02 K8S 环境准备及基础优化

2.1 环境准备

主机名	IP 地址	操作系统	硬件配置
master34	192.168.0.34	Ubuntu 22.04 LTS	2C+，4G+，50G+
worker35	192.168.0.35	Ubuntu 22.04 LTS	2C+，4G+，50G+
worker36	192.168.0.36	Ubuntu 22.04 LTS	2C+，4G+，50G+

💡 部署 K8S 集群建议使用 root 用户操作。

2.2 Linux 基础优化

1）关闭 swap 分区

# 临时关闭，服务器重启后配置失效
swapoff -a && sysctl -w vm.swappiness=0

# 基于配置文件关闭，重启后依旧有效
sed -ri '/^[^#]*swap/s@^@#@' /etc/fstab

2）确保各个节点 MAC 地址或 product_uuid 唯一

apt install net-tools

# 查看 MAC 地址（三节点必须互不相同）
root@master34:~# ifconfig ens33 | grep ether | awk '{print $2}'
00:0c:29:75:d7:32
root@worker35:~# ifconfig ens33 | grep ether | awk '{print $2}'
00:0c:29:4f:55:b8
root@worker36:~# ifconfig ens33 | grep ether | awk '{print $2}'
00:0c:29:ad:6c:49

# 查看 product_uuid（同样必须唯一）
root@master34:~# cat /sys/class/dmi/id/product_uuid
0c9a4d56-ca43-c602-d605-08769975d732
root@worker35:~# cat /sys/class/dmi/id/product_uuid
93d54d56-9cba-7fda-1a34-1fdc894f55b8
root@worker36:~# cat /sys/class/dmi/id/product_uuid
b1b24d56-9a26-b448-33f8-b1dc15ad6c49

📚 温馨提示：一般来讲，硬件设备会拥有唯一的地址，但有些虚拟机的地址可能会重复。Kubernetes 使用这些值来唯一确定集群中的节点，如果这些值在每个节点上不唯一，可能会导致安装失败。

3）检查网络节点是否互通

简而言之，就是检查 K8S 集群各节点是否互通，可以使用 ping 命令来测试：

ping baidu.com -c 10

4）允许 iptables 检查桥接流量

cat <<EOF | tee /etc/modules-load.d/k8s.conf
br_netfilter
EOF

cat <<EOF | tee /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.ipv4.ip_forward = 1
EOF

sysctl --system

5）检查端口是否被占用

参考链接：K8S 官方文档 - 端口与协议

对照官方端口表，检查 master 节点和 worker 节点的各组件端口是否被占用。

6）Linux 内核优化

cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf <<'EOF'
net.ipv4.ip_forward = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6 = 1
fs.may_detach_mounts = 1
vm.overcommit_memory=1
vm.panic_on_oom=0
fs.inotify.max_user_watches=89100
fs.file-max=52706963
fs.nr_open=52706963
net.netfilter.nf_conntrack_max=2310720
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 600
net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 3
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl =15
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 36000
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_max_orphans = 327680
net.ipv4.tcp_orphan_retries = 3
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 16384
net.ipv4.ip_conntrack_max = 65536
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 16384
net.ipv4.tcp_timestamps = 0
net.core.somaxconn = 16384
EOF

# 加载所有系统级的内核参数配置文件，并立即生效
sysctl --system

2.3 安装 ipvsadm 以实现 kube-proxy 的负载均衡

1）安装 ipvsadm 等相关工具

apt -y install ipvsadm ipset sysstat conntrack

2）所有节点创建开机自动加载的模块配置文件

cat > /etc/modules-load.d/ipvs.conf << 'EOF'
ip_vs
ip_vs_lc
ip_vs_wlc
ip_vs_rr
ip_vs_wrr
ip_vs_lblc
ip_vs_lblcr
ip_vs_dh
ip_vs_sh
ip_vs_fo
ip_vs_nq
ip_vs_sed
ip_vs_ftp
ip_vs_sh
nf_conntrack
ip_tables
ip_set
xt_set
ipt_set
ipt_rpfilter
ipt_REJECT
ipip
EOF

2.4 安装 docker 环境

1）安装 docker

wget http://192.168.14.253/Resources/Docker/scripts/lsyedu-autoinstall-docker-docker-compose.tar.gz
tar xf lsyedu-autoinstall-docker-docker-compose.tar.gz
./install-docker.sh i

2）检查 cgroup 驱动是否是 systemd

root@master231:~# docker info | grep "Cgroup Driver:"
 Cgroup Driver: systemd
root@worker232:~# docker info | grep "Cgroup Driver:"
 Cgroup Driver: systemd
root@worker233:~# docker info | grep "Cgroup Driver:"
 Cgroup Driver: systemd

2.5 所有节点安装 kubeadm、kubelet、kubectl

1）软件包说明

软件包	形象比喻	作用
kubeadm	盖房子（一次性）	用来初始化 K8S 集群的工具
kubelet	看房子（长期运行）	底层用到了静态 Pod 技术启动 master 组件及 Pod 生命周期管理
kubectl	管房子（发号施令）	用来与 K8S 集群通信的命令行工具

⚠️ kubeadm 不能帮你安装或者管理 kubelet 或 kubectl，所以你需要确保它们与通过 kubeadm 安装的控制平面（master）的版本相匹配，否则存在版本偏差风险，可能导致预料之外的错误。控制平面与 kubelet 相差一个次要版本是支持的，但 kubelet 的版本不可以超过 API SERVER 的版本（例如 1.7.0 的 kubelet 可以兼容 1.8.0 的 API SERVER，反之则不可以）。

2）K8S 所有节点配置软件源

apt-get update && apt-get install -y apt-transport-https
curl https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/doc/apt-key.gpg | apt-key add -
cat <<EOF >/etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
deb https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/ kubernetes-xenial main
EOF
apt-get update

3）查看当前环境支持的 K8S 版本

root@master231:~# apt-cache madison kubeadm
   kubeadm |  1.28.2-00 | https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt kubernetes-xenial/main amd64 Packages
   kubeadm |  1.28.1-00 | https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt kubernetes-xenial/main amd64 Packages
   kubeadm |  1.28.0-00 | https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt kubernetes-xenial/main amd64 Packages
   ...
   kubeadm | 1.23.17-00 | https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt kubernetes-xenial/main amd64 Packages
   kubeadm | 1.23.16-00 | https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt kubernetes-xenial/main amd64 Packages
   ...

4）所有节点安装 kubelet、kubeadm、kubectl

apt-get -y install kubelet=1.23.17-00 kubeadm=1.23.17-00 kubectl=1.23.17-00

📦 离线安装方式：软件包已打包好放在 nginx 站点目录，可跳过上面 2~4 步：

wget http://192.168.14.253/Resources/Kubernetes/K8S%20Cluster/kubeadm/softwares/lsyedu-kubeadm-kubectl-kubelet-1.23.17.tar.gz
tar xf lsyedu-kubeadm-kubectl-kubelet-1.23.17.tar.gz
dpkg -i *.deb

✅ 彩蛋：Ubuntu 打包软件

root@worker35:~# cd /var/cache/apt/archives
root@worker35:/var/cache/apt/archives# ls -1 *.deb | xargs tar zcf lsyedu-kubeadm-kubectl-kubelet-1.23.17.tar.gz
root@worker35:/var/cache/apt/archives# tar tf lsyedu-kubeadm-kubectl-kubelet-1.23.17.tar.gz
apt-transport-https_2.4.14_all.deb
conntrack_1%3a1.4.6-2build2_amd64.deb
cri-tools_1.26.0-00_amd64.deb
ebtables_2.0.11-4build2_amd64.deb
kubeadm_1.23.17-00_amd64.deb
kubectl_1.23.17-00_amd64.deb
kubelet_1.23.17-00_amd64.deb
kubernetes-cni_1.2.0-00_amd64.deb
socat_1.7.4.1-3ubuntu4_amd64.deb

5）检查各组件版本

参考链接：安装 kubectl

root@master34:~# kubeadm version
kubeadm version: &version.Info{Major:"1", Minor:"23", GitVersion:"v1.23.17", GitCommit:"953be8927218ec8067e1af2641e540238ffd7576", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2023-02-22T13:33:14Z", GoVersion:"go1.19.6", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}

root@master34:~# kubectl version
Client Version: version.Info{Major:"1", Minor:"23", GitVersion:"v1.23.17", GitCommit:"953be8927218ec8067e1af2641e540238ffd7576", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2023-02-22T13:34:27Z", GoVersion:"go1.19.6", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}
The connection to the server localhost:8080 was refused - did you specify the right host or port?

root@master34:~# kubelet --version
Kubernetes v1.23.17

💡 此时 kubectl version 报 localhost:8080 refused 是正常现象：集群尚未初始化，kubectl 还没有可连接的 API Server，完成后续集群初始化后即恢复。worker232、worker233 验证输出与上面一致（均为 v1.23.17）。

2.6 时区优化及快照

1）检查时区

ln -svf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime
ll /etc/localtime

# 以 RFC 2822 格式显示当前时间和时区
date -R
Tue, 06 Jan 2026 10:40:14 +0800

2）验证 CPU 核心数

root@master34:~# lscpu | grep ^CPU\(s\)
CPU(s): 2
root@worker34:~# lscpu | grep ^CPU\(s\)
CPU(s): 2
root@worker34:~# lscpu | grep ^CPU\(s\)
CPU(s): 2

3）重启操作系统

reboot

4）验证加载的模块

lsmod | grep --color=auto -e ip_vs -e nf_conntrack
free -h

以 master34 为例（worker35、worker36 输出一致）：

nf_conntrack_netlink    49152  0
nfnetlink              20480  5 nft_compat,nf_conntrack_netlink,nf_tables,ip_set
ip_vs_ftp              16384  0
nf_nat                 49152  3 nft_chain_nat,xt_MASQUERADE,ip_vs_ftp
ip_vs_sed              16384  0
ip_vs_nq               16384  0
ip_vs_fo               16384  0
ip_vs_sh               16384  0
ip_vs_dh               16384  0
ip_vs_lblcr            16384  0
ip_vs_lblc             16384  0
ip_vs_wrr              16384  0
ip_vs_rr               16384  0
ip_vs_wlc              16384  0
ip_vs_lc               16384  0
ip_vs                 176128  24 ip_vs_wlc,ip_vs_rr,ip_vs_dh,ip_vs_lblcr,ip_vs_sh,ip_vs_fo,ip_vs_nq,ip_vs_lblc,ip_vs_wrr,ip_vs_lc,ip_vs_sed,ip_vs_ftp
nf_conntrack          172032  5 xt_conntrack,nf_nat,nf_conntrack_netlink,xt_MASQUERADE,ip_vs
nf_defrag_ipv6         24576  2 nf_conntrack,ip_vs
nf_defrag_ipv4         16384  1 nf_conntrack
libcrc32c              16384  6 nf_conntrack,nf_nat,btrfs,nf_tables,raid456,ip_vs

root@master34:~# free -h
               total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           3.8Gi       336Mi       3.0Gi       1.0Mi       420Mi       3.2Gi
Swap:             0B          0B          0B

📚 温馨提示：Linux kernel 4.19+ 版本已经将之前的 nf_conntrack_ipv4 模块更名为 nf_conntrack 模块哟~

5）关机拍快照

关机并拍摄快照，建议快照名称：k8s基础优化环境准备就绪

什么是k8s

参考官网链接：https://kubernetes.io/zh-cn/
kubernetes：用于自动部署、扩缩和管理容器化应用程序的开源系统

它将组成应用程序的容器组合成逻辑单元，以便于管理和服务发现
云上的k8s：华为云：CCE；阿里云：ACK；腾讯云：TKE；亚马逊云：EKS；Ucloud：Uk8s
k8s生态：kubesphere，rancher，kuboard等

k8s架构

master｜control plane相当于一个控制面板
-- etcd：数据库，主要用于存储k8s集群数据，端口：2379
-- api-server：k8s集群的控制访问入口，端口：6443
-- scheduler：调度器，负责调度的相关工作
-- controller manager：负责维护k8s集群的状态
slave ｜worker工作者
-- kubelet：负责pod生命周期及worker节点状态监控并周期性的上报给api-server
-- kube-proxy：负责代理pod请求，实现集群内部或集群外部的负载均衡和服务发现
CNI：容器网络接口------主要负责k8s集群worker节点的pod网络通信
-- flannel、calico、canal、cilium

k8s常用资源介绍

pods：一组容器的集合。所有容器默认共享网络名称空间，也可以基于存储卷的方式实现数据共享
replicationcontroller：副本控制器。基于标签控制指定pod副本数量始终存活（官方已弃用）
replicaset：副本集。基于标签控制指定pod副本数量始终存活，比rc更轻量级
deployment：部署控制器。用于部署服务，支持声明式更新。底层控制pod副本数量是基于rs实现
statefulset：状态控制器。用于部署有状态服务。可以为每个pod副本提供独立存储，网络表示
daemonset：守护进程控制器。可以让每个工作节点有且只有一个pod运行
jobs：一次性控制器。可以执行一次性任务
cronjobs：周期性控制器。底层基于jobs控制器实现
configmaps：配置管理。主要用来存储k8s应用的配置信息
secrets：存储敏感数据。会将数据基于base64编码
namespaces：名称空间。用来隔离k8s集群资源
services：服务。用来代理pod请求，底层基于标签关联pod。相当于四层代理
ingress：相当于七层代理，底层需要调用svc资源
persistentvolume：存储卷。底层关联后端的存储系统
storageclass：存储类。可以实现自动管理pv
persistentvolumeclaim：存储卷声明，底层会自动关联相应的pv或sc
horizontalpodautosale：水平pod伸缩。实现pod自动伸缩功能
endpoint：关联后端的ip地址，一般和svc共同使用，比如映射内网ip地址
serviceaccout：服务账号。一般是pod用来进行身份认证的
role：命名空间内权限
clusterrole：集群全局权限
rolebinding：把role绑定给用户/sa
clusterrolebinding：把clusterrole绑定给用户/sa
networkpolicy：给pod添加防火墙
endpointslice：endopoints升级版，大规模用
limitrange：命名空间资源限制
resourcequota：命名空间资源配额
event：获取集群事件
node：集群的节点
componentstatus：用于查看k8s核心控制平面组件的健康状态

附加组件

helm
traefik
coredns
dashboard
kuboard
prometheus
elasticstack
rook ......

k8s网络类型

k8s中有三种网络类型：
-- 物理机网络：真实的机器ip
-- pod网络：给每个pod分配的虚拟ip
-- service网络：固定的ip

k8s集群部署方式

-- kubeadm
-- 二进制
-- 第三方组件
（1）kubesphere
（2）rancher
（3）kuboard
（4）kubeasz
（5）云产品： ACK、CCE、TKE、EKS、UK8S
（6）其他：minikube、kind

2026年7月

k8s-02-环境准备及优化