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## 14.1 使用 kubeadm 部署 Kubernetes
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`kubeadm` 提供了 `kubeadm init` 以及 `kubeadm join` 这两个命令，作为快速创建 `Kubernetes` 集群的常用工具。
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> **版本说明**：Kubernetes 版本更新较快 (约每 4 个月一个新版本)，本文档基于 Kubernetes 1.36 编写。更完整的安装和兼容性说明请以 [Kubernetes 官方 kubeadm 文档](https://kubernetes.io/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/install-kubeadm/) 和 [containerd 官方文档](https://containerd.io/docs/) 为准。
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### 14.1.1 安装 containerd
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参考[安装 Docker](../03_install/README.md) 一节添加 apt/yum 源，之后执行如下命令。
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```bash
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# debian 系
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$ sudo apt install containerd.io
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# rhel 系
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$ sudo yum install containerd.io
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```
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### 14.1.2 配置 containerd
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先生成默认配置文件，然后只调整与 kubeadm 相关的关键项：
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```bash
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$ sudo mkdir -p /etc/containerd
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$ containerd config default | sudo tee /etc/containerd/config.toml > /dev/null
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```
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打开 `/etc/containerd/config.toml`，确认 `runc` 选项使用 `systemd` cgroup 驱动：
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```toml
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# containerd 2.x（当前默认版本）
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[plugins."io.containerd.cri.v1.runtime".containerd.runtimes.runc.options]
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SystemdCgroup = true
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# containerd 1.x（旧版本）使用以下路径，2.x 亦兼容
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# [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.runtimes.runc.options]
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# SystemdCgroup = true
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```
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> **提示**：`containerd config default` 生成的默认配置会自动使用当前版本的正确路径。如果你使用的是 containerd 2.x，配置中的插件路径将以 `io.containerd.cri.v1.runtime` 开头；如果仍在使用 1.x，则为 `io.containerd.grpc.v1.cri`。
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默认配置里的其它内容通常可以保持不变。修改完成后重启 containerd：
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```bash
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$ sudo systemctl restart containerd
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```
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### 14.1.3 安装 **kubelet**、**kubeadm**、**kubectl**、**cri-tools**、**kubernetes-cni**
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需要在每台机器上安装以下的软件包：
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#### Ubuntu/Debian
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```bash
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$ K8S_MINOR="v1.36"
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$ sudo apt-get update
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$ sudo apt-get install -y ca-certificates curl gpg
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$ sudo install -m 0755 -d /etc/apt/keyrings
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$ curl -fsSL "https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/${K8S_MINOR}/deb/Release.key" | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg
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$ sudo chmod a+r /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg
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$ echo "deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg] https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/${K8S_MINOR}/deb/ /" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list > /dev/null
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$ sudo apt-get update
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$ sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl cri-tools kubernetes-cni
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$ sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl
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```
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#### CentOS/Fedora
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```bash
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$ K8S_MINOR="v1.36"
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$ cat <<EOF | sudo tee /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
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[kubernetes]
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name=Kubernetes
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baseurl=https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/${K8S_MINOR}/rpm/
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enabled=1
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gpgcheck=1
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repo_gpgcheck=1
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gpgkey=https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/${K8S_MINOR}/rpm/repodata/repomd.xml.key
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EOF
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$ sudo yum install -y kubelet kubeadm kubectl cri-tools kubernetes-cni
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```
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### 14.1.4 修改内核的运行参数
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#### 加载内核模块
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```bash
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$ cat <<EOF | sudo tee /etc/modules-load.d/k8s.conf
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overlay
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br_netfilter
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EOF
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$ sudo modprobe overlay
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$ sudo modprobe br_netfilter
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```
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#### cgroup v2 要求：必须
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Kubernetes v1.36 默认要求节点使用 cgroup v2。kubelet 在 cgroup v1 节点上默认会拒绝启动，但管理员可以在 kubelet 配置中设置 `failCgroupV1: false` 来兼容 cgroup v1（仅建议用于遗留系统过渡期）。验证节点是否支持 cgroup v2：
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```bash
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$ mount | grep cgroup2
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```
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如果输出包含 `cgroup2`，则系统已支持 cgroup v2。对于仍在使用 cgroup v1 的系统（如较旧的 RHEL 8），建议升级内核或更新系统配置以启用 cgroup v2。
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#### 禁用 swap：必须
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kubelet 默认要求禁用 swap，否则可能导致初始化失败或节点无法加入集群。
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```bash
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$ sudo swapoff -a
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# 如需永久禁用，可在 /etc/fstab 中注释 swap 对应行
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```
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```bash
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$ cat <<EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/99-kubernetes-cri.conf
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net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
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net.ipv4.ip_forward = 1
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net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
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EOF
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# 应用配置
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$ sysctl --system
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```
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### 14.1.5 配置 kubelet
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为了让 kubelet 正确运行，我们需要对其进行一些必要的配置。
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#### 修改 `kubelet.service`（可选：IPVS 模式）
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> **注意**：kube-proxy 的 IPVS 模式已在 Kubernetes 1.35 中被标记为弃用；Kubernetes 1.36 文档仍将其列为已弃用模式，并推荐迁移到 nftables。新部署应使用默认的 iptables 模式或 nftables 模式（Kubernetes 1.33+ 稳定）。以下 IPVS 配置仅供旧环境参考。
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`/etc/systemd/system/kubelet.service.d/10-proxy-ipvs.conf` 写入以下内容
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```bash
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# 启用 ipvs 相关内核模块（已弃用，建议迁移至 nftables）
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[Service]
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ExecStartPre=-/sbin/modprobe ip_vs
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ExecStartPre=-/sbin/modprobe ip_vs_rr
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ExecStartPre=-/sbin/modprobe ip_vs_wrr
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ExecStartPre=-/sbin/modprobe ip_vs_sh
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```
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执行以下命令应用配置。
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```bash
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$ sudo systemctl daemon-reload
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```
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### 14.1.6 部署
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安装配置完成后，我们将分别在 Master 节点和 Worker 节点上进行部署操作。
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#### master
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```bash
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$ sudo systemctl enable containerd
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$ sudo systemctl start containerd
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$ sudo kubeadm init \
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--image-repository registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers \
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--pod-network-cidr 10.244.0.0/16 \
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--cri-socket unix:///run/containerd/containerd.sock \
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--v 5
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```
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* `--pod-network-cidr 10.244.0.0/16` 参数与后续 CNI 插件有关，这里以 `flannel` 为例，若后续部署其他类型的网络插件请更改此参数。
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> 若 `kubeadm` 预检失败，应按提示修复缺失依赖、内核参数、swap 或运行时配置。实验环境确需忽略预检时，只忽略明确理解且可接受的单项检查，不建议使用 `--ignore-preflight-errors=all`。
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执行成功会输出
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```bash
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...
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[addons] Applied essential addon: CoreDNS
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I1116 12:35:13.270407 86677 request.go:538] Throttling request took 181.409184ms, request: POST:https://<CONTROL_PLANE_HOST>:6443/api/v1/namespaces/kube-system/serviceaccounts
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I1116 12:35:13.470292 86677 request.go:538] Throttling request took 186.088112ms, request: POST:https://<CONTROL_PLANE_HOST>:6443/api/v1/namespaces/kube-system/configmaps
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[addons] Applied essential addon: kube-proxy
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Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!
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To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:
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mkdir -p $HOME/.kube
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sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
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sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
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You should now deploy a pod network to the cluster.
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Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:
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https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/
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Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:
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kubeadm join <CONTROL_PLANE_HOST>:6443 --token <TOKEN> \
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--discovery-token-ca-cert-hash sha256:<DISCOVERY_TOKEN_CA_CERT_HASH>
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```
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#### node 工作节点
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在 **另一主机** 重复 **部署** 小节以前的步骤，安装配置好 kubelet。根据提示，加入到集群。
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```bash
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$ systemctl enable containerd
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$ systemctl start containerd
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$ kubeadm join <CONTROL_PLANE_HOST>:6443 \
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--token <TOKEN> \
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--discovery-token-ca-cert-hash sha256:<DISCOVERY_TOKEN_CA_CERT_HASH> \
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--cri-socket unix:///run/containerd/containerd.sock
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```
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其中 `<CONTROL_PLANE_HOST>`、`<TOKEN>` 和 `<DISCOVERY_TOKEN_CA_CERT_HASH>` 应使用你自己的 `kubeadm init` 输出，不要复用示例值。
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### 14.1.7 查看服务
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所有服务启动后，通过 `crictl` 查看本地实际运行的容器。这些服务大概分为三类：主节点服务、工作节点服务和其它服务。
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```bash
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CONTAINER_RUNTIME_ENDPOINT=unix:///run/containerd/containerd.sock crictl ps -a
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```
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#### 主节点服务
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* `apiserver` 是整个系统的对外接口，提供 RESTful 方式供客户端和其它组件调用；
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* `scheduler` 负责对资源进行调度，分配某个 pod 到某个节点上；
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* `controller-manager` 负责管理控制器，包括 endpoint-controller (刷新服务和 pod 的关联信息) 和 replication-controller (维护某个 pod 的复制为配置的数值)。
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#### 工作节点服务
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* `proxy` 为 pod 上的服务提供访问的代理。
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#### 其它服务
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* Etcd 是所有状态的存储数据库；
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### 14.1.8 使用
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将 `/etc/kubernetes/admin.conf` 复制到 `~/.kube/config`
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执行 `$ kubectl get all -A` 查看启动的服务。
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由于未部署 CNI 插件，CoreDNS 未正常启动。如何使用 Kubernetes，请参考后续章节。
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### 14.1.9 部署 CNI
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这里以 `flannel` 为例进行介绍。
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#### flannel
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检查 podCIDR 设置
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```bash
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$ kubectl get node -o yaml | grep CIDR
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# 输出
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podCIDR: 10.244.0.0/16
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podCIDRs:
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```
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```bash
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# 注意：以下以 v0.28.4 为示例；安装前请到 releases 页面核验当前版本
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# 参见 https://github.com/flannel-io/flannel/releases
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$ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/flannel-io/flannel/v0.28.4/Documentation/kube-flannel.yml
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```
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### 14.1.10 master 节点默认不能运行 pod
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如果用 `kubeadm` 部署一个单节点集群，默认情况下无法使用，请执行以下命令解除限制
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```bash
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$ kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/control-plane-
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# 较旧版本使用 master taint
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# $ kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/master-
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# 恢复默认值
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# $ kubectl taint nodes NODE_NAME node-role.kubernetes.io/control-plane=true:NoSchedule
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...
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```
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