Kubernetes 节点如何在 Ubuntu 上管理

Kubernetes节点在Ubuntu上的管理指南
在Ubuntu上管理Kubernetes节点（包括Master和Worker）需完成环境准备、集群搭建、节点管理、资源操作及维护监控等步骤，以下是详细流程：

一、环境准备（所有节点）

1. 系统更新与基础配置
   更新系统包并升级到最新版本，确保内核及依赖项兼容：

   sudo apt update && sudo apt upgrade -y
   

   • 关闭Swap分区：Kubernetes要求禁用Swap，否则无法启动集群：

     sudo swapoff -a  # 临时禁用
     sudo sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab  # 永久禁用（注释swap行）
     

   • 开启内核转发与模块：编辑/etc/sysctl.d/k8s.conf文件，添加以下内容以启用IP转发和网络插件所需功能：

     net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
     net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
     net.ipv4.ip_forward = 1
     

     执行sudo sysctl --system使配置生效。
   • 加载内核模块：临时加载overlay和br_netfilter模块（永久加载需添加到/etc/modules）：

     sudo modprobe overlay
     sudo modprobe br_netfilter
     

2. 安装容器运行时（Docker）
   Kubernetes依赖容器运行时管理容器，Ubuntu上推荐使用Docker：

   sudo apt install -y 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"
   sudo apt update
   sudo apt install -y docker-ce
   sudo systemctl enable --now docker  # 开机自启
   

3. 安装Kubernetes核心组件
   安装kubelet（节点代理）、kubeadm（集群初始化工具）、kubectl（命令行工具）：

   sudo apt update
   sudo apt install -y kubelet kubeadm kubectl
   sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl  # 锁定版本，避免自动升级
   

二、集群搭建（Master节点）

1. 初始化Master节点
   使用kubeadm初始化集群，指定Pod网络CIDR（需与后续网络插件匹配，如Calico的10.244.0.0/16）：

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

   初始化完成后，终端会输出kubeadm join命令（包含Token和CA证书哈希），需保存备用（用于Worker节点加入集群）。

2. 配置kubectl
   将集群配置文件复制到用户目录，使当前用户具备集群访问权限：

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

   验证配置是否成功：

   kubectl version  # 应显示客户端与服务端版本信息
   

3. 部署网络插件
   Kubernetes需要网络插件实现Pod间通信，常用Calico（高性能、支持网络策略）：

   kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml
   

   部署完成后，等待插件状态变为Running。

三、节点管理（Worker节点加入与移除）

1. 添加Worker节点
   在Worker节点上执行Master节点初始化时输出的kubeadm join命令（替换为实际IP、Token和哈希值）：

   sudo kubeadm join :6443 --token  --discovery-token-ca-cert-hash sha256:
   

   执行后，Master节点会自动识别该Worker节点。

2. 验证节点状态
   在Master节点上运行以下命令，查看所有节点的状态（Ready表示节点已加入集群并可正常工作）：

   kubectl get nodes
   

3. 移除节点

   • 从集群中删除节点（Master节点执行）：

     kubectl drain <节点名称> --ignore-daemonsets  # 排空节点上的Pod
     kubectl delete node <节点名称>
     

   • 清理Worker节点（在目标节点上执行）：
     若需重新加入集群，需清理节点上的Kubernetes残留文件：

     sudo kubeadm reset
     sudo rm -rf /etc/kubernetes /var/lib/kubelet
     sudo systemctl restart docker
     

四、日常资源管理（kubectl命令）

1. 基础资源操作

   • 查看节点状态：kubectl get nodes
   • 查看Pod列表（所有命名空间）：kubectl get pods -A
   • 创建Deployment（以Nginx为例）：

     kubectl create deployment nginx --image=nginx
     

   • 暴露Service（NodePort类型，允许外部访问）：

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

2. 高级资源管理

   • 通过YAML文件声明式管理资源（如创建Deployment）：

     kubectl apply -f deployment.yaml  # 创建/更新资源
     kubectl delete -f deployment.yaml  # 删除资源
     

   • 查看资源详情（如Pod日志、描述）：

     kubectl logs   # 查看Pod日志
     kubectl describe pod   # 查看Pod详情
     

五、可视化与管理工具

1. 命令行增强工具

   • K9s：终端可视化工具，简化集群管理（如查看Pod、Deployment状态）：

     sudo snap install k9s
     

   • Lens：GUI工具，支持集群监控、日志分析、资源编辑（需下载.deb包安装）。

2. Web UI工具

   • Kubernetes Dashboard：官方Web UI，可视化集群资源：

     kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.7.0/aio/deploy/recommended.yaml
     

     访问方式：通过kubectl proxy启动代理，在浏览器访问http://localhost:8001/api/v1/namespaces/kubernetes-dashboard/services/https:kubernetes-dashboard:/proxy/（需配置Token认证）。
   • Portainer：跨平台管理工具，支持Docker和Kubernetes：

     kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/portainer/portainer-kubernetes/master/deploy/portainer.yaml
     

     访问方式：通过kubectl port-forward或Ingress暴露服务，在浏览器访问http://:9000。

六、监控与维护

1. 监控集群状态

   • Metrics Server：轻量级监控工具，支持kubectl top命令（查看节点/Pod资源使用率）：

     kubectl apply -f https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/components.yaml
     

   • Prometheus+Grafana：专业监控方案，部署Prometheus Operator后导入Grafana Dashboard（如Kubernetes Cluster Monitoring）。

2. 日志管理

   • EFK栈（Elasticsearch+Fluentd+Kibana）：收集、存储、可视化日志（适合大规模集群）。
   • Loki+Grafana：轻量级日志方案，部署loki-stack后通过Grafana查看日志。

3. 故障排除

   • Kubewatch：事件通知工具，当集群发生异常（如Pod崩溃）时发送Slack/Email通知：

     kubectl apply -f https://github.com/bitnami-labs/kubewatch/releases/latest/download/kubewatch.yaml
     

   • Sonobuoy：集群测试工具，生成集群状态报告（如kubelet、kube-apiserver健康状况）：

     curl -LO https://github.com/vmware-tanzu/sonobuoy/releases/latest/download/sonobuoy_0.56.10_linux_amd64.tar.gz
     tar -xzf sonobuoy_*.tar.gz
     ./sonobuoy run  # 运行测试
     ./sonobuoy retrieve  # 获取测试结果
     

通过以上步骤，可在Ubuntu上完成Kubernetes节点的部署、管理与维护，满足容器化应用的运行需求。需注意定期更新Kubernetes组件及系统补丁，确保集群安全稳定。