Linux容器编排与Kubernetes实践

# 1. 简介

## 1.1 什么是Linux容器编排

在传统的应用部署中，往往需要手动对服务器进行配置、安装和管理，这样的方式对于大规模应用部署来说非常繁琐且容易出错。而Linux容器编排技术的出现，使得应用的部署和管理变得更加灵活、高效和可靠。

Linux容器编排是一种自动化部署和管理容器化应用的技术。它使用了容器化技术，将应用和其所需的依赖软件打包成一个独立的容器，然后通过容器编排工具将这些容器部署到集群中的多个节点上，并进行管理、监控和扩展。

## 1.2 为什么需要Kubernetes

随着应用规模的增加，传统的手动管理方式已经无法满足需求，开发人员和运维人员需要一种更加自动化、可靠和可扩展的容器编排平台。Kubernetes就是这样一个开源的容器编排平台。

Kubernetes提供了一个强大的容器编排框架，它可以自动对容器进行调度、扩展和修复，支持多节点集群的高可用性和可扩展性。通过Kubernetes，我们可以更加高效地管理和部署应用，提高开发和运维的效率。

## 1.3 Kubernetes的基本概念介绍

在学习和使用Kubernetes之前，我们需要了解一些基本的概念和术语。

- Pod（容器组）：Pod是Kubernetes中最小的部署单元，它可以包含一个或多个相关的容器，共享相同的网络和存储资源。Pod提供了容器之间的通信和数据共享能力。

- Service（服务）：Service是一组Pod的抽象，它定义了访问这些Pod的统一入口。Service可以提供负载均衡、服务发现和动态路由等功能。

- ReplicaSet（副本集）：ReplicaSet是用来管理Pod副本数量的控制器。它可以根据指定的副本数目自动调整Pod的数量，以保证应用的可用性和性能。

- Deployment（部署）：Deployment是ReplicaSet的上层抽象，用来管理应用的部署和更新。通过Deployment，我们可以定义应用的期望状态，Kubernetes将根据实际状态和期望状态进行调整。

- Namespace（命名空间）：Namespace是用来划分不同团队或项目的资源和权限的虚拟集群。通过Namespace，我们可以将不同的资源隔离开来，避免冲突和混乱。

- Master节点和Worker节点：Kubernetes集群由Master节点和Worker节点组成，Master节点负责集群的管理和调度，Worker节点负责运行应用的容器。

以上是Kubernetes的一些基本概念介绍，接下来我们将详细介绍如何安装和配置Kubernetes集群。

# 2. 安装和配置Kubernetes

在使用Kubernetes之前，我们需要先进行安装和配置。这一章节将介绍如何安装Docker，安装Kubernetes集群，并进行必要的网络配置。

### 2.1 安装Docker

Docker是Kubernetes所依赖的容器运行时环境，因此我们需要先安装Docker。

# 添加Docker的软件源
$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common
$ curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -
$ sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"

# 安装Docker
$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io

# 验证Docker是否安装成功
$ sudo docker run hello-world

安装完成后，可以通过运行`sudo docker run hello-world`命令来验证Docker是否成功安装。如果看到输出中有"Hello from Docker!"的字样，则说明安装成功。

### 2.2 安装Kubernetes集群

接下来，我们将安装Kubernetes集群。这里以使用kubeadm来安装为例。

# 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 -
$ sudo apt-add-repository "deb http://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main"
$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl

# 初始化Kubernetes Master节点
$ sudo kubeadm init

# 完成初始化后，根据控制台输出的提示，将以下命令添加到普通用户的配置文件中
$ mkdir -p $HOME/.kube
$ sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
$ sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

# 部署Pod网络插件
$ kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/v3.18/manifests/calico.yaml

上述步骤中，我们首先安装了kubeadm、kubelet和kubectl工具，然后通过执行`sudo kubeadm init`命令初始化了Kubernetes Master节点，并将相关配置添加到普通用户的配置文件中。最后，我们通过执行`kubectl apply -f`命令来部署Pod网络插件，这里使用的是Calico插件。

### 2.3 配置Kubernetes集群网络

Kubernetes集群的网络配置是非常重要的一步。在使用Calico插件之后，我们可以通过以下步骤来进行网络配置。

首先，检查集群网络是否正常运行，执行以下命令：

$ kubectl get pods --all-namespaces

如果所有的Pod都处于`Running`状态，则说明网络正常运行。

然后，为集群节点添加网络标记，执行以下命令：

$ kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/master-

最后，我们可以通过执行以下命令来查看集群的状态：