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Kubernetes (k8s) 安装与基本应用指南

一、Kubernetes 安装

1. 单机开发环境安装 (Minikube)

1.1 安装前提

  • 2核以上CPU
  • 2GB以上内存
  • 20GB磁盘空间
  • 已安装Docker或虚拟机驱动

1.2 安装步骤

# 安装kubectl
curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl"
sudo install -o root -g root -m 0755 kubectl /usr/local/bin/kubectl

# 安装Minikube
curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64
sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube

# 启动集群
minikube start --driver=docker

# 验证安装
kubectl get nodes

2. 生产环境安装 (kubeadm)

2.1 所有节点准备工作

# 关闭swap
sudo swapoff -a
sudo sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab

# 安装Docker
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y docker.io
sudo systemctl enable docker

# 安装kubeadm, kubelet和kubectl
sudo apt-get update && sudo apt-get install -y apt-transport-https curl
curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -
echo "deb https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

2.2 主节点初始化

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

# 按照提示配置kubectl
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

2.3 安装网络插件

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

2.4 加入工作节点

在主节点初始化完成后会显示加入命令，类似：

kubeadm join <master-ip>:6443 --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash <hash>

二、Kubernetes 基本应用

1. 部署第一个应用

1.1 创建Deployment

kubectl create deployment nginx --image=nginx:1.19

1.2 暴露Service

kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort

1.3 访问应用

kubectl get services
# 使用输出的NodePort访问，如：
curl http://<node-ip>:<node-port>

2. 使用YAML文件部署

2.1 创建deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.19
        ports:
        - containerPort: 80

2.2 创建service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80
  type: LoadBalancer

2.3 应用配置

kubectl apply -f deployment.yaml
kubectl apply -f service.yaml

3. 基本操作命令

# 查看资源状态
kubectl get pods
kubectl get deployments
kubectl get services

# 查看详细信息
kubectl describe pod <pod-name>

# 查看日志
kubectl logs <pod-name>

# 进入容器
kubectl exec -it <pod-name> -- /bin/bash

# 扩展副本数
kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas=5

# 更新镜像
kubectl set image deployment/nginx-deployment nginx=nginx:1.20

# 回滚更新
kubectl rollout undo deployment/nginx-deployment

三、核心概念实践

1. ConfigMap 使用

1.1 创建ConfigMap

kubectl create configmap app-config --from-literal=APP_COLOR=blue --from-literal=APP_MODE=prod

1.2 在Pod中使用

env:
  - name: APP_COLOR
    valueFrom:
      configMapKeyRef:
        name: app-config
        key: APP_COLOR

2. Secret 使用

2.1 创建Secret

kubectl create secret generic db-secret --from-literal=DB_USER=root --from-literal=DB_PASSWORD=password

2.2 在Pod中使用

env:
  - name: DB_PASSWORD
    valueFrom:
      secretKeyRef:
        name: db-secret
        key: DB_PASSWORD

3. Volume 使用

volumes:
- name: data-volume
  emptyDir: {}
containers:
- name: nginx
  volumeMounts:
  - mountPath: /usr/share/nginx/html
    name: data-volume

四、生产环境建议

  1. 资源限制：为容器设置requests和limits
  2. 健康检查：配置liveness和readiness探针
  3. HPA：设置自动扩缩容
  4. 命名空间：使用namespace隔离环境
  5. 网络策略：限制Pod间网络访问
  6. RBAC：配置基于角色的访问控制

五、常用工具

  1. k9s：终端UI管理工具 
    brew install k9s
  2. Lens：Kubernetes IDE
  3. Helm：Kubernetes包管理工具 
    curl https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/master/scripts/get-helm-3 | bash

通过以上步骤，您已经完成了Kubernetes的安装并掌握了基本应用方法。接下来可以探索更高级的功能如StatefulSet、DaemonSet、Operator等。

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