在 Ubuntu 22.04 LTS 上安装 Docker 和 Kubernetes
2024-06-12 渥太华微生活
简介：
Kubernetes 是一个符合 OCI 标准的容器工作负载编排开源平台。作为容器编排器，Kubernetes 可自动跨多个系统部署容器，并帮助扩展和管理容器化应用程序。
先决条件：
两台或更多台运行 Ubuntu 22.04 的服务器
命令行访问
访问每个系统上具有 sudo 权限的用户帐户
2 个 CPU
至少 2GB 的 RAM
至少 2GB 的磁盘空间
可靠的互联网连接
一、准备工作（所有节点）：
1）禁用swap
硬盘上的交换空间 (swap)，操作系统会尝试将其用作 RAM。操作系统会尝试将不常访问的数据移动到交换空间，以释放 RAM 以执行更紧迫的任务。但是因为硬盘比 RAM 慢，所以访问swap中的数据比访问 RAM 中的数据慢得多。
Kubernetes 的调度基于对可用资源的理解。如果工作负载开始使用swap，Kubernetes 就很难做出准确的调度决策。因此，建议在安装 Kubernetes 之前禁用swap。
运行以下命令临时禁用系统上的swap：
sudo swapoff -a
继续运行以下命令会修改配置文件，以使swap在系统重启后仍保持关闭状态。
sudo sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab
2）设置主机名
当我们使用 Kubernetes 集群时，我们必须为节点提供唯一的主机名，以便 Kubernetes 可以使用这些名称来识别节点。
运行以下命令修改主机名：
# 对于主节点 sudo hostnamectl set-hostname master-node # 对于工作节点： sudo hostnamectl set-hostname worker-node-01
运行以下命令刷新当前 bash 会话，以便它可以立即识别并使用新主机名。
exec bash
3）更新 /etc/hosts 文件以进行主机名解析
设置主机名是不够的，还必须将主机名映射到其 IP 地址。应该更新所有节点（或至少主节点）的 /etc/hosts 文件。
运行以下命令进行主机名解析：
sudo nano /etc/hosts
10.0.0.216 master-node 10.0.0.208 worker-node-01
4）在所有节点上设置 IPV4 网桥
要在所有节点上配置 IPV4 网桥 (IPV4 bridge)，请在每个节点上执行以下命令：
cat <<EOF | sudo tee /etc/modules-load.d/k8s.conf overlay br_netfilter EOF sudo modprobe overlay sudo modprobe br_netfilter # sysctl params required by setup, params persist across reboots cat <<EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/k8s.conf net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1 net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1 net.ipv4.ip_forward = 1 EOF # Apply sysctl params without reboot sudo sysctl --system
二、安装Docker（所有节点）：
Docker 平台允许您在容器内创建、分发和运行应用程序。这些容器提供轻量级和可移植的环境，确保在各种设置中保持一致的性能。
Docker 充当容器运行时，通过促进容器化应用程序的高效管理和部署，在 Kubernetes 中发挥着至关重要的作用。
1）更新软件包列表：
sudo apt update
2）运行以下命令进行安装 Docker：
sudo apt install docker.io -y
3）运行以下命令将 Docker 设置为在Ubuntu启动时启动：
sudo systemctl enable docker
4）验证 Docker 是否正在运行：
sudo systemctl status docker
5）如果 Docker 未运行，请使用以下命令启动它：
sudo systemctl start docker
6）查看docker 版本（可选）：
docker version
三、安装Kubernetes（包括kubelet, kubeadm, and kubectl）（所有节点）：
在所有节点上安装 kubelet、kubeadm 和 kubectl 来创建 Kubernetes 集群。它们在管理 Kubernetes 集群中起着重要作用。
Kubelet 是在每个节点上运行的节点代理，负责确保容器按照 Pod 规范在 Pod 中运行。
kubeadm 用于引导 Kubernetes 集群，包括设置主节点和帮助工作节点加入集群。
Kubectl 是一个 CLI 工具，用于 Kubernetes 运行命令来执行各种操作，例如部署应用程序、检查资源和直接从终端管理集群操作。
1）更新软件包列表，安装依赖：
sudo apt update sudo apt install -y apt-transport-https ca-certificates curl
2）添加 Kubernetes 签名密钥 (Kubernetes Signing Key)
由于 Kubernetes 来自非标准存储库，所以需要下载签名密钥以确保软件正版。
在每个节点上，使用 curl 命令下载密钥并将其存储在安全的地方（默认为 /etc/apt/keyrings/）：
curl -fsSL https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.30/deb/Release.key | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg
3）添加软件存储库：
Kubernetes 不包含在默认的 Ubuntu 存储库中。要将 Kubernetes 存储库添加到列表中，请在每个节点上输入以下命令：
echo 'deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg] https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.30/deb/ /' | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
4）刷新软件包列表以查看新项目：
sudo apt update
5）运行命令来安装kubelet、kubeadm 和 kubectl：
sudo apt install kubelet kubeadm kubectl -y
6）将软件包标记为hold，以防止自动安装、升级或删除：
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl
7）验证安装：
kubeadm version
kubectl version
四、初始化 Kubernetes 集群（主节点）
使用 kubeadm 初始化 Kubernetes 控制平面时，会部署多个组件来管理和编排集群。这些组件的一些示例包括 kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler、etcd、kube-proxy。
我们需要通过运行以下命令下载这些组件的镜像：
1）配置 kubelet：
打开 kubelet 文件：
sudo nano /etc/default/kubelet
在文件中添加以下行：
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cgroup-driver=cgroupfs"
重新加载配置并重新启动 kubelet：
sudo systemctl daemon-reload && sudo systemctl restart kubelet
2）配置 docker：
打开Docker守护进程配置文件：
sudo nano /etc/docker/daemon.json
添加以下配置块：
{
"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
"log-driver": "json-file",
"log-opts": {
"max-size": "100m"
},
"storage-driver": "overlay2"
}重新加载配置并重新启动 Docker：
sudo systemctl daemon-reload && sudo systemctl restart docker
3）配置 kubeadm：
打开 kubeadm 配置文件：
sudo nano /usr/lib/systemd/system/kubelet.service.d/10-kubeadm.conf
在文件中添加以下行：
Environment="KUBELET_EXTRA_ARGS=--fail-swap-on=false"
重新加载配置并重新启动 kubelet：
sudo systemctl daemon-reload && sudo systemctl restart kubelet
4）初始化集群：
sudo kubeadm init --control-plane-endpoint=master-node --upload-certs
操作完成后，输出底部会显示 kubeadm join 命令。记下此命令，因为您将使用它来将工作节点加入集群。
5）配置集群：
为 Kubernetes 集群创建目录：
mkdir -p $HOME/.kube
将配置文件复制到目录：
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
将目录的所有权更改为当前用户和组
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
五、将 Pod 网络部署到集群（主节点）
Pod 网络 (Pod Network) 是一种允许集群中不同节点之间进行通信的方式。
本文使用 Flannel 节点网络管理器 (Flannel node network manager) 创建 Pod 网络。
通过执行以下步骤将 Flannel 管理器应用到主节点：
1）使用 kubectl 安装 Flannel：
kubectl apply -f https://github.com/flannel-io/flannel/releases/latest/download/kube-flannel.yml
2）清除节点污染 (Untaint the node)：
kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/control-plane-
六、将工作节点添加到集群
配置主节点后，即可将工作节点添加到集群。在主节点上初始化 Kubeadm 时，您将收到一个令牌 (token)，可用于添加工作节点。
要将工作节点添加到 Kubernetes 集群，请使用 kubeadm join 命令。
1）停止并禁用 AppArmor：
sudo systemctl stop apparmor && sudo systemctl disable apparmor
2）重启 containerd：
sudo systemctl restart containerd.service
3）在【工作节点】上，应用该步骤中的 kubeadm join 命令，以将它们连接到主节点。
记得在命令前加上 sudo：
sudo kubeadm join [master-node-ip]:6443 --token [token] --discovery-token-ca-cert-hash sha256:[hash]
将 [master-node-ip]、[token] 和 [hash] 替换为 kubeadm join 命令输出中的值。
例如，在此种情况下，命令如下：
sudo kubeadm join 10.0.0.216:6443 --token reyu01.9cux4t59j29f034a --discovery-token-ca-cert-hash sha256:bd00634e67acae5cef63830d5cba40ca0812de86b142979742b7205536df7b22
4）检查所有节点的状态（主节点）
几分钟后，切换到主节点，并输入以下命令检查节点的状态：
kubectl get nodes
系统显示了集群中的主节点和所有工作节点，如下图：
结论：
按照本文介绍的步骤操作后，您应该已经在 Ubuntu 上安装了 Kubernetes。
如果您是没有 Kubernetes 部署经验的初学者，Minikube 是一个很好的起点。
Q&A:
Q：在重启主节点服务器后，得到拒绝连接错误，如下：
$ kubectl get nodes The connection to the server 10.0.2.15:6443 was refused - did you specify the right host or port?
A：解决办法如下：
sudo -i swapoff -a exit strace -eopenat kubectl version
成功解决，如下图：
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