Kubernetes 1.8 单机部署全攻略：从环境搭建到集群运行

摘要

在快速迭代的容器编排领域，Kubernetes（简称K8s）作为行业标杆，其版本更新始终吸引着开发者的目光。Kubernetes 1.8作为一次重要版本升级，不仅增强了稳定性与安全性，还引入了多项新功能。本文将聚焦于K8s 1.8的单机部署方案，从环境准备、组件安装、配置调整到最终验证，一步步引导读者完成单机版K8s集群的搭建，为后续的开发与测试工作打下坚实基础。

一、环境准备：奠定坚实基础

1.1 系统要求与选择

Kubernetes 1.8对操作系统有一定的要求，推荐使用较新的Linux发行版，如CentOS 7、Ubuntu 16.04 LTS或更高版本。这些系统不仅稳定性好，而且社区支持丰富，便于解决问题。选择时需考虑系统资源（CPU、内存、磁盘空间）是否满足K8s运行的基本需求，一般建议至少2核CPU、4GB内存和20GB磁盘空间。

1.2 依赖软件安装

在部署K8s之前，需要安装一些必要的依赖软件，包括但不限于：

• Docker：作为容器运行时，Docker是K8s管理容器的基础。需安装与K8s版本兼容的Docker版本。
• Kubeadm、Kubelet、Kubectl：这三个工具是K8s部署的核心组件。Kubeadm用于初始化集群，Kubelet负责节点上的容器生命周期管理，Kubectl则是集群管理的命令行工具。
• 其他工具：如etcd（K8s的键值存储系统）、CNI插件（容器网络接口）等，根据实际需求选择安装。

1.3 网络配置

单机部署虽不涉及多节点间的网络通信，但仍需确保主机网络配置正确，包括IP地址、子网掩码、网关等，以便K8s组件能够正常通信。此外，若计划通过外部网络访问K8s服务，还需配置防火墙规则，开放必要的端口（如6443用于API Server，10250用于Kubelet等）。

二、组件安装：构建K8s核心

2.1 Docker安装与配置

以Ubuntu为例，通过以下命令安装Docker：

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y docker.io
sudo systemctl start docker
sudo systemctl enable docker

安装完成后，验证Docker服务状态：

sudo systemctl status docker

2.2 K8s组件安装

使用Kubeadm安装K8s组件，首先添加K8s官方仓库并安装Kubeadm、Kubelet、Kubectl：

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

三、K8s初始化与配置

3.1 使用Kubeadm初始化集群

在单机环境下，Kubeadm初始化命令需指定--apiserver-advertise-address为本地IP，并可能需通过--pod-network-cidr指定Pod网络范围（如使用Flannel等CNI插件时）：

sudo kubeadm init --apiserver-advertise-address=<本地IP> --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

初始化完成后，按照提示配置Kubectl以普通用户身份操作集群：

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

3.2 部署CNI插件

以Flannel为例，部署CNI插件以实现Pod间的网络通信：

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

验证CNI插件是否成功部署：

kubectl get pods -n kube-system | grep flannel

四、验证与测试

4.1 集群状态检查

使用Kubectl检查集群节点状态：

kubectl get nodes

正常情况下，应看到节点状态为Ready。

4.2 部署测试应用

部署一个简单的Nginx应用以验证集群功能：

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

获取Nginx服务的外部访问端口：

kubectl get svc nginx

通过浏览器或curl访问该端口，验证Nginx服务是否正常运行。

五、进阶配置与优化

5.1 资源限制与调度策略

根据实际需求，为Pod设置资源请求与限制，优化集群资源利用：

# nginx-deployment.yaml 示例
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        resources:
          requests:
            cpu: "100m"
            memory: "128Mi"
          limits:
            cpu: "500m"
            memory: "512Mi"

应用配置：

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

5.2 日志与监控

集成日志收集系统（如ELK）与监控工具（如Prometheus+Grafana），实现集群的全面监控与日志分析，提升故障排查效率。

六、总结与展望

Kubernetes 1.8单机部署不仅为开发者提供了一个轻量级的测试环境，也是学习K8s原理与实践的绝佳平台。通过本文的指导，读者应能顺利完成K8s 1.8的单机部署，并在此基础上进一步探索K8s的高级功能与最佳实践。随着K8s生态的不断发展，未来将有更多创新技术涌现，持续推动容器编排领域的进步。