Docker与Kubernetes完全掌握第7篇：Kubernetes安装与集群配置

Docker & Kubernetes Complete Guide Part 7: Kubernetes Installation and Cluster Configuration

2026-01-22 IT/技术

前言：Kubernetes环境构建的开始

学习和使用Kubernetes的第一步是构建合适的环境。根据开发目的、测试环境、生产部署等使用目的，存在多种安装选项。在本第7篇中，我们将介绍从本地开发环境到云托管服务，再到直接构建集群的方法，涵盖Kubernetes环境配置所需的一切。

1. 本地开发环境

本地开发环境最适合学习Kubernetes或开发和测试应用程序。无需额外的云成本，即可在自己的计算机上运行Kubernetes集群。

1.1 Minikube

Minikube是在本地运行单节点Kubernetes集群的最流行工具。它支持多种虚拟化驱动程序，可以在本地测试大多数Kubernetes功能。

主要特点：

支持多种驱动程序（Docker、VirtualBox、Hyper-V、KVM等）
通过Addons扩展功能（Ingress、Dashboard、Metrics Server等）
支持多节点集群模拟
可选择多种Kubernetes版本

1.2 Kind (Kubernetes in Docker)

Kind使用Docker容器作为节点来运行本地Kubernetes集群。它在CI/CD环境中特别有用，可以轻松配置多节点集群。

主要特点：

只需Docker即可运行
快速创建和删除集群
易于配置多节点集群
适合CI/CD流水线

1.3 Docker Desktop

Docker Desktop是一个集成解决方案，允许在Windows和macOS上同时使用Docker和Kubernetes。只需在设置中启用Kubernetes即可立即使用。

主要特点：

安装和设置简单
Docker和Kubernetes集成环境
通过GUI轻松管理
支持自动更新

2. 云托管服务

在生产环境中，通常使用云提供商的托管Kubernetes服务。这些服务由云提供商负责控制平面管理，可以大大减少运营负担。

2.1 Amazon EKS (Elastic Kubernetes Service)

AWS提供的托管Kubernetes服务。与AWS的各种服务紧密集成。

主要特点：

与AWS IAM集成的身份验证/授权
与ELB、EBS、VPC等AWS服务原生集成
通过Fargate实现无服务器容器运行
利用AWS全球基础设施

2.2 Google GKE (Google Kubernetes Engine)

由创建Kubernetes的Google提供的托管服务。是最成熟的托管Kubernetes服务之一。

主要特点：

Autopilot模式实现完全托管运营
自动升级和恢复
与GCP服务紧密集成
通过Anthos支持多云

2.3 Azure AKS (Azure Kubernetes Service)

Microsoft Azure提供的托管Kubernetes服务。与Azure生态系统完美集成。

主要特点：

Azure Active Directory集成
与Azure DevOps联动
通过Azure Monitor进行监控
支持Windows容器

3. 使用kubeadm构建集群

kubeadm是Kubernetes官方提供的集群引导工具。用于在裸机服务器或VM上构建生产级集群。

3.1 前置要求

Linux服务器（Ubuntu、CentOS等）
最少2GB RAM，2个CPU
网络连接（各节点间可通信）
禁用swap
容器运行时（containerd、CRI-O等）

3.2 安装步骤

1. 安装容器运行时（containerd示例）：

# 安装必需包
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl

# 安装containerd
sudo apt-get install -y containerd

# containerd配置
sudo mkdir -p /etc/containerd
containerd config default | sudo tee /etc/containerd/config.toml
sudo systemctl restart containerd

2. 安装kubeadm、kubelet、kubectl：

# 添加Kubernetes apt仓库
curl -fsSL https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.29/deb/Release.key | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg
echo 'deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg] https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.29/deb/ /' | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list

# 安装包
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

3. 初始化集群（在主节点上）：

# 初始化集群
sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

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

4. 安装CNI网络插件（Flannel示例）：

kubectl apply -f https://github.com/flannel-io/flannel/releases/latest/download/kube-flannel.yml

5. 工作节点加入：

# 使用在主节点上生成的加入命令
sudo kubeadm join <master-ip>:6443 --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>

4. Minikube安装和使用方法

让我们详细了解最容易上手的Minikube。

4.1 安装

Windows (PowerShell)：

# 使用Chocolatey
choco install minikube

# 或直接下载
New-Item -Path 'c:\' -Name 'minikube' -ItemType Directory -Force
Invoke-WebRequest -OutFile 'c:\minikube\minikube.exe' -Uri 'https://github.com/kubernetes/minikube/releases/latest/download/minikube-windows-amd64.exe'
$oldPath = [Environment]::GetEnvironmentVariable('Path', [EnvironmentVariableTarget]::Machine)
[Environment]::SetEnvironmentVariable('Path', "$oldPath;C:\minikube", [EnvironmentVariableTarget]::Machine)

macOS：

# 使用Homebrew
brew install minikube

# 或直接下载
curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-darwin-amd64
sudo install minikube-darwin-amd64 /usr/local/bin/minikube

Linux：

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

4.2 基本使用方法

# 启动集群
minikube start

# 使用特定驱动程序启动
minikube start --driver=docker

# 使用特定Kubernetes版本启动
minikube start --kubernetes-version=v1.29.0

# 指定资源
minikube start --cpus=4 --memory=8192

# 检查集群状态
minikube status

# 停止集群
minikube stop

# 删除集群
minikube delete

# 打开Kubernetes仪表板
minikube dashboard

# Addons管理
minikube addons list
minikube addons enable ingress
minikube addons enable metrics-server

5. kubectl安装和配置

kubectl是管理Kubernetes集群的命令行工具。几乎所有Kubernetes操作都使用它。

5.1 安装

Windows：

# 使用Chocolatey
choco install kubernetes-cli

# 或直接下载
curl.exe -LO "https://dl.k8s.io/release/v1.29.0/bin/windows/amd64/kubectl.exe"

macOS：

# 使用Homebrew
brew install kubectl

# 或直接下载
curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt)/bin/darwin/amd64/kubectl"
chmod +x kubectl
sudo mv kubectl /usr/local/bin/

Linux：

curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl"
chmod +x kubectl
sudo mv kubectl /usr/local/bin/

5.2 自动补全设置

# Bash
echo 'source <(kubectl completion bash)' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

# Zsh
echo 'source <(kubectl completion zsh)' >> ~/.zshrc
source ~/.zshrc

# 别名设置
echo 'alias k=kubectl' >> ~/.bashrc
echo 'complete -F __start_kubectl k' >> ~/.bashrc

6. 理解kubeconfig文件

kubeconfig文件包含kubectl连接集群所需的配置。默认位置是~/.kube/config。

6.1 kubeconfig结构

apiVersion: v1
kind: Config
current-context: my-cluster

# 集群信息
clusters:
- name: my-cluster
  cluster:
    server: https://192.168.1.100:6443
    certificate-authority-data: LS0tLS1...

# 用户认证信息
users:
- name: admin
  user:
    client-certificate-data: LS0tLS1...
    client-key-data: LS0tLS1...

# 上下文（集群 + 用户 + 命名空间的组合）
contexts:
- name: my-cluster
  context:
    cluster: my-cluster
    user: admin
    namespace: default

6.2 上下文管理

# 查看当前上下文
kubectl config current-context

# 可用上下文列表
kubectl config get-contexts

# 切换上下文
kubectl config use-context my-other-cluster

# 创建新上下文
kubectl config set-context my-context --cluster=my-cluster --user=admin --namespace=my-namespace

# 合并多个kubeconfig文件
export KUBECONFIG=~/.kube/config:~/.kube/config-cluster2
kubectl config view --merge --flatten > ~/.kube/merged-config

7. 检查集群状态

了解确认集群正常运行的各种方法。

7.1 基本状态检查命令

# 集群信息
kubectl cluster-info

# 节点列表和状态
kubectl get nodes
kubectl get nodes -o wide

# 详细节点信息
kubectl describe node <node-name>

# 组件状态检查
kubectl get componentstatuses

# 查看所有命名空间的Pod
kubectl get pods --all-namespaces

# 查看系统Pod
kubectl get pods -n kube-system

7.2 资源使用量检查

# 节点资源使用量（需要metrics-server）
kubectl top nodes

# Pod资源使用量
kubectl top pods

# 特定命名空间的Pod资源使用量
kubectl top pods -n my-namespace

8. 命名空间管理

命名空间是在集群内逻辑分离资源的方法。可以按团队、环境（dev、staging、prod）或项目隔离资源。

8.1 默认命名空间

default：未指定命名空间时使用的默认命名空间
kube-system：Kubernetes系统组件运行的命名空间
kube-public：所有用户可读取的公共资源
kube-node-lease：用于节点心跳的命名空间

8.2 命名空间管理命令

# 命名空间列表
kubectl get namespaces
kubectl get ns

# 创建命名空间
kubectl create namespace my-namespace

# 使用YAML创建
kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: my-namespace
  labels:
    environment: development
EOF

# 删除命名空间（内部资源也会被删除）
kubectl delete namespace my-namespace

# 在特定命名空间中操作
kubectl get pods -n my-namespace
kubectl create deployment nginx --image=nginx -n my-namespace

# 更改默认命名空间
kubectl config set-context --current --namespace=my-namespace

8.3 命名空间资源配额

# resource-quota.yaml
apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: my-quota
  namespace: my-namespace
spec:
  hard:
    requests.cpu: "4"
    requests.memory: 8Gi
    limits.cpu: "8"
    limits.memory: 16Gi
    pods: "20"
    services: "10"

# 应用资源配额
kubectl apply -f resource-quota.yaml

# 查看资源配额
kubectl describe resourcequota my-quota -n my-namespace

结论

在本第7篇中，我们介绍了构建Kubernetes环境所需的各种方法。在本地开发环境中，可以使用Minikube或Kind快速入门；在生产环境中，可以通过云托管服务或kubeadm构建稳定的集群。

熟悉kubectl和kubeconfig的使用方法，理解集群状态检查和命名空间管理方法，就能奠定Kubernetes运维的基础。在下一篇第8篇中，我们将详细介绍Kubernetes的核心资源：Pod、Deployment和Service。

返回列表

Docker与Kubernetes完全掌握第7篇：Kubernetes安装与集群配置

Docker & Kubernetes Complete Guide Part 7: Kubernetes Installation and Cluster Configuration

前言：Kubernetes环境构建的开始

1. 本地开发环境

1.1 Minikube

1.2 Kind (Kubernetes in Docker)

1.3 Docker Desktop

2. 云托管服务

2.1 Amazon EKS (Elastic Kubernetes Service)

2.2 Google GKE (Google Kubernetes Engine)

2.3 Azure AKS (Azure Kubernetes Service)

3. 使用kubeadm构建集群

3.1 前置要求

3.2 安装步骤

4. Minikube安装和使用方法

4.1 安装

4.2 基本使用方法

5. kubectl安装和配置

5.1 安装

5.2 自动补全设置

6. 理解kubeconfig文件

6.1 kubeconfig结构

6.2 上下文管理

7. 检查集群状态

7.1 基本状态检查命令

7.2 资源使用量检查

8. 命名空间管理

8.1 默认命名空间

8.2 命名空间管理命令

8.3 命名空间资源配额

结论

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