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Ubuntu 22.04部署Kubernetes 1.23集群完整指南

阿丁的猫

1. Kubernetes 1.23 集群部署概述

在Ubuntu 22.04上部署Kubernetes 1.23集群是一个相对成熟稳定的选择，特别是对于需要长期维护的生产环境。Kubernetes 1.23版本是最后一个官方支持Docker作为容器运行时的版本，这使得它成为许多传统部署场景的理想选择。

我选择这个特定版本组合有几个重要考虑：

  1. Ubuntu 22.04 LTS提供5年的长期支持，确保系统层面的稳定性
  2. Kubernetes 1.23与Docker的兼容性经过充分验证
  3. 这个组合有丰富的社区支持和问题解决方案

本次部署采用1个Master节点和2个Worker节点的架构，这是最小的高可用配置，能够满足大多数开发和测试环境的需求。Master节点将运行控制平面组件(API Server、Controller Manager、Scheduler等)，而Worker节点则运行实际的工作负载。

2. 环境准备与系统配置

2.1 主机规划与网络设置

在开始之前，我们需要规划好集群的主机配置。以下是本次部署的节点规划：

主机名 IP地址 角色 CPU 内存 磁盘
master 192.168.183.4 Master 2核 4GB 20GB
node1 192.168.183.11 Worker 2核 4GB 20GB
node2 192.168.183.15 Worker 2核 4GB 20GB

注意：生产环境建议Master节点配置不低于4核8GB，Worker节点根据工作负载需求调整

首先在所有节点上设置主机名和hosts解析：

bash复制# 在master节点
sudo hostnamectl set-hostname master

# 在node1节点
sudo hostnamectl set-hostname node1

# 在node2节点
sudo hostnamectl set-hostname node2

然后编辑/etc/hosts文件，添加所有节点的IP和主机名映射：

bash复制cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.183.4 master
192.168.183.11 node1
192.168.183.15 node2
EOF

2.2 系统基础配置

Kubernetes对Linux系统有一些特定的要求，我们需要在所有节点上进行以下配置：

  1. 关闭交换分区（Kubernetes不支持swap）：
bash复制# 临时关闭
swapoff -a

# 永久关闭
sed -i '/swap/s/^/#/' /etc/fstab
  1. 启用IP转发和优化内核参数：
bash复制cat <<EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.ipv4.ip_forward = 1
EOF
sudo sysctl --system
  1. 确保时间同步：
bash复制sudo apt -y install ntpdate
ntpdate ntp.aliyun.com
  1. 安装常用工具：
bash复制sudo apt update
sudo apt install -y vim lrzsz unzip wget net-tools tree bash-completion telnet

3. Docker安装与配置

3.1 Docker版本选择

由于Kubernetes 1.23是最后一个官方支持Docker的版本，我们需要特别注意Docker版本的选择。经过测试，Docker 20.10.14与Kubernetes 1.23的兼容性最佳。

安装步骤如下：

  1. 卸载旧版本Docker（如果有）：
bash复制for pkg in docker.io docker-doc docker-compose docker-compose-v2 podman-docker containerd runc; do 
    sudo apt-get remove $pkg
done
  1. 安装依赖包：
bash复制sudo apt-get -y install ca-certificates curl gnupg lsb-release
  1. 添加Docker官方GPG密钥：
bash复制curl -fsSL http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -
  1. 添加Docker软件源：
bash复制sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"
  1. 安装特定版本的Docker：
bash复制sudo apt install docker-ce=5:20.10.14~3-0~ubuntu-jammy \
    docker-ce-cli=5:20.10.14~3-0~ubuntu-jammy \
    containerd.io -y

3.2 Docker优化配置

为了提高Docker的性能和稳定性，我们需要进行一些优化配置：

  1. 配置Docker镜像加速器：
bash复制sudo mkdir -p /etc/docker
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "registry-mirrors": [
    "https://0c105db5188026850f80c001def654a0.mirror.swr.myhuaweicloud.com",
    "https://5tqw56kt.mirror.aliyuncs.com"
  ],
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "log-driver": "json-file",
  "log-opts": {
    "max-size": "100m"
  },
  "storage-driver": "overlay2"
}
EOF
  1. 重启Docker使配置生效：
bash复制sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker
sudo systemctl enable docker
  1. 将当前用户加入docker组（避免每次使用sudo）：
bash复制sudo usermod -aG docker $USER

注意：用户需要重新登录才能使组权限生效

4. Kubernetes组件安装

4.1 配置Kubernetes源

由于国内访问官方源较慢，我们使用阿里云的镜像源：

bash复制# 安装必要工具
sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl

# 添加GPG密钥
curl -fsSLo /usr/share/keyrings/kubernetes-archive-keyring.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/doc/apt-key.gpg

# 添加Kubernetes源
echo "deb [signed-by=/usr/share/keyrings/kubernetes-archive-keyring.gpg] https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/ kubernetes-xenial main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list

# 更新软件包索引
sudo apt-get update

4.2 安装Kubernetes组件

我们需要安装三个核心组件：

  • kubeadm：集群安装工具
  • kubelet：节点代理
  • kubectl：集群管理命令行工具
bash复制# 安装特定版本
sudo apt-get install -y kubelet=1.23.0-00 kubeadm=1.23.0-00 kubectl=1.23.0-00

# 锁定版本，防止意外升级
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl docker docker-ce docker-ce-cli

# 验证版本
kubelet --version
kubeadm version
kubectl version --client

4.3 初始化Master节点

  1. 生成初始化配置文件：
bash复制kubeadm config print init-defaults > init-config.yaml
  1. 修改配置文件：
yaml复制apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta3
bootstrapTokens:
- groups:
  - system:bootstrappers:kubeadm:default-node-token
  token: abcdef.0123456789abcdef
  ttl: 24h0m0s
  usages:
  - signing
  - authentication
kind: InitConfiguration
localAPIEndpoint:
  advertiseAddress: 192.168.183.4  # 修改为master节点IP
  bindPort: 6443
nodeRegistration:
  criSocket: /var/run/dockershim.sock
  imagePullPolicy: IfNotPresent
  name: master
  taints: null
---
apiServer:
  timeoutForControlPlane: 4m0s
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta3
certificatesDir: /etc/kubernetes/pki
clusterName: kubernetes
controllerManager: {}
dns: {}
etcd:
  local:
    dataDir: /var/lib/etcd
imageRepository: registry.aliyuncs.com/google_containers  # 使用国内镜像源
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: 1.23.0
networking:
  dnsDomain: cluster.local
  serviceSubnet: 10.96.0.0/12
  podSubnet: 10.244.0.0/16  # 与flannel网络插件匹配
scheduler: {}
  1. 拉取所需镜像（可选，如果网络通畅可以跳过）：
bash复制kubeadm config images pull --config=init-config.yaml
  1. 初始化集群：
bash复制sudo kubeadm init --config=init-config.yaml

初始化成功后，会输出加入集群的命令，类似：

bash复制kubeadm join 192.168.183.4:6443 --token abcdef.0123456789abcdef \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:3da189f0dae13af003293308bd0581d9919ba7cd18acd5af67f61ef835868890
  1. 配置kubectl：
bash复制mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

5. Worker节点加入集群

在每个Worker节点上执行Master节点初始化时输出的join命令：

bash复制kubeadm join 192.168.183.4:6443 --token abcdef.0123456789abcdef \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:3da189f0dae13af003293308bd0581d9919ba7cd18acd5af67f61ef835868890

在Master节点上验证节点状态：

bash复制kubectl get nodes

此时节点状态应为NotReady，因为尚未安装网络插件。

6. 网络插件安装与配置

6.1 安装Flannel网络插件

Flannel是一个简单可靠的Kubernetes网络解决方案，我们选择它是因为：

  1. 配置简单，易于维护
  2. 社区支持良好
  3. 性能满足大多数场景需求

安装步骤：

  1. 下载flannel配置文件：
bash复制wget https://raw.githubusercontent.com/flannel-io/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
  1. 修改配置文件中的网络参数（确保与init-config.yaml中的podSubnet一致）：
yaml复制net-conf.json: |
  {
    "Network": "10.244.0.0/16",
    "EnableNFTables": false,
    "Backend": {
      "Type": "vxlan"
    }
  }
  1. 应用配置：
bash复制kubectl apply -f kube-flannel.yml

6.2 验证网络状态

等待几分钟后，检查集群状态：

bash复制kubectl get nodes
kubectl get pods -n kube-flannel
kubectl get pods -n kube-system

所有节点状态应为Ready，且所有Pod都应处于Running状态。

7. 集群功能验证

7.1 部署测试应用

部署一个简单的Nginx应用来验证集群功能：

bash复制kubectl create deployment nginx --image=nginx
kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort

检查服务状态：

bash复制kubectl get svc nginx

访问测试：

bash复制curl http://<任意节点IP>:<NodePort>

7.2 启用kubectl自动补全

为了方便使用，可以启用kubectl命令自动补全：

bash复制echo 'source <(kubectl completion bash)' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

8. 安装KubePi管理面板

KubePi是一个轻量级的Kubernetes管理面板，提供可视化操作界面：

bash复制docker run --privileged -d --restart=unless-stopped -p 80:80 1panel/kubepi

访问http://<master节点IP>，使用默认凭据登录：

  • 用户名：admin
  • 密码：kubepi

首次登录后，导入Kubernetes配置：

bash复制cat ~/.kube/config

9. 常见问题与解决方案

9.1 节点NotReady状态

可能原因及解决方案：

  1. 网络插件未正确安装：重新应用flannel配置
  2. 防火墙阻止通信：检查并配置防火墙规则
  3. 节点资源不足：检查节点资源使用情况

9.2 Pod无法正常启动

排查步骤：

  1. 查看Pod描述信息：
bash复制kubectl describe pod <pod-name>
  1. 查看Pod日志：
bash复制kubectl logs <pod-name>
  1. 检查节点Docker服务状态

9.3 镜像拉取失败

解决方案：

  1. 检查镜像地址是否正确
  2. 配置正确的镜像加速器
  3. 手动拉取镜像到各个节点

10. 维护与升级建议

10.1 日常维护

  1. 定期备份关键配置：
bash复制# 备份etcd数据
sudo docker run --rm -v /var/lib/etcd:/var/lib/etcd -v $(pwd):/backup \
    k8s.gcr.io/etcd:3.5.1-0 etcdctl snapshot save /backup/etcd-snapshot-$(date +%Y%m%d).db \
    --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

# 备份kubeconfig
cp -r /etc/kubernetes /backup/kubernetes-$(date +%Y%m%d)
  1. 监控集群状态：
bash复制kubectl top nodes
kubectl get events --sort-by='.metadata.creationTimestamp'

10.2 升级注意事项

  1. 升级前务必备份所有关键数据
  2. 先升级kubeadm工具，再升级控制平面，最后升级节点
  3. 测试环境验证后再在生产环境执行升级
  4. 关注Kubernetes官方发布的已知问题和解决方案

通过以上步骤，我们成功在Ubuntu 22.04上部署了一个稳定可用的Kubernetes 1.23集群。这个配置适合中小型开发和测试环境使用。对于生产环境，建议考虑增加Master节点实现高可用，并根据工作负载特点调整节点资源配置和网络插件选择。

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数据安全防护实战：3R法则与存储设备延寿技巧
数据安全是信息技术领域的核心议题，涉及数据保护、备份与恢复等关键技术。其原理在于通过冗余存储和定期校验来预防数据丢失，技术价值体现在保障业务连续性和降低灾难恢复成本。典型应用场景包括企业服务器维护、个人电子设备管理等。针对存储介质老化、意外断电等常见风险，采用3R黄金法则（定期健康扫描、冗余备份策略、恢复演练）能有效提升数据安全性。结合SMART监控指标（如Reallocated Sectors Count）和跨平台工具（如Veeam Agent），可实现从预警到恢复的全链路防护。特别在节假日后等数据丢失高发期，这些方法能显著降低因硬件故障或人为操作导致的数据灾难风险。
Rust与AI协作：11天实现新语言编译器的技术突破
编译器作为编程语言的核心工具，其设计原理直接影响语言性能与开发者体验。现代编译器通常采用词法分析、语法分析、中间代码生成等阶段，其中LLVM等工具链的出现大幅降低了后端开发难度。Rust语言凭借所有权系统和零成本抽象等特性，成为系统级编程的热门选择。在实际工程中，AI辅助编程正改变传统开发模式，如Claude能自动生成样板代码和测试用例。本文展示的案例中，开发者结合Rust生态与AI协作，仅用11天完成10万行代码的编译器实现，创造了语言开发效率的新纪录。这种模式为编程语言创新提供了可复用的技术方案。
电力系统联合储能优化与Matlab实现
储能技术在电力系统中扮演着关键角色，特别是在高比例可再生能源接入的背景下。通过整合电池、飞轮和超级电容等异构储能设备，可以实现多时间尺度的功率平衡与电压调节。其核心原理在于利用不同储能设备的响应特性，如飞轮适用于高频功率波动，锂电池处理能量缺口。这种技术不仅能提升新能源消纳能力，还能优化电网运行经济性。在配电网改造中，联合储能系统可显著降低弃电率并缩短投资回收期。本文通过Matlab实现的多目标优化算法和Benders分解等方法，为电力工程师提供了实用的解决方案。
构网型储能技术与霍尔传感器在电力系统的应用
构网型储能（Grid-Forming Energy Storage）是电力系统中的新兴技术，能够自主建立电网电压和频率基准，具备无网自启动能力。其核心技术包括虚拟同步机（VSG）技术和基于dq坐标系的电压-无功控制算法，显著提升系统惯量支撑和电压调控精度。霍尔电流传感器作为关键监测设备，凭借非接触测量和高精度特性，在构网型储能系统中发挥重要作用。高精度闭环霍尔技术和故障电流快速响应能力，使其在新能源高占比电力系统中具有广泛应用。构网型储能与霍尔传感器的结合，为电力系统提供了更高效、更稳定的解决方案，适用于新能源场站调频、城市电网黑启动和工业园电能质量治理等场景。
使用kubeadm搭建生产级Kubernetes集群指南
容器编排技术是现代云原生架构的核心，Kubernetes作为行业标准解决方案，通过自动化部署、扩展和管理容器化应用，大幅提升了分布式系统的可靠性和可维护性。其工作原理基于声明式API和控制器模式，通过etcd存储集群状态，由kube-apiserver、kube-controller-manager等组件协同工作实现预期状态维护。kubeadm作为官方推荐的集群管理工具，简化了Kubernetes集群的初始化流程，特别适合中小规模生产环境部署。在实际应用中，结合Flannel、Calico等CNI插件可实现Pod网络通信，配合RBAC和NetworkPolicy等机制保障集群安全。本文以kubeadm为核心，详细演示从系统配置到集群验证的完整搭建过程，涵盖Docker运行时集成、高可用配置等关键实践。
Python基础算法练习：从调和级数到数学常数计算
算法是编程的核心基础，通过经典数学问题的Python实现可以深入理解循环控制、条件判断等编程基础概念。调和级数求和、交错序列计算等基础算法问题，不仅训练编程思维，还能帮助理解浮点数精度控制等工程实践要点。Python凭借其简洁语法和丰富数学库，特别适合实现各类数学计算和算法练习。本文通过调和级数、三角数倒数等具体案例，展示如何用Python实现数学常数近似计算，并讨论循环优化、精度控制等常见问题解决方案。这些基础算法练习对提升Python编程能力和算法思维很有帮助。
SpringBoot+Vue电子招投标系统开发实践
电子招投标系统是企业采购数字化转型的核心工具，基于RBAC权限模型和JWT认证保障系统安全。采用SpringBoot+Vue前后端分离架构，通过RESTful API实现高效数据交互，MySQL优化索引提升查询性能。系统实现了从项目创建、投标提交到评标公示的全流程管理，特别针对高并发场景设计了分布式锁解决方案。这种架构模式不仅适用于招投标场景，也可扩展至其他企业级应用开发，为Java全栈开发者提供了完整的技术实践参考。
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