Debian系统与Kubernetes的集成实践

一 环境准备与系统基线

• 节点基线：建议每个节点至少具备2 核 CPU、2 GB 内存、20 GB 磁盘，并确保节点间网络互通；操作系统建议使用Debian 12或更高版本。
• 主机名与解析：为各节点设置唯一主机名，并在所有节点的**/etc/hosts**中完成解析，便于集群内通信与排障。
• 关闭 Swap：Kubelet 要求关闭 Swap，执行：sudo swapoff -a，并在**/etc/fstab**中注释或移除 swap 条目，避免重启后恢复。
• 容器运行时：生产环境优先使用containerd；若使用 Docker，需确保其与 Kubernetes 版本兼容并正确配置 cgroup 驱动。
• 防火墙与端口：放行控制面与工作节点通信所需端口，例如6443（API Server）、10250（kubelet）等，避免节点 NotReady 或组件异常。

二 安装容器运行时与Kubernetes组件

• 安装 containerd（推荐）：
  • 安装与启用：sudo apt install -y containerd
  • 生成默认配置：sudo mkdir -p /etc/containerd & & containerd config default | sudo tee /etc/containerd/config.toml
  • 按需调整 cgroup 驱动（与 kubelet 保持一致，常见为 systemd），然后：sudo systemctl daemon-reload & & sudo systemctl enable --now containerd
• 安装 Docker（可选）：
  • 添加仓库并安装：sudo apt update & & sudo apt install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io
  • 启动与开机自启：sudo systemctl start docker & & sudo systemctl enable docker
• 添加 Kubernetes APT 仓库并安装组件：
  • 导入 GPG 与仓库（示例为 Debian 12 “bookworm”）：

    sudo apt update
    sudo apt install -y apt-transport-https ca-certificates curl gnupg
    curl -fsSL https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/kubernetes-archive-keyring.gpg
    echo "deb [signed-by=/usr/share/keyrings/kubernetes-archive-keyring.gpg] https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
    sudo apt update
    sudo apt install -y kubelet kubeadm kubectl
    sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl
    

  • 说明：Kubernetes 官方 APT 仓库当前仍使用发行代号xenial，在Debian 12上可用；安装后将 kubelet 设为开机自启：sudo systemctl enable --now kubelet。

三 初始化控制平面与网络插件

• 初始化控制平面（单主示例）：

  sudo kubeadm init \
    --apiserver-advertise-address <
      MASTER_IP>
       \
    --control-plane-endpoint <
      MASTER_IP>
      :6443 \
    --pod-network-cidr 10.244.0.0/16 \
    --service-cidr 10.100.0.0/16 \
    --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers
  

  • 常见参数说明：
    • –pod-network-cidr：与所选 CNI 插件规划保持一致（如 Flannel 常用10.244.0.0/16）。
    • –service-cidr：集群 Service 网段，避免与宿主机/内网网段冲突。
    • –image-repository：在受限网络环境下可指定国内镜像仓库以加速拉取。
• 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
  

• 安装 CNI 网络插件（二选一）：
  • Flannel：kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
  • Calico：kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml
• 验证：kubectl cluster-info、kubectl get nodes 应显示控制平面节点状态为Ready。

四 加入工作节点与日常运维

• 加入工作节点：在 Master 初始化完成后，使用输出的 kubeadm join ... 命令在各 Worker 上执行，例如：

  sudo kubeadm join <
      MASTER_IP>
      :6443 \
    --token <
      TOKEN>
       \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<
      HASH>
      
  

  加入成功后，回到 Master 执行 kubectl get nodes 查看节点状态。
• 节点管理与资源：
  • 使用节点标签进行调度：kubectl label node < node> disktype=ssd
  • 为工作负载设置资源请求/限制，提升稳定性与密度。
  • 如需 GPU：安装对应驱动与设备插件，并在 Pod 中请求 nvidia.com/gpu。
• 监控与可视化：
  • 部署 Prometheus + Grafana（可用 Operator/Helm），监控集群与应用指标。
  • 使用 Kubernetes Dashboard 或终端工具 K9s 进行日常巡检与快速排障。

五 常见问题与优化建议

• 节点 NotReady：优先检查Swap 是否彻底关闭、CNI 是否已安装并 Running、容器运行时是否就绪、以及防火墙/安全组端口是否放行。
• 镜像拉取失败：在受限网络中使用 --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers 或配置私有镜像仓库/镜像代理。
• 版本与兼容性：保持 kubelet/kubeadm/kubectl 版本一致；选择与 Kubernetes 版本匹配的 containerd/Docker 版本。
• 生产建议：
  • 采用多控制平面与高可用拓扑（如 kubeadm HA）。
  • 启用 RBAC、网络策略、Pod 安全准入与审计日志。
  • 使用 Helm 管理常用应用与组件，结合 GitOps 流程进行交付与回滚。
  • 定期升级集群与节点组件，遵循官方支持周期。

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