudo yum-config-manager --add-repo http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo#安装docker 19.03.9yum install -y docker-ce-3:19.03.9-3.el7.x86_64 docker-ce-cli-3:19.03.9-3.el7.x86_64 containerd.io
#安装docker 19.03.9 docker-ce 19.03.9yum install -y docker-ce-19.03.9-3 docker-ce-cli-19.03.9 containerd.io
#启动服务systemctl start dockersystemctl enable docker
#配置加速sudo mkdir -p /etc/dockersudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'{ "registry-mirrors": ["https://82m9ar63.mirror.aliyuncs.com"]}EOFsudo systemctl daemon-reloadsudo systemctl restart docker
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2.3、安装 k8s 核心（都执行）
# 配置K8S的yum源cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo[kubernetes]name=Kubernetesbaseurl=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64enabled=1gpgcheck=0repo_gpgcheck=0gpgkey=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpgEOF
# 卸载旧版本yum remove -y kubelet kubeadm kubectl
# 查看可以安装的版本yum list kubelet --showduplicates | sort -r
# 安装kubelet、kubeadm、kubectl 指定版本yum install -y kubelet-1.21.0 kubeadm-1.21.0 kubectl-1.21.0
# 开机启动kubeletsystemctl enable kubelet && systemctl start kubelet
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2.4、初始化 master 节点（master 执行）
############下载核心镜像 kubeadm config images list：查看需要哪些镜像###########
####封装成images.sh文件#!/bin/bashimages=( kube-apiserver:v1.21.0 kube-proxy:v1.21.0 kube-controller-manager:v1.21.0 kube-scheduler:v1.21.0 coredns:v1.8.0 etcd:3.4.13-0 pause:3.4.1)for imageName in ${images[@]} ; do docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/lansonli_k8s_images/$imageNamedone#####封装结束
chmod +x images.sh && ./images.sh
# registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/lansonli_k8s_images/coredns:v1.8.0
##注意1.21.0版本的k8s coredns镜像比较特殊，结合阿里云需要特殊处理，重新打标签docker tag registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/lansonli_k8s_images/coredns:v1.8.0 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/lansonli_k8s_images/coredns/coredns:v1.8.0
########kubeadm init 一个master################################kubeadm join 其他worker########################kubeadm init \--apiserver-advertise-address=10.170.11.8 \--image-repository registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/lansonli_k8s_images \--kubernetes-version v1.21.0 \--service-cidr=10.96.0.0/16 \--pod-network-cidr=192.168.0.0/16## 注意：pod-cidr与service-cidr# cidr 无类别域间路由（Classless Inter-Domain Routing、CIDR）# 指定一个网络可达范围 pod的子网范围+service负载均衡网络的子网范围+本机ip的子网范围不能有重复域
######按照提示继续######## init完成后第一步：复制相关文件夹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
## 导出环境变量Alternatively, if you are the root user, you can run:
export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf
### 部署一个pod网络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/ ##############如下：安装calico#####################kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml
### 命令检查kubectl get pod -A ##获取集群中所有部署好的应用Podkubectl get nodes ##查看集群所有机器的状态
Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:
kubeadm join 172.24.80.222:6443 --token nz9azl.9bl27pyr4exy2wz4 \ --discovery-token-ca-cert-hash sha256:4bdc81a83b80f6bdd30bb56225f9013006a45ed423f131ac256ffe16bae73a20
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2.5、初始化 worker 节点（worker 执行）
## 用master生成的命令即可
kubeadm join 172.24.80.222:6443 --token nz9azl.9bl27pyr4exy2wz4 \ --discovery-token-ca-cert-hash sha256:4bdc81a83b80f6bdd30bb56225f9013006a45ed423f131ac256ffe16bae73a20
##过期怎么办kubeadm token create --print-join-commandkubeadm token create --ttl 0 --print-join-commandkubeadm join --token y1eyw5.ylg568kvohfdsfco --discovery-token-ca-cert-hash sha256: 6c35e4f73f72afd89bf1c8c303ee55677d2cdb1342d67bb23c852aba2efc7c73
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2.6、验证集群
#获取所有节点kubectl get nodes
#给节点打标签## k8s中万物皆对象。node:机器 Pod：应用容器###加标签 《h1》kubectl label node k8s-02 node-role.kubernetes.io/worker=''###去标签kubectl label node k8s-02 node-role.kubernetes.io/worker-
## k8s集群，机器重启了会自动再加入集群，master重启了会自动再加入集群控制中心
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2.7、设置 ipvs 模式
k8s 整个集群为了访问通；默认是用 iptables,性能下（kube-proxy 在集群之间同步 iptables 的内容）
#1、查看默认kube-proxy 使用的模式kubectl logs -n kube-system kube-proxy-28xv4#2、需要修改 kube-proxy 的配置文件,修改mode 为ipvs。默认iptables，但是集群大了以后就很慢kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system修改如下 ipvs: excludeCIDRs: null minSyncPeriod: 0s scheduler: "" strictARP: false syncPeriod: 30s kind: KubeProxyConfiguration metricsBindAddress: 127.0.0.1:10249 mode: "ipvs"###修改了kube-proxy的配置，为了让重新生效，需要杀掉以前的Kube-proxykubectl get pod -A|grep kube-proxykubectl delete pod kube-proxy-pqgnt -n kube-system### 修改完成后可以重启kube-proxy以生效
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