要在虚拟机上安装Kubernetes（K8s），需要几个关键步骤：准备虚拟机环境、安装Docker、安装Kubeadm、Kubelet和Kubectl、初始化主节点、配置网络插件。 其中，准备虚拟机环境是最重要的一步，因为它决定了后续安装过程的顺利进行。你需要确保你的虚拟机具有足够的资源（CPU、内存、存储）并安装了一个兼容的操作系统（如Ubuntu或CentOS）。同时，确保虚拟机能够访问互联网以便下载所需的软件包和镜像。接下来，我们将详细讨论这些步骤，并提供实际操作指南。
一、准备虚拟机环境
在准备虚拟机环境时，首先需要选择一个合适的虚拟化平台，如VMware、VirtualBox或KVM。确保下载并安装了最新版本的虚拟化软件。创建虚拟机时，建议配置至少2个CPU核心、4GB内存和20GB存储空间。选择安装一个Kubernetes兼容的操作系统，如Ubuntu 20.04或CentOS 7。
创建虚拟机后，启动并安装操作系统。安装过程中，确保网络配置正确，可以选择NAT或桥接模式，以确保虚拟机能访问互联网。完成操作系统安装后，更新系统软件包并安装一些必要工具，如curl、wget和vim：
sudo apt update && sudo apt upgrade -y
sudo apt install -y curl wget vim
二、安装Docker
Kubernetes依赖Docker来管理容器，因此需要在虚拟机上安装Docker。首先，添加Docker的官方GPG密钥和软件源：
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"
更新软件包列表并安装Docker：
sudo apt update
sudo apt install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io
启动Docker服务并设置开机自启：
sudo systemctl start docker
sudo systemctl enable docker
验证Docker是否安装成功：
sudo docker run hello-world
三、安装Kubeadm、Kubelet和Kubectl
Kubeadm用于初始化集群，Kubelet是运行在每个节点上的代理，Kubectl是命令行工具。首先，添加Kubernetes的软件源：
sudo apt update && sudo apt install -y apt-transport-https ca-certificates curl
curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -
sudo bash -c 'cat <<EOF >/etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
deb http://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main
EOF'
更新软件包列表并安装Kubeadm、Kubelet和Kubectl：
sudo apt update
sudo apt install -y kubeadm kubelet kubectl
sudo apt-mark hold kubeadm kubelet kubectl
启动Kubelet服务并设置开机自启：
sudo systemctl start kubelet
sudo systemctl enable kubelet
四、初始化主节点
初始化主节点是Kubernetes集群安装的关键步骤。在执行初始化命令之前，确保禁用交换分区：
sudo swapoff -a
sudo sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab
使用Kubeadm初始化主节点：
sudo kubeadm init --pod-network-cidr=192.168.0.0/16
初始化成功后，会得到一组用于加入工作节点的命令。接下来，配置kubectl以便管理集群：
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
五、配置网络插件
Kubernetes需要一个网络插件来管理Pod网络。Calico是一个常用的网络插件。安装Calico插件：
kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml
等待几分钟，确保所有Pod都处于Running状态：
kubectl get pods --all-namespaces
六、加入工作节点
在其他虚拟机上重复准备环境、安装Docker和安装Kubeadm、Kubelet和Kubectl的步骤。在主节点初始化成功后，会得到一个加入命令，用于将工作节点加入集群。在每个工作节点上执行该命令：
sudo kubeadm join <master-ip>:<master-port> --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>
验证工作节点是否成功加入集群：
kubectl get nodes
七、部署应用程序
现在，Kubernetes集群已经成功部署，可以开始部署应用程序。创建一个简单的Nginx部署：
kubectl create deployment nginx --image=nginx
暴露Nginx服务以便外部访问：
kubectl expose deployment nginx --type=NodePort --port=80
获取Nginx服务的详细信息：
kubectl get svc
通过NodePort访问Nginx服务，打开浏览器并输入http://<node-ip>:<node-port>，应能看到Nginx欢迎页面。
八、监控和管理集群
安装Kubernetes Dashboard以便更直观地管理和监控集群。首先，安装Dashboard：
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.2.0/aio/deploy/recommended.yaml
创建一个管理员用户并生成访问令牌：
kubectl create serviceaccount dashboard-admin-sa
kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin-sa --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=default:dashboard-admin-sa
kubectl get secret $(kubectl get serviceaccount dashboard-admin-sa -o jsonpath="{.secrets[0].name}") -o go-template="{{.data.token | base64decode}}"
访问Dashboard：
kubectl proxy
打开浏览器并访问http://localhost:8001/api/v1/namespaces/kubernetes-dashboard/services/https:kubernetes-dashboard:/proxy/，输入生成的访问令牌登录Dashboard。
九、升级和维护集群
定期升级Kubernetes版本以享受新功能和安全修复。检查当前版本：
kubectl version
升级Kubeadm、Kubelet和Kubectl：
sudo apt update
sudo apt install -y --allow-change-held-packages kubeadm kubelet kubectl
升级主节点：
sudo kubeadm upgrade plan
sudo kubeadm upgrade apply v1.x.x
sudo systemctl restart kubelet
升级工作节点：
sudo kubeadm upgrade node
sudo systemctl restart kubelet
十、故障排除
在管理Kubernetes集群时，可能会遇到各种问题。常见的故障排除方法包括检查Pod和Node状态：
kubectl get pods --all-namespaces
kubectl describe pod <pod-name>
kubectl logs <pod-name>
kubectl get nodes
kubectl describe node <node-name>
查看系统日志：
sudo journalctl -u kubelet -f
sudo journalctl -u docker -f
确保网络插件正常运行：
kubectl get pods -n kube-system
kubectl describe pod <network-pod-name> -n kube-system
通过掌握这些步骤和技巧，你可以在虚拟机上成功安装并管理Kubernetes集群。
相关问答FAQs：
FAQ 1: 在虚拟机上安装 Kubernetes 的前提条件是什么？
在开始安装 Kubernetes 之前，确保你的虚拟机环境满足以下前提条件。首先，虚拟机的资源配置非常关键，建议至少分配 2 核 CPU 和 4 GB 内存，以确保 Kubernetes 能够顺畅运行。此外，确保你的虚拟机操作系统是 Linux 发行版，如 Ubuntu、CentOS 或者 Debian，因为 Kubernetes 对 Linux 的支持更为全面。网络配置也是关键因素，确保虚拟机能够访问互联网，以便下载必要的软件包和镜像。
需要注意的是，Kubernetes 集群的节点之间需要有良好的网络连接，因此在设置虚拟机时，确保它们能够互相通信。最后，安装 Docker 或者其他容器运行时是必要的，因为 Kubernetes 依赖这些工具来管理容器。
FAQ 2: 如何使用 kubeadm 在虚拟机上安装 Kubernetes 集群？
使用 kubeadm 安装 Kubernetes 集群的过程相对简单，但需要按照顺序执行。首先，在所有节点上安装 Docker 和 kubeadm、kubelet、kubectl。可以通过执行以下命令来安装这些组件：
# 更新软件包索引
sudo apt-get update
# 安装 Docker
sudo apt-get install -y docker.io
# 安装 kubeadm、kubelet 和 kubectl
sudo apt-get install -y kubeadm kubelet kubectl
# 启用 kubelet 服务
sudo systemctl enable kubelet
安装完成后，选择一个节点作为主节点并使用 kubeadm init 命令初始化集群。为了能够在主节点上运行 Pod，还需要配置 kubeconfig 文件：
# 初始化集群
sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16
# 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
接着，选择一个合适的网络插件（如 Flannel 或 Calico）并安装。以下是安装 Flannel 的示例命令：
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/k8s-manifests/kube-flannel.yml
最后，在其他工作节点上使用 kubeadm join 命令加入到集群中，完成集群的搭建。
FAQ 3: 在虚拟机上安装 Kubernetes 时常见问题及解决方案有哪些？
在安装 Kubernetes 的过程中，可能会遇到一些常见问题。首先，如果在使用 kubeadm init 时遇到错误，可以查看日志信息，通常会提供有关问题的详细信息。确保所有节点的时间同步非常重要，使用 ntp 服务可以解决时间不一致的问题。
此外，如果网络插件未能正确安装，可能会导致 Pod 无法相互通信。此时，可以尝试重新安装网络插件或者查看网络插件的文档以获取更多帮助。检查防火墙设置也是重要的一步，确保 Kubernetes 所需的端口（如 6443、10250 等）处于开放状态。
在某些情况下，虚拟机可能会出现资源不足的问题，比如内存不足导致的 OOM（Out Of Memory）错误。此时可以考虑调整虚拟机的资源分配，或者减少运行的 Pod 数量。对于存储问题，使用持久卷 (Persistent Volume) 和持久卷声明 (Persistent Volume Claim) 可以有效地管理数据存储。
对于大多数用户来说，使用 Kubernetes 的过程中，遇到问题是正常的，社区也提供了大量的文档和论坛，随时可以寻求帮助。
关于 GitLab 的更多内容，可以查看官网文档：
官网地址： https://gitlab.cn
文档地址： https://docs.gitlab.cn
论坛地址： https://forum.gitlab.cn
原创文章，作者：xiaoxiao，如若转载，请注明出处：https://devops.gitlab.cn/archives/48007
