单机部署Kubernetes 1.22：从零开始的完整指南

在云计算与容器化技术飞速发展的今天，Kubernetes（K8s）已成为容器编排领域的标准。对于开发者而言，本地搭建K8s环境是学习、测试和开发的重要基础。本文将详细介绍如何在单机环境下部署Kubernetes 1.22版本，覆盖从环境准备到集群验证的全流程，帮助读者快速构建高效的本地开发环境。

一、环境准备：硬件与软件要求

1.1 硬件配置建议

单机部署K8s 1.22的最低硬件要求为：

• CPU：2核以上（推荐4核）
• 内存：4GB以上（推荐8GB）
• 磁盘空间：至少20GB可用空间（推荐SSD）
• 网络：支持桥接或NAT模式的虚拟网络

实践建议：若用于生产环境模拟，建议使用16GB内存以上配置，避免资源竞争导致的性能下降。

1.2 操作系统选择

K8s 1.22支持多种Linux发行版，推荐使用以下系统：

• Ubuntu 20.04 LTS（官方测试最充分）
• CentOS 7/8（企业环境常用）
• Debian 10/11（轻量级选择）

避坑指南：避免使用Windows系统直接部署，若需在Windows上运行，建议通过WSL2或虚拟机（如VirtualBox、VMware）实现。

1.3 依赖工具安装

在部署前需安装以下工具：

# Ubuntu示例
sudo apt update
sudo apt install -y docker.io conntrack ebtables socat iptables

• Docker：作为容器运行时（需19.03+版本）
• conntrack/ebtables：网络组件依赖
• socat/iptables：端口转发与防火墙管理

二、核心组件安装：kubeadm、kubelet、kubectl

2.1 添加K8s官方仓库

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 -
echo "deb https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
sudo apt-get update

2.2 安装指定版本组件

# 固定版本安装（避免自动升级）
sudo apt-get install -y kubelet=1.22.0-00 kubeadm=1.22.0-00 kubectl=1.22.0-00
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

版本控制要点：通过=1.22.0-00精确指定版本，使用apt-mark hold防止意外升级。

2.3 配置cgroup驱动

修改Docker配置以匹配K8s的cgroup驱动：

cat <<EOF | sudo tee /etc/docker/daemon.json
{
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "log-driver": "json-file",
  "log-opts": {
    "max-size": "100m"
  },
  "storage-driver": "overlay2"
}
EOF
sudo systemctl restart docker

三、集群初始化与配置

3.1 使用kubeadm初始化集群

sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 --kubernetes-version=v1.22.0

• 参数说明：
  • --pod-network-cidr：指定Pod网络范围（需与CNI插件匹配）
  • --kubernetes-version：强制使用指定版本

常见问题处理：若初始化失败，可通过kubeadm reset清理后重试，检查/var/log/cloud-init-output.log获取详细错误。

3.2 配置kubectl

初始化完成后，按提示执行：

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

验证集群状态：

kubectl cluster-info
kubectl get nodes

3.3 部署网络插件（以Calico为例）

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

插件选择建议：

• 小规模环境：Calico或Flannel
• 需要网络策略：Calico
• 轻量级需求：Weave Net

四、验证与测试

4.1 部署测试Pod

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

获取访问端口：

kubectl get svc nginx

通过<节点IP>:<NodePort>访问服务。

4.2 集群健康检查

# 检查节点状态
kubectl describe nodes
# 检查核心组件日志
journalctl -u kubelet -n 100 --no-pager

五、常见问题解决方案

5.1 Swap未禁用错误

现象：[ERROR Swap]: running with swap on is not supported
解决：

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

5.2 镜像拉取失败

现象：ImagePullBackOff
解决：

# 使用国内镜像源（以阿里云为例）
sudo sed -i 's|registry.k8s.io|registry.aliyuncs.com/google_containers|g' /etc/containerd/config.toml
sudo systemctl restart containerd

5.3 端口冲突

现象：Port 10250 is in use
解决：

# 查找占用进程
sudo netstat -tulnp | grep 10250
# 终止冲突进程或修改K8s配置

六、进阶优化建议

6.1 资源限制配置

编辑/etc/default/kubelet，添加：

KUBELET_EXTRA_ARGS="--fail-swap-on=false --max-pods=110"

重启服务：

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart kubelet

6.2 持久化存储配置

使用hostPath作为本地存储示例：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: local-pv
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  hostPath:
    path: /mnt/data

七、总结与展望

通过本文的步骤，读者可在单机环境下快速部署Kubernetes 1.22集群。此方案适用于：

• 本地开发测试
• 持续集成环境
• 小规模项目原型验证

未来可扩展的方向包括：

• 集成Ingress控制器（如Nginx Ingress）
• 部署监控系统（Prometheus+Grafana）
• 探索Service Mesh（如Istio）

最佳实践：建议定期备份/etc/kubernetes/manifests/目录下的静态Pod配置，以便快速恢复集群。

通过严谨的环境配置和组件选择，单机K8s 1.22部署既能满足开发需求，又可为后续迁移到生产集群提供经验积累。