如何用 Kubeadm 在 Debian 11 上安装 Kubernetes 集群

这份分步指南将向你展示如何使用 Kubeadm 工具在 Debian 11 上安装 Kubernetes 集群。

Kubernetes（k8s）集群包含主控节点和工作节点，用于运行容器化的应用程序。主控节点作为控制平面，工作节点为实际工作负载提供环境。

前置条件：

• 已安装 Debian 11
• 2 CPU / vCPU
• 2 GB RAM
• 20 GB 空闲硬盘空间
• 有管理员权限的 sudo 用户
• 稳定的网络连接
  
  

实验环境配置：

在本文中，我使用了 3 个 Debian 11 系统的节点，配置如下

• 主控节点（k8s-master） – 192.168.1.236
• 工作节点 1（k8s-worker1） – 192.168.1.237
• 工作节点 2（k8s-worker2） – 192.168.1.238
  
  

事不宜迟，我们直接进入安装步骤。

1、设置主机名和更新 /etc/hosts 文件

在主控节点和工作节点上使用 hostnamectl 命令来设置主机名：

• $ sudo hostnamectl set-hostname "k8s-master"       // 在主控节点运行
• $ sudo hostnamectl set-hostname "k8s-worker1"      // 在工作节点 1 运行
• $ sudo hostnamectl set-hostname "k8s-worker2"      // 在工作节点 2 运行
  
  

在所有节点的 /etc/hosts 文件末尾添加下面几行内容：

• 192.168.1.236       k8s-master
• 192.168.1.237       k8s-worker1
• 192.168.1.238       k8s-worker2
  
  

2、在所有节点上关闭交换分区

我推荐关闭交换分区，以便更丝滑地使用 kubelet。在所有节点上执行以下命令来关闭交换分区：

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

3、配置 Kubernetes 集群相关的防火墙规则

如果你的操作系统防火墙是打开的，请分别在主控节点和工作节点允许以下的端口。

在主控节点，执行：

• $ sudo ufw allow 6443/tcp
• $ sudo ufw allow 2379/tcp
• $ sudo ufw allow 2380/tcp
• $ sudo ufw allow 10250/tcp
• $ sudo ufw allow 10251/tcp
• $ sudo ufw allow 10252/tcp
• $ sudo ufw allow 10255/tcp
• $ sudo ufw reload
  
  

在工作节点，执行：

• $ sudo ufw allow 10250/tcp
• $ sudo ufw allow 30000:32767/tcp
• $ sudo ufw reload
  
  

注意：如果你的 Debian 11 系统防火墙是关闭的，可以跳过此步骤。

4、在所有节点安装 Containerd 运行时

Containerd 是容器运行时的行业标准，所有节点必须安装 Containerd。

先在所有节点上配置如下的核心参数，再安装 Containerd。

• $ cat <<EOF | sudo tee /etc/modules-load.d/containerd.conf
• overlay
• br_netfilter
• EOF
• $ sudo modprobe overlay
• $ sudo modprobe br_netfilter
• $ cat <<EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/99-kubernetes-k8s.conf
• net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
• net.ipv4.ip_forward = 1
• net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
• EOF
  
  

运行如下命令，以使上面的更改生效：

• $ sudo sysctl --system
  
  

现在，在所有节点上运行如下 apt 命令来安装 Conatinerd。

• $ sudo apt  update
• $ sudo apt -y install containerd
  
  

在所有节点上运行如下命令来配置 Containerd：

• $ containerd config default | sudo tee /etc/containerd/config.toml >/dev/null 2>&1
  
  

在所有节点上设置 cgroupdriver 为 systemd，编辑 /etc/containerd/config.toml 文件，找到 [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.runtimes.runc.options] 部分，添加一行内容：SystemdCgroup = true：

• $ sudo vi /etc/containerd/config.toml
  
  

systemdCgroup-true-containerd-config-toml

保存并退出文件。

在所有节点上重启并启用 containerd 服务：

• $ sudo systemctl restart containerd
• $ sudo systemctl enable containerd
  
  

5、添加 Kubernetes Apt 库

执行以下命令，添加 Kubernetes Apt 库：

• $ sudo apt install gnupg gnupg2 curl software-properties-common -y
• $ curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo gpg --dearmour -o /etc/apt/trusted.gpg.d/cgoogle.gpg
• $ sudo apt-add-repository "deb http://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main"
  
  

6、在所有节点上安装 kubelet、kubectl 和 kubeadm

在所有节点上执行以下 apt 命令，安装 Kubernetes 集群组件，如 kubelet、kubectl 以及 kubeadm。

• $ sudo apt update
• $ sudo apt install kubelet kubeadm kubectl -y
• $ sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl
  
  

7、使用 Kubeadm 创建 Kubernetes 集群

现在我们可以创建 Kubernetes 集群了，在主控节点上执行以下命令：

• $ sudo kubeadm init --control-plane-endpoint=k8s-master
  
  

命令输出：

Kubernetes-Control-Plane-Initialization-Debian11

出现以上内容，说明控制平面初始化成功。在输出中，有普通用户与集群交互的命令，也有把任何工作节点加入到集群的命令。

要开始与集群进行交互，请在主控节点上运行以下命令：

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

执行以下 kubectl 命令来获取节点和集群的信息：

• $ kubectl get nodes
• $ kubectl cluster-info
  
  

以上命令的输出：

Nodes-Cluster-Info-Kubectl

通过执行 kubeadm join 命令来把两个工作节点加入到集群。

注意：请从 kubeadm init 命令的输出中复制完整的命令。在我的例子中，命令如下：

• $ sudo kubeadm join k8s-master:6443 --token ta622t.enl212euq7z87mgj \
•    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:2be58f54458d0e788c96b8841f811069019161f9a3dd8502a38c773e5c6ead17
  
  

在工作节点 1 上的输出如下：

Worker-Node1-Join-Kunernetes-Cluster

在工作节点 2 上的输出如下：

Worker-Node2-Join-Kubernetes-Cluster

在主控节点上执行以下命令，检查节点的状态：

• $ kubectl get nodes
• NAME          STATUS     ROLES           AGE     VERSION
• k8s-master    NotReady   control-plane   23m     v1.25.0
• k8s-worker1   NotReady   <none>          9m27s   v1.25.0
• k8s-worker2   NotReady   <none>          2m19s   v1.25.0
• $
  
  

为了使节点状态变为 ready，我们需要安装容器荚Pod网络插件，如 Calico 或 flannel。

8、安装 Calico Pod 网络插件

在主控节点上执行以下命令安装 Calico：

• $ kubectl apply -f https://projectcalico.docs.tigera.io/manifests/calico.yaml
  
  

输出：

Install-calico-pod-network-addon-debian11

在所有节点上执行以下命令，配置防火墙允许 Calico 的端口：

• $ sudo ufw allow 179/tcp
• $ sudo ufw allow 4789/udp
• $ sudo ufw allow 51820/udp
• $ sudo ufw allow 51821/udp
• $ sudo ufw allow 4789/udp
• $ sudo ufw reload
  
  

执行以下命令检查下 Calico 的状态：

• $ kubectl get pods -n kube-system
  
  

Calico-Pods-Status-Kuberenetes-Debian11

完美！现在再检查下节点状态：

Nodes-status-after-calico-Installation

非常棒！上面的输出说明主控节点和工作节点的状态都是 ready。现在这个集群可以正常工作了。

9、检查 Kubernetes 集群安装是否正确

我们尝试通过 deployment 命令来部署基于 Nginx 的应用程序，来验证 Kubernetes 集群的安装是否正确。执行以下命令：

• $ kubectl create deployment nginx-app --image=nginx --replicas 2
• $ kubectl expose deployment nginx-app --name=nginx-web-svc --type NodePort --port 80 --target-port 80
• $ kubectl describe svc nginx-web-svc
  
  

以上命令的输出：

Nginx-Based-App-Kubernetes-Cluster-Debian11

使用以下的 curl 命令通过节点端口 30036 来访问基于 nginx 的应用程序。

注意：在 curl 命令中，可以使用两个工作节点任一的主机名。

• $ curl http://k8s-worker1:30036
  
  

Access-Nginx-Based-App-via-NodePort-Kubernetes-Debian11

以上的输出说明我们可以正常访问基于 nginx 的应用程序了。

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