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以下是 在全新安裝的 Ubuntu 系統上部署 Kubernetes 的完整指南，涵蓋環境準備、集群部署、運維管理及生產級最佳實踐，適用于開發和生產場景。

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一、環境準備（Ubuntu 22.04/24.04）

1. 系統初始化

# 更新系統并安裝基礎工具
sudo apt update && sudo apt upgrade -y
sudo apt install -y curl gnupg apt-transport-https ca-certificates software-properties-common# 禁用交換分區（Kubernetes 要求）
sudo swapoff -a
sudo sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab  # 永久禁用# 設置主機名（可選）
sudo hostnamectl set-hostname k8s-master  # 主節點
sudo hostnamectl set-hostname k8s-worker1 # 工作節點

2. 安裝容器運行時（containerd）

# 安裝 containerd
sudo apt install -y containerd
sudo mkdir -p /etc/containerd
containerd config default | sudo tee /etc/containerd/config.toml
sudo systemctl restart containerd
sudo systemctl enable containerd# 驗證運行時狀態
sudo ctr version

3. 安裝 Kubernetes 組件（kubeadm, kubelet, kubectl）

# 添加 Kubernetes 官方 GPG 密鑰
curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-archive-keyring.gpg# 添加倉庫源
echo "deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-archive-keyring.gpg] https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list# 安裝指定版本（例如 1.28.x）
sudo apt update && sudo apt install -y kubeadm=1.28.* kubelet=1.28.* kubectl=1.28.*# 設置 kubelet 自動啟動（暫不啟動）
sudo systemctl enable kubelet

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二、部署 Kubernetes 集群

1. 初始化主節點

# 主節點執行
sudo kubeadm init \--pod-network-cidr=192.168.0.0/16 \  # 匹配 Calico 默認配置--apiserver-advertise-address=<主節點IP> \--control-plane-endpoint=<主節點IP或負載均衡地址># 成功后按提示操作
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config# 安裝網絡插件（Calico）
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/projectcalico/calico/v3.27.0/manifests/calico.yaml

2. 添加工作節點

# 在工作節點執行（使用主節點初始化后生成的命令）
sudo kubeadm join <主節點IP>:6443 \--token <token> \--discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>

3. 驗證集群狀態

kubectl get nodes  # 所有節點狀態應為 Ready
kubectl cluster-info

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三、部署應用示例

1. 創建 Deployment

# deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: nginx-deployment
spec:replicas: 3selector:matchLabels:app: nginxtemplate:metadata:labels:app: nginxspec:containers:- name: nginximage: nginx:1.25ports:- containerPort: 80resources:requests:cpu: "100m"memory: "128Mi"limits:cpu: "200m"memory: "256Mi"

2. 創建 Service

# service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: nginx-service
spec:type: NodePortselector:app: nginxports:- port: 80targetPort: 80nodePort: 30080

3. 部署應用

kubectl apply -f deployment.yaml
kubectl apply -f service.yaml# 驗證
kubectl get pods -o wide
curl http://<節點IP>:30080  # 應返回 Nginx 歡迎頁

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四、運維管理

1. 資源監控

# 安裝 Metrics Server
kubectl apply -f https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/components.yaml# 查看資源使用
kubectl top nodes
kubectl top pods

2. 日志管理

# 查看 Pod 日志
kubectl logs <pod-name> -f  # 實時日志# 安裝 EFK 日志系統（生產環境）
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/elastic/cloud-on-k8s/main/config/recipes/elasticsearch/elasticsearch.yaml

3. 自動擴縮容

# 設置 Horizontal Pod Autoscaler
kubectl autoscale deployment nginx-deployment --cpu-percent=50 --min=2 --max=5

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五、生產級最佳實踐

1. 高可用控制平面

• 使用 kubeadm 部署多主節點：

  # 第一個主節點初始化后，其他主節點執行：
  sudo kubeadm join <負載均衡IP>:6443 --token <token> \--discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash> \--control-plane
  

2. 持久化存儲

	# 創建 PersistentVolume（示例使用本地存儲）apiVersion: v1kind: PersistentVolumemetadata:name: local-pvspec:capacity:storage: 10GiaccessModes:- ReadWriteOncepersistentVolumeReclaimPolicy: RetainstorageClassName: local-storagelocal:path: /mnt/datanodeAffinity:required:nodeSelectorTerms:- matchExpressions:- key: kubernetes.io/hostnameoperator: Invalues:- <特定節點主機名>

3. 安全加固

• 啟用 RBAC：

      # 創建 Role 和 RoleBindingapiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1kind: Rolemetadata:name: pod-readerrules:- apiGroups: [""]resources: ["pods"]verbs: ["get", "list"]---apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1kind: RoleBindingmetadata:name: read-podssubjects:- kind: Username: dev-userroleRef:kind: Rolename: pod-readerapiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  

• 網絡策略：

      # 限制 Pod 入站流量apiVersion: networking.k8s.io/v1kind: NetworkPolicymetadata:name: deny-all-ingressspec:podSelector: {}policyTypes:- Ingress
  

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六、備份與災難恢復

1. 備份 etcd 數據

	# 在主節點執行sudo 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 \snapshot save /backup/etcd-snapshot.db

2. 恢復 etcd 數據

	# 停止 kube-apiserver 和 etcdsudo systemctl stop kube-apiserver etcd# 恢復快照sudo ETCDCTL_API=3 etcdctl snapshot restore /backup/etcd-snapshot.db \--data-dir=/var/lib/etcd-restored# 重啟服務sudo systemctl start etcd kube-apiserver

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七、常見問題排查

1. Pod 處于 Pending 狀態

• 可能原因：

  • 資源不足（CPU/內存）。

  • 沒有可用節點匹配調度規則。

• 解決：

  kubectl describe pod <pod-name> | grep Events  # 查看事件
  kubectl get nodes -o wide                     # 檢查節點資源
  

2. 服務無法訪問

• 可能原因：

  • Service 的 selector 與 Pod 標簽不匹配。

  • 網絡策略阻止流量。

• 解決：

  kubectl describe service <service-name>  # 檢查 Endpoints
  kubectl get networkpolicy                # 查看網絡策略
  

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通過以上步驟，您可以在 Ubuntu 系統上完成 Kubernetes 集群的部署、應用管理及生產級運維。建議結合監控、日志和備份策略，確保集群的穩定性和可靠性。

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