深度解析Kubernetes集群搭建、配置与安全实践

小编有话说：我们深入探讨了Kubernetes（K8s）集群的搭建与配置，涵盖了etcd键值数据库的用途、京东云舰JDOS KMS服务的数据加密保护，以及服务器配置和选购建议。我们还详细介绍了如何实现高可用K8s集群，包括硬件选择、环境配置和组件安装。文章强调了Kubernetes网络架构的重要性，并分享了GitLab和Jenkins在K8s中的部署经验。掌握这些关键知识，将有助于您在容器化运维领域迈出坚实的步伐。

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1、etcd：etcd是一个兼具一致性和高可用性的键值数据库，它可以作为保存Kubernetes所有集群数据的后台数据库（例如Pod的数量、状态、命名空间等）、API对象和服务发现细节，在生产级k8s环境中，etcd通常会以集群的形式存在，出于安全考虑，它仅能从API服务器访问，etcd也是Kubernetes生态系统中的关键应用，关于etcd的详细信息，可以参考 *** 文档。

2、京东云舰的JDOS KMS服务：在K8S集群中，该服务为敏感数据提供了强大的加密保护，密钥管理服务（KMS）通过驱动和插件形式，为Secret和Configmap提供加密，确保数据安全，用户可以根据需求选择自定义插件，例如gRPC服务器或云服务商提供的服务，KMS服务分为V1和V2两个版本，本文将以V1版本为例进行演示。

3、服务器配置建议：建议使用一台内存为4GB的服务器运行K8s，另一台内存同样为4GB的服务器作为基础设施，为了便于安装各种软件，强烈推荐购买非大陆服务器，作者目前主要使用的是野草云，其网络环境畅通、价格合理、性能稳定。

4、高可用K8S集群搭建：涉及硬件选择、环境配置、K8S组件安装和运维策略等多个步骤，硬件选型包括4台支持aarch64架构CPU的服务器、Bitmain 1684计算卡和Kylin Linux Advanced Server V10操作系统，环境配置主要涉及硬盘挂载、Bitmain TPU驱动安装、NFS配置和Docker安装等。

5、服务器选购建议：根据个人预算购买即可，vCenter HA cluster建议至少三台服务器，这样可以在一台主机维护或出现问题时，另一台主机能够立即接管，K8s可以在vcenter中通过虚拟机实现，这样的好处是，未来有需求时，可以轻松地将更多服务器添加到vcenter中，以扩展CPU或存储能力。

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1、在公网环境中，由于K8s节点之间需要通信，因此需要开放一些端口，这些端口配置可以直接在腾讯云控制台中设置，以下是官网推荐的master节点端口配置，您可以在腾讯云服务器的防火墙中配置相应的端口，并限制来源，只允许node节点访问，同理，以下是官网推荐的node节点端口配置。

2、服务器配置建议：建议使用一台内存为4GB的服务器运行K8s，另一台内存同样为4GB的服务器作为基础设施，为了便于安装各种软件，强烈推荐购买非大陆服务器，作者目前主要使用的是野草云，其网络环境畅通、价格合理、性能稳定。

3、Master节点配置：两台master节点的配置相同，配置中声明了后端代理的两个master节点服务器，并指定了haproxy运行的端口为16443等，16443端口是集群的入口，启动和检查两台master节点，确保它们都已启动，由于Kubernetes默认的容器运行时为Docker，因此需要先安装Docker。

4、服务器选购建议：根据个人预算购买即可，vCenter HA cluster建议至少三台服务器，这样可以在一台主机维护或出现问题时，另一台主机能够立即接管，K8s可以在vcenter中通过虚拟机实现，这样的好处是，未来有需求时，可以轻松地将更多服务器添加到vcenter中，以扩展CPU或存储能力。

5、服务器配置检查：至少需要两台服务器，主节点（master）和从节点（node）不应在同一台服务器上，以避免IP冲突错误，推荐的服务器规格是2核CPU和4GB内存以上，确认Linux系统版本：已知Centos 9系统使用sealer 3安装K8S-215版本可成功，但低版本如Centos 3可能会失败，因为存在兼容性问题。

k8s架构与组件详解

1、Kubernetes系统设计遵循客户端-服务器（C-S）架构，即图中API服务器与其他组件的交互，在生产环境中，通常会部署多个Master节点以实现K8s系统服务的高可用性，K8s集群至少有一个工作节点，节点上运行K8s管理的容器化应用。

2、理解Kubernetes的网络架构，尤其是Pods、Services和Ingress，对于构建和维护在Kubernetes集群上的服务至关重要，Gemfield团队在将越来越多的服务迁移到Kubernetes集群后，通过阅读Medium上的三篇文章，对Kubernetes的网络架构有了更深入的理解，以下是对Kubernetes网络关键组件的总结。

3、Kubernetes集群服务器主要分为两类角色：master和node，API Server是Kubernetes的网关，所有指令请求都必须经过API Server，Scheduler是调度器，根据调度算法将请求资源调度到某个node节点，Controller是控制器，负责维护Kubernetes资源对象，etcd是分布式存储组件，用于存储资源对象。

4、服务器配置建议：建议使用一台内存为4GB的服务器运行K8s，另一台内存同样为4GB的服务器作为基础设施，为了便于安装各种软件，强烈推荐购买非大陆服务器，作者目前主要使用的是野草云，其网络环境畅通、价格合理、性能稳定。

5、高可用性和灾难恢复是Kubernetes的重要特性，通过集群配置的高可用性和备份策略，可以确保在面临各种问题时服务仍能正常运行，监控和日志管理则是确保集群健康和性能的关键，通过集成的工具和策略，管理员能够实时监控资源和诊断问题。

6、Kubernetes（K8s）以自动化容器操作为核心，构建了强大的运维平台，它致力于实现两地三中心的高可用架构，包括本地生产中心、灾备中心和异地备份，以解决数据一致性问题，Kubernetes的etcd组件作为服务发现存储，具备Zookeeper和doozer的特性，支持四层服务发现，如基于TCP的DNS服务。

使用k8s搭建一个小巧但健全的cicd系统

1、部署服务无需运行在容器内，不会影响GitLab的CICD流程，通过Kubernetes安装GitLab，并未使用持久化存储，如需使用持久化存储，可以参考Prometheus搭建的相关文章，创建命名空间、部署服务（Redis、Postgresql、GitLab核心程序）并进行配置，使用第三方镜像仓库替代 *** 仓库，部署完成后，检查Pod和Svc的运行状况。

2、businesspod：通过Jenkins CI/CD部署的业务Pod，jenkinsagentpod：在Kubernetes集群的一个namespace中的Pod，作为一个agent，与Jenkins Server进行通信，其目的是管理在Kubernetes集群中部署的服务，即CD（Continuous Deployment），该agent的管理由Jenkins Server通过Kubernetes API Server的接口在namespace为jenkins的空间内创建，见标注1。

3、配置Jenkins与Kubernetes连接：在Jenkins的“系统管理”->“节点管理”中添加Kubernetes连接，开发共享库：定义共享库项目结构，包括resources、src和vars目录，在vars目录下，定义共享库的入口，在resources目录下创建podTemplate.yml文件，用于定义Kubernetes Pod的模板。