一、Kubernetes 部署前的环境准备

1.1 服务器资源规划

Kubernetes 集群部署前需明确节点角色与资源配置。典型生产环境建议采用 3 个控制平面节点（Master）和若干工作节点（Worker）的架构。控制平面节点建议配置 8 核 CPU、16GB 内存及 100GB 磁盘空间，工作节点则根据业务负载动态调整，建议不低于 4 核 CPU、8GB 内存。磁盘类型推荐使用 SSD 以提升 etcd 存储性能。

1.2 操作系统与网络要求

所有节点需安装兼容的 Linux 发行版（如 CentOS 7/8、Ubuntu 20.04 LTS），内核版本建议 4.15+。网络方面需配置静态 IP 地址，并确保节点间网络延迟低于 10ms。若使用云服务，需检查安全组规则是否放行 6443（Kube API）、2379-2380（etcd）、10250（Kubelet）等关键端口。

1.3 依赖工具安装

部署前需在所有节点安装 Docker（建议 19.03+版本）及 kubeadm 工具链。以 CentOS 为例，执行以下命令：

# 安装 Docker CE
sudo yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
sudo yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
sudo yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io
# 安装 Kubernetes 工具
cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://packages.cloud.google.com/yum/repos/kubernetes-el7-\$basearch
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://packages.cloud.google.com/yum/doc/yum-key.gpg https://packages.cloud.google.com/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF
sudo yum install -y kubelet kubeadm kubectl
sudo systemctl enable --now docker kubelet

二、Kubernetes 集群标准化部署流程

2.1 初始化控制平面

选择一个节点作为主控节点，执行初始化命令时需指定 Pod 网络 CIDR（如 10.244.0.0/16）：

sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 --kubernetes-version=v1.28.0

初始化完成后，需执行以下命令配置 kubectl：

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

2.2 部署网络插件

推荐使用 Calico 作为网络插件，执行以下命令部署：

kubectl create -f https://raw.githubusercontent.com/projectcalico/calico/v3.26.1/manifests/calico.yaml

验证网络状态：

kubectl get pods -n kube-system | grep calico
# 正常应显示 calico-node 和 calico-kube-controllers 处于 Running 状态

2.3 加入工作节点

在主控节点执行 kubeadm token create --print-join-command 获取加入命令，然后在工作节点执行该命令。例如：

kubeadm join 192.168.1.100:6443 --token abcdef.1234567890abcdef \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:xxxxxx

2.4 集群验证

执行以下命令验证集群状态：

kubectl get nodes
# 应显示所有节点 Ready 状态
kubectl cluster-info
# 应显示 Kubernetes 控制平面运行正常

三、Kubernetes 部署后的优化与运维

3.1 高可用配置

生产环境建议部署 3 个控制平面节点，通过 kubeadm init 的 --control-plane-endpoint 参数指定负载均衡 VIP。同时配置 etcd 集群外置存储，使用云服务商提供的块存储或自建 NFS。

3.2 资源限制配置

通过 LimitRange 和 ResourceQuota 对象限制命名空间资源使用：

# limitrange-example.yaml
apiVersion: v1
kind: LimitRange
metadata:
  name: mem-cpu-limit
spec:
  limits:
  - default:
      cpu: 500m
      memory: 512Mi
    defaultRequest:
      cpu: 200m
      memory: 256Mi
    type: Container

应用配置：

kubectl apply -f limitrange-example.yaml

3.3 监控与日志方案

部署 Prometheus + Grafana 监控栈：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/prometheus-operator/prometheus-operator/master/bundle.yaml

配置 EFK（Elasticsearch + Fluentd + Kibana）日志系统：

# 部署 Elasticsearch
kubectl apply -f https://download.elastic.co/downloads/eck/2.8.0/operator.yaml
# 部署 Fluentd DaemonSet
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/fluent/fluentd-kubernetes-daemonset/master/fluentd-daemonset-elasticsearch.yaml

四、常见问题与解决方案

4.1 节点 NotReady 状态

检查 kubectl describe node <节点名> 输出，常见原因包括：

• 网络连接问题（验证 ping 和 telnet 测试）
• Kubelet 服务未运行（systemctl status kubelet）
• 证书过期（执行 kubeadm certs renew all）

4.2 Pod 一直 Pending

执行 kubectl describe pod <pod名> 查看 Events，常见原因：

• 资源不足（检查节点资源使用情况）
• 持久卷绑定失败（验证 StorageClass 配置）
• 调度器问题（检查 kube-scheduler 日志）

4.3 API Server 不可用

检查 etcd 集群健康状态：

ETCDCTL_API=3 etcdctl --endpoints=https://127.0.0.1:2379 \
  --cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt \
  --cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.crt \
  --key=/etc/kubernetes/pki/etcd/server.key \
  endpoint health

五、进阶部署建议

5.1 使用 Ansible 自动化部署

创建 Ansible Playbook 实现多节点批量部署：

# k8s-deploy.yml
- hosts: k8s_cluster
  tasks:
    - name: Install Docker
      yum:
        name: docker-ce
        state: present
    - name: Install Kubernetes tools
      yum:
        name: "{{ item }}"
        state: present
      loop:
        - kubelet
        - kubeadm
        - kubectl

5.2 混合云部署方案

对于跨云部署场景，建议：

1. 使用 MetalLB 实现裸机 LoadBalancer
2. 配置 CNI 插件支持多云网络（如 Cilium）
3. 通过 CSI 驱动实现跨云存储访问

5.3 安全加固建议

实施以下安全措施：

• 启用 RBAC 权限控制
• 定期轮换证书（kubeadm certs renew）
• 限制 API Server 访问 IP（--advertise-address 参数）
• 启用 Pod 安全策略（PSP）或 OPA Gatekeeper

六、总结与最佳实践

Kubernetes 部署的核心在于标准化和可维护性。建议：

1. 使用基础设施即代码（IaC）工具（如 Terraform）管理集群
2. 建立完整的 CI/CD 流水线实现自动化部署
3. 定期进行集群健康检查（如 kubeadm certs check-expiration）
4. 保持组件版本一致（避免混合不同小版本）

通过本文介绍的标准化流程，开发者可在 2 小时内完成生产级 Kubernetes 集群部署。实际部署中需根据业务需求调整组件配置，并建立完善的监控告警体系确保集群稳定运行。