使用Kubernetes (k8s) 源码搭建集群的过程包括下载源码、配置环境、编译、部署及配置集群。 下载源码是第一步，从Kubernetes官方仓库获取最新源码，然后配置开发环境，包括安装Go语言环境、Docker等依赖。编译源码生成可执行文件，部署这些文件到目标主机上，进行必要的配置，如网络、存储等，最终形成一个完整的Kubernetes集群。配置环境是最重要的一步，因为它直接影响后续步骤的顺利进行。你需要确保所有依赖项都是最新版本，并且配置正确，以避免运行过程中出现兼容性问题。以下将详细介绍如何逐步完成这些步骤。
一、下载源码
首先，需要从Kubernetes官方仓库获取最新的源码。使用Git克隆仓库到本地计算机：
git clone https://github.com/kubernetes/kubernetes.git
克隆完成后，进入项目目录并切换到你需要的版本分支：
cd kubernetes
git checkout <desired_version>
确保你选择的版本是稳定并且适合你的需求。
二、配置开发环境
在编译和部署Kubernetes之前，必须配置好开发环境。这里的配置主要包括安装Go语言环境和Docker等依赖工具。
安装Go语言环境：
Go是编译Kubernetes源码的必要工具。确保你的Go版本至少是1.13以上。
下载并安装Go：
wget https://dl.google.com/go/go1.15.6.linux-amd64.tar.gz
tar -xvf go1.15.6.linux-amd64.tar.gz
sudo mv go /usr/local
配置环境变量：
export GOROOT=/usr/local/go
export GOPATH=$HOME/go
export PATH=$GOPATH/bin:$GOROOT/bin:$PATH
验证安装：
go version
安装Docker：
Docker是Kubernetes容器运行时的依赖工具，确保安装最新版本的Docker。
安装Docker：
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y docker.io
启动并配置Docker：
sudo systemctl start docker
sudo systemctl enable docker
验证Docker安装：
docker --version
三、编译源码
进入Kubernetes源码目录，执行以下命令进行编译：
make
编译过程可能需要一些时间，具体取决于你的计算机性能和网络状况。编译完成后，你将在_output目录下找到生成的可执行文件。确保这些文件运行正常，可以通过执行以下命令进行简单测试：
_output/bin/kubelet --version
_output/bin/kube-apiserver --version
四、部署Kubernetes集群
设置主节点：
在主节点上，配置必要的组件如API Server、Controller Manager、Scheduler等。复制编译生成的可执行文件到主节点的适当目录下：
scp _output/bin/kube-apiserver <master-node>:/usr/local/bin/
scp _output/bin/kube-controller-manager <master-node>:/usr/local/bin/
scp _output/bin/kube-scheduler <master-node>:/usr/local/bin/
然后启动这些组件：
kube-apiserver --advertise-address=<master-node-ip> --etcd-servers=http://<etcd-server-ip>:2379 --service-cluster-ip-range=<service-cidr> --authorization-mode=Node,RBAC
kube-controller-manager --master=<master-node-ip>:8080 --service-account-private-key-file=<path-to-private-key> --root-ca-file=<path-to-ca-cert>
kube-scheduler --master=<master-node-ip>:8080
配置工作节点：
在每个工作节点上，配置Kubelet和Kube-proxy。复制相应的可执行文件到工作节点：
scp _output/bin/kubelet <worker-node>:/usr/local/bin/
scp _output/bin/kube-proxy <worker-node>:/usr/local/bin/
启动这些组件：
kubelet --kubeconfig=<path-to-kubeconfig> --bootstrap-kubeconfig=<path-to-bootstrap-kubeconfig> --cert-dir=<path-to-cert-dir> --network-plugin=cni --pod-infra-container-image=<pause-image>
kube-proxy --kubeconfig=<path-to-kubeconfig> --proxy-mode=iptables
网络配置：
网络插件是Kubernetes网络通信的关键部分。在主节点和所有工作节点上安装和配置网络插件，如Calico、Flannel等。以Calico为例：
curl https://docs.projectcalico.org/v3.15/manifests/calico.yaml -O
kubectl apply -f calico.yaml
五、配置Kubernetes集群
初始化集群：
在主节点上，使用kubeadm工具初始化集群：
kubeadm init --pod-network-cidr=<pod-network-cidr>
初始化完成后，将输出的命令复制到工作节点以加入集群：
kubeadm join <master-node-ip>:6443 --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>
配置kubectl：
在主节点上配置kubectl工具，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
验证集群状态：
kubectl get nodes
确保所有节点都处于Ready状态。
六、测试与验证集群
部署测试应用：
创建一个简单的Nginx应用以验证集群是否正常工作：
kubectl create deployment nginx --image=nginx
kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort
获取服务的访问地址：
kubectl get svc
在浏览器中访问该地址，确保Nginx页面能够正常加载。
检查集群健康状态：
使用以下命令检查各个组件的状态：
kubectl get pods --all-namespaces
kubectl get cs
确保所有组件和Pod都处于Running状态。
日志检查：
查看各个组件的日志，以确保没有错误和异常：
kubectl logs <pod-name> -n kube-system
七、优化与维护
资源监控：
使用Prometheus和Grafana监控集群资源：
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/kube-prometheus/master/manifests/setup
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/kube-prometheus/master/manifests/
访问Grafana仪表盘，查看各项资源指标。
自动扩展：
配置Horizontal Pod Autoscaler (HPA)以自动扩展Pod数量：
kubectl autoscale deployment nginx --cpu-percent=50 --min=1 --max=10
安全加固：
启用RBAC和Network Policies以提升集群安全性：
kubectl create clusterrolebinding cluster-admin-binding --clusterrole=cluster-admin --user=<your-user>
kubectl apply -f <network-policy.yaml>
通过上述步骤，你可以成功使用Kubernetes源码搭建一个高效、稳定的集群，并通过持续的优化和维护，确保其长期运行稳定。
相关问答FAQs：
如何使用 Kubernetes 源码搭建集群？
1. 什么是 Kubernetes 源码搭建集群的流程？
搭建一个基于 Kubernetes 源码的集群是一个涉及多个步骤的过程。首先，你需要获取 Kubernetes 的源代码，这可以通过从官方的 GitHub 仓库克隆代码完成。之后，你需要配置开发环境，确保你的系统上安装了必要的工具和依赖项，如 Go 语言和 Docker。接下来，你会编译 Kubernetes 源码，并生成可执行的二进制文件。
一旦编译完成，你需要根据你的需求选择集群的部署方式。通常，有两种常见的部署方式：使用 kubeadm 工具来简化集群的安装和配置，或是手动配置所有组件，如 API 服务器、调度器、控制管理器和节点代理。无论选择哪种方式，都需要配置 Kubernetes 的各个组件，以确保它们能够正确地协同工作。
此外，还需要配置网络插件和存储解决方案，以支持集群中的应用程序。网络插件负责处理集群中的网络通信，而存储解决方案则确保数据的持久化和管理。完成所有这些步骤后，你可以验证集群的运行状态，并进行必要的调整和优化，以确保集群的稳定性和性能。
2. 使用 Kubernetes 源码搭建集群时需要注意哪些关键点？
在使用 Kubernetes 源码搭建集群的过程中，有几个关键点需要特别注意。首先，确保你的开发环境符合 Kubernetes 的要求，包括操作系统版本、Go 语言版本以及其他依赖项的版本。Kubernetes 的源代码频繁更新，因此你需要确保使用的工具和依赖项与当前源码版本兼容。
其次，选择合适的编译和部署方式对集群的稳定性和性能至关重要。kubeadm 是一个官方推荐的工具，它简化了集群的初始化和管理，但如果你选择手动配置，需要对 Kubernetes 的各个组件有深入的理解，并能解决可能出现的复杂问题。
另外，网络插件的选择也非常重要。Kubernetes 支持多种网络插件，如 Calico、Flannel 和 Weave，每种插件都有其优缺点。选择合适的网络插件可以提高集群的网络性能和安全性。
存储解决方案也是关键点之一。Kubernetes 支持多种存储后端，如 Ceph、GlusterFS 和 NFS。根据你的应用程序的需求和数据存储要求，选择合适的存储解决方案能够提高数据的可靠性和可用性。
最后，集群的监控和日志管理不可忽视。搭建完集群后，设置合适的监控工具，如 Prometheus 和 Grafana，并配置日志管理工具，能够帮助你实时了解集群的状态，及时发现和解决潜在问题。
3. 如何处理 Kubernetes 集群搭建过程中可能遇到的问题？
在 Kubernetes 集群搭建过程中，可能会遇到各种问题，例如组件无法启动、网络配置错误或存储不可用。解决这些问题的关键在于详细的故障排查和诊断。
首先，检查 Kubernetes 的日志文件可以提供重要的调试信息。使用 kubectl logs 命令查看相关组件的日志，找出错误信息并进行分析。此外，Kubernetes 的事件系统也可以帮助你了解集群中的重要变化和问题。
其次，确保所有集群组件的版本兼容。Kubernetes 组件之间的版本不匹配可能导致各种问题，因此在升级或更改组件时，确保所有组件的版本相互兼容。
网络问题是另一常见的困扰点。检查网络插件的配置，确保其与集群的需求相符，并验证网络通信是否正常。使用 kubectl describe 命令查看网络相关的资源和事件，以帮助诊断问题。
存储相关的问题通常涉及到存储后端的配置或兼容性问题。确保存储解决方案与 Kubernetes 的集成配置正确，检查存储资源的状态，确保它们能够正常提供服务。
如果遇到复杂的问题，查看 Kubernetes 的官方文档和社区论坛也可能提供解决方案。Kubernetes 的社区非常活跃，许多问题都有现成的解决方案和最佳实践可供参考。
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：jihu002，如若转载，请注明出处：https://devops.gitlab.cn/archives/49908
