Kubernetes 1.20.11集群部署与优化指南-开发者社区

1. 环境准备与前置条件检查

在开始部署Kubernetes 1.20.11集群之前，我们需要确保所有节点满足基本要求。我建议使用CentOS 7.9或Ubuntu 20.04 LTS作为基础操作系统，这两个版本在社区支持度和稳定性方面都有良好表现。

1.1 系统要求与配置

每个节点至少需要：

2核CPU（生产环境建议4核以上）
2GB内存（控制平面节点建议4GB以上）
20GB磁盘空间
唯一的主机名、MAC地址和product_uuid
禁用swap分区（Kubernetes 1.20+强制要求）

执行以下命令进行基础配置：

# 设置主机名（在各节点分别执行） hostnamectl set-hostname k8s-master # 主节点 hostnamectl set-hostname k8s-node1 # 工作节点1 # 关闭防火墙 systemctl stop firewalld systemctl disable firewalld # 禁用SELinux setenforce 0 sed -i 's/^SELINUX=enforcing$/SELINUX=permissive/' /etc/selinux/config # 关闭swap swapoff -a sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab

1.2 网络与内核参数调优

Kubernetes对网络和内核参数有特定要求，需要调整以下参数：

cat <<EOF | sudo 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

注意：如果遇到"bridge-nf-call"参数报错，需要先加载br_netfilter模块：modprobe br_netfilter

1.3 容器运行时安装

Kubernetes 1.20开始逐步弃用对Docker的直接支持，推荐使用containerd作为容器运行时。以下是安装步骤：

# 安装containerd yum install -y containerd.io # 生成默认配置 containerd config default > /etc/containerd/config.toml # 修改配置启用SystemdCgroup sed -i 's/SystemdCgroup = false/SystemdCgroup = true/' /etc/containerd/config.toml # 启动并设置开机自启 systemctl restart containerd systemctl enable containerd

2. kubeadm工具安装与配置

2.1 配置Kubernetes仓库

添加Kubernetes官方仓库：

cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo [kubernetes] name=Kubernetes baseurl=https://packages.cloud.google.com/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64 enabled=1 gpgcheck=1 repo_gpgcheck=1 gpgkey=https://packages.cloud.google.com/yum/doc/yum-key.gpg https://packages.cloud.google.com/yum/doc/rpm-package-key.gpg EOF

2.2 安装kubeadm、kubelet和kubectl

指定安装1.20.11版本：

yum install -y kubelet-1.20.11 kubeadm-1.20.11 kubectl-1.20.11 --disableexcludes=kubernetes # 设置kubelet开机启动（先不要启动，等初始化完成） systemctl enable kubelet

2.3 配置kubeadm初始化文件

创建kubeadm-config.yaml配置文件：

apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2 kind: ClusterConfiguration kubernetesVersion: 1.20.11 controlPlaneEndpoint: "k8s-master:6443" networking: podSubnet: "10.244.0.0/16" # 为Flannel网络插件准备 serviceSubnet: "10.96.0.0/12" apiServer: extraArgs: runtime-config: "apps/v1=true" controllerManager: {} scheduler: {}

3. 集群初始化与节点加入

3.1 主节点初始化

执行初始化命令：

kubeadm init --config=kubeadm-config.yaml --upload-certs | tee kubeadm-init.log

初始化成功后，按照提示配置kubectl：

mkdir -p $HOME/.kube sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

保存节点加入命令（后面工作节点会用到）：

kubeadm token create --print-join-command > join-command.sh

3.2 工作节点加入集群

在工作节点上执行主节点生成的加入命令：

# 示例命令（实际使用主节点生成的命令） kubeadm join k8s-master:6443 --token abcdef.0123456789abcdef \ --discovery-token-ca-cert-hash sha256:0123456789abcdef0123456789abcdef0123456789abcdef0123456789abcdef

验证节点状态：

kubectl get nodes -o wide

常见问题：如果节点长时间处于NotReady状态，通常是网络插件未安装或容器镜像拉取失败导致。

4. 网络插件安装与集群验证

4.1 安装Flannel网络插件

Kubernetes 1.20.11推荐使用Flannel v0.13.0：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/v0.13.0/Documentation/kube-flannel.yml

检查网络组件状态：

kubectl get pods -n kube-system -l app=flannel

4.2 集群功能验证

部署测试应用验证集群功能：

kubectl create deployment nginx --image=nginx:1.19 kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort kubectl get svc nginx

访问测试：

curl http://<任意节点IP>:<NodePort>

4.3 核心组件状态检查

检查所有系统Pod状态：

kubectl get pods -n kube-system

常见问题排查命令：

# 查看组件日志 journalctl -u kubelet -f kubectl logs <pod-name> -n kube-system # 检查证书有效期 kubeadm alpha certs check-expiration

5. 生产环境优化建议

5.1 证书管理

Kubernetes默认证书有效期为1年，建议提前续期：

kubeadm alpha certs renew all

5.2 高可用配置

生产环境建议配置多控制平面节点：

# 在其他控制平面节点执行 kubeadm join k8s-master:6443 --token ... \ --discovery-token-ca-cert-hash ... \ --control-plane --certificate-key ...

5.3 资源限制与调度优化

配置kubelet资源预留（/var/lib/kubelet/config.yaml）：

apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1 kind: KubeletConfiguration evictionHard: memory.available: "500Mi" nodefs.available: "10%" systemReserved: cpu: "500m" memory: "500Mi"

5.4 监控与日志方案

部署基础监控组件：

# 安装Metrics Server kubectl apply -f https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/components.yaml # 验证监控数据 kubectl top nodes kubectl top pods

6. 版本特定注意事项

Kubernetes 1.20版本有几个重要变化需要特别注意：

Docker支持弃用：虽然仍能使用Docker作为运行时，但会收到警告，建议迁移到containerd
API变化：
- 移除了extensions/v1beta1, apps/v1beta1和apps/v1beta2 API
- 默认启用EndpointSlice
kubeadm变化：
- 默认使用control-plane标签而非master
- 改进了证书管理机制

回滚到旧版本的方法：

kubeadm reset yum remove kubelet kubeadm kubectl # 然后安装特定旧版本

我在实际部署中发现，1.20.11版本对ARM架构的支持有所改进，但在某些旧硬件上可能需要额外配置内核参数。另外，这个版本对IPv6的支持还不够完善，如果网络环境中有IPv6，建议暂时禁用以避免意外问题。

Kubernetes 1.20.11集群部署与优化指南