Kubernetes的奇遇：控制平面配置

发布: 1天前 (2026年5月10日 GMT+8 09:30)

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Source: Dev.to

在使用像 Google Kubernetes Engine（GKE）这样的托管平台时，有许多事情你不必担心，因为平台会为你处理它们。但你是否曾停下来思考过，在那层简单表面之下到底运行着什么机器？也许你曾好奇自己是否能做到，或者至少想尝试一下。

我进行此项目的个人动机很简单：我想亲自尝试，以真正理解 Kubernetes 的核心。超越托管服务的抽象层，我决定剥开层层包装，检查核心组件。这种做法包括设置标准的 Google Compute Engine（GCE）虚拟机，手动安装和配置每个组件，并自行将网络连线在一起。这种刻意的、动手的过程有助于建立解决问题、优化以及更好理解我们自己集群所需的基础知识。

先决条件

一个 Google Cloud Platform（GCP）账户。
在本地机器上已安装并通过身份验证的 gcloud CLI。

第一步 – 创建基础实例

我们首先创建一个 “seed” 或基础实例。该虚拟机作为我们的基础，在其上安装所有必需的软件，提供一个清晰的模板，展示 Kubernetes 节点/虚拟机的构建方式。通常会选择 E2 系列，因为它在 GCP 上提供了性价比最高的虚拟机，能够在性能与成本之间取得平衡，适合作为 Kubernetes 控制平面。我们使用 e2-standard-2 机器类型，因为 Kubernetes 至少需要 2 vCPU 和 2 GB RAM 才能舒适运行。

gcloud compute instances create k8s-seed \
    --zone=us-central1-a \
    --machine-type=e2-standard-2 \
    --image-project=ubuntu-os-cloud \
    --image-family=ubuntu-2204-lts \
    --boot-disk-size=50GB

创建完成后，SSH 登录到该机器：

gcloud compute ssh k8s-seed --zone=us-central1-a

第2步 – 配置操作系统

Kubernetes 对底层 Linux 操作系统有特定要求。我们需要加载内核模块并调整网络设置，以便 Kubernetes 能够正确地操控流量。

1. 加载内核模块

这些模块允许 Kubernetes 操作 Pod 和 Service 的网络流量。

cat  /dev/null

2. 安装 containerd

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y containerd.io

3. 配置 systemd Cgroup

Kubernetes 推荐使用 systemd 作为 cgroup 驱动。

sudo mkdir -p /etc/containerd
sudo containerd config default | sudo tee /etc/containerd/config.toml
sudo sed -i 's/SystemdCgroup = false/SystemdCgroup = true/' /etc/containerd/config.toml
sudo systemctl restart containerd

第4步 – 安装 Kubernetes 工具

现在我们安装 “三大组件”：

kubeadm – 引导程序。
kubelet – 节点代理。
kubectl – 命令行工具。

# Add Kubernetes repo
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl gpg

curl -fsSL https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.35/deb/Release.key | \
    sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg

echo 'deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg] \
https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.35/deb/ /' | \
    sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list

# Install
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

现在您已经拥有一个可用于进一步 Kubernetes 引导的基础 VM（例如使用 kubeadm init 初始化控制平面）。继续完成剩余步骤——设置网络、加入工作节点以及部署 Pod 网络——即可在原始 GCE VM 上构建一个完整的、自我管理的 Kubernetes 集群。

第5步 – 初始化集群

此时，我们的“种子”机器已全部准备就绪。我们现在将使用它来初始化控制平面。

1. 运行 Init

我们指定一个与所选网络插件（Calico）兼容的 pod 网络 CIDR。

sudo kubeadm init --pod-network-cidr=192.168.0.0/16

2. 配置 Kubectl

要对新集群执行命令，请运行以下操作：

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

第6步 – 安装网络（Calico）

在安装容器网络接口（CNI）之前，节点之间无法通信。我们将使用 Calico。

Calico 通过不使用封装或覆盖层来提供高性能网络，并提供分布式防火墙，以实现灵活的网络策略强制执行。

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/projectcalico/calico/v3.28.0/manifests/calico.yaml

运行 kubectl get nodes；大约一分钟后，你应该会看到节点状态变为 Ready。

如果我只使用 GKE 会怎样？

为了体会我们刚才完成的工作，请注意，你只需使用一条 Google Kubernetes Engine（GKE）命令，就可以实现一个完全托管、面向生产环境的等效方案：

gcloud container clusters create k8s-easy \
    --zone us-central1-a \
    --machine-type e2-standard-2 \
    --num-nodes 3

这条命令会创建控制平面（由 Google 托管）、创建工作节点、配置网络，并设置身份验证。通过手动构建其中的一部分，你现在已经了解了这些组件是如何协同工作的。

接下来做什么？

恭喜！您已经成功从零构建了一个功能完整的 Kubernetes 控制平面。

通过以“稍微困难一点”的方式搭建集群，您已经从使用托管服务的用户，转变为了解现代容器化应用编排组件的人。这一基础对于排障、优化以及扩展生产级 Kubernetes 环境至关重要。

后续步骤：

为现有集群添加工作节点。
使用 Calico 探索高级网络策略。
实现持久化存储、监控和日志解决方案。
通过 RBAC、审计日志和网络策略加固控制平面。

注意： 我们使用 apt-mark hold 来防止自动更新破坏集群。