Kubernetes教程FG091-Kubernetes硬件知识与系统要求实战解析
目录大纲
Part01-基础概念与理论知识
1.1 硬件要求基础
Kubernetes集群的硬件要求取决于集群的规模和工作负载。以下是基本的硬件要求。，风哥提示：。。。
- 控制平面节点：
- CPU：至少2核
- 内存：至少4GB
- 存储：至少20GB
- 工作节点：
- CPU：至少2核
- 内存：至少4GB
- 存储：至少20GB
1.2 存储要求
- 控制平面存储：需要高性能存储，建议使用SSD
- 工作节点存储：根据应用需求选择合适的存储类型
- 持久卷存储：根据应用数据需求选择存储方案
1.3 网络要求
- 网络带宽：建议至少1Gbps
- 网络延迟：控制平面节点之间延迟应低于10ms
- 网络拓扑：建议使用扁平化网络架构
- 网络安全：需要配置适当的防火墙规则
1.4 操作系统要求
- Linux发行版：Ubuntu 20.04+, Debian 10+, CentOS 7+, RHEL 7+, Oracle Linux 7+
- 内核版本：至少3.10以上
- 容器运行时：Docker, containerd, CRI-O等
Part02-生产环境规划与建议
2.1 硬件规划
- 小规模集群（1-5个节点）：
- 控制平面：2核CPU，4GB内存，50GB SSD
- 工作节点：4核CPU，8GB内存，100GB SSD
- 中规模集群（6-20个节点）：
- 控制平面：4核CPU，8GB内存，100GB SSD
- 工作节点：8核CPU，16GB内存，200GB SSD
，风哥提示：。
- 大规模集群（20+个节点）：
- 控制平面：8核CPU，16GB内存，200GB SSD
- 工作节点：16核CPU，32GB内存，400GB SSD
2.2 存储规划
- 控制平面存储：使用SSD，RAID 1配置，确保高可用
- 工作节点存储：根据应用需求选择存储类型，如SSD或HDD
- 持久卷存储：使用网络存储如NFS、iSCSI，或云存储服务
- 备份存储：使用独立的存储系统，定期备份集群数据
2.3 网络规划
- 网络架构：使用VLAN隔离不同用途的网络
- 网络设备：使用高性能交换机，支持VLAN和QoS
- 网络安全：配置防火墙规则，限制不必要的网络访问
- 网络监控：部署网络监控工具，及时发现网络问题
2.4 操作系统规划
- 选择稳定的Linux发行版：如Ubuntu LTS或RHEL
- 配置系统参数：优化内核参数，关闭不必要的服务
- 安装必要的软件包：如容器运行时、Kubernetes组件等
- 配置系统更新：定期更新系统和安全补丁
Part03-生产环境项目实施方案
3.1 硬件准备
3.1.1 检查服务器硬件
# 检查CPU信息 nproc lscpu # 检查内存信息 free -h # 检查存储信息 df -h # 检查网络信息 ifconfig -a ip addr
执行 →
# 检查CPU信息
4
Architecture: x86_64
CPU op-mode(s): 32-bit, 64-bit
Byte Order: Little Endian
CPU(s): 4
On-line CPU(s) list: 0-3
Thread(s) per core: 2
Core(s) per socket: 2
Socket(s): 1，学习交流加群风哥微信: itpux-com。
NUMA node(s): 1
Vendor ID: GenuineIntel
CPU family: 6
Model: 142
Model name: Intel(R) Core(TM) i5-8250U CPU @ 1.60GHz
Stepping: 10
CPU MHz: 1800.000
CPU max MHz: 3400.0000
CPU min MHz: 400.0000
BogoMIPS: 3600.00
Virtualization: VT-x
L1d cache: 32K
L1i cache: 32K
L2 cache: 256K
L3 cache: 6144K
NUMA node0 CPU(s): 0-3
# 检查内存信息
total used free shared buff/cache available
Mem: 15Gi 1.2Gi 13Gi 130Mi 782Mi 13Gi
Swap: 2.0Gi 0B 2.0Gi
# 检查存储信息
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda1 50G 10G 38G 21% /
devtmpfs 7.8G 0 7.8G 0% /dev
tmpfs 7.8G 0 7.8G 0% /dev/shm
tmpfs 7.8G 1.2M 7.8G 1% /run
tmpfs 7.8G 0 7.8G 0% /sys/fs/cgroup
/dev/sdb1 200G 20G 170G 11% /Kubernetes
# 检查网络信息
ens33: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500
inet 192.168.1.100 netmask 255.255.255.0 broadcast 192.168.1.255
inet6 fe80::20c:29ff:fe8a:1234 prefixlen 64 scopeid 0x20<link>
ether 00:0c:29:8a:12:34 txqueuelen 1000 (Ethernet)
RX packets 10000 bytes 10000000 (9.5 MiB)
RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
TX packets 10000 bytes 10000000 (9.5 MiB)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
3.2 系统配置
3.2.1 配置系统参数
# 关闭防火墙 systemctl stop firewalld systemctl disable firewalld # 关闭SELinux setenforce 0 sed -i 's/^SELINUX=.*/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config # 关闭swap swapoff -a sed -i '/swap/s/^/#/' /etc/fstab # 配置内核参数 cat > /etc/sysctl.d/kubernetes.conf << EOF net.ipv4.ip_forward = 1 net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1 net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1 EOF # 应用内核参数 sysctl -p /etc/sysctl.d/kubernetes.conf # 配置时间同步 yum install -y chrony，学习交流加群风哥QQ113257174。 systemctl start chronyd systemctl enable chronyd chronyc sources
执行 →
# 关闭防火墙 Removed /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/firewalld.service. Removed /etc/systemd/system/dbus-org.fedoraproject.FirewallD1.service. # 关闭SELinux # 关闭swap # 应用内核参数 net.ipv4.ip_forward = 1 net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1 net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1 # 配置时间同步 ... Complete! Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/chronyd.service → /usr/lib/systemd/system/chronyd.service. 210 Number of sources = 4 MS Name/IP address Stratum Poll Reach LastRx Last sample ============================================================================== ^+ 203.107.6.88 2 6 17 31 -133us[-3454us] +/- 14ms ^* 120.25.115.20 2 6 17 31 +195us[+195us] +/- 12ms ^+ 58.221.209.206 2 6 17 31 +214us[+214us] +/- 13ms ^+ 203.107.53.212 2 6 17 30 -398us[-398us] +/- 19ms
3.3 存储配置
3.3.1 配置存储
# 格式化存储设备 mkfs.ext4 /dev/sdb1 # 创建挂载点 mkdir -p /Kubernetes # 挂载存储 echo "/dev/sdb1 /Kubernetes ext4 defaults 0 0" >> /etc/fstab mount -a # 检查挂载情况 df -h # 创建必要的目录 mkdir -p /Kubernetes/app mkdir -p /Kubernetes/fgdata
执行 →
# 格式化存储设备 mke2fs 1.45.6 (20-Mar-2020) Creating filesystem with 52428800 4k blocks and 13107200 inodes Filesystem UUID: 12345678-1234-1234-1234-1234567890ab Superblock backups stored on blocks: 32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208, 4096000, 7962624, 11239424, 20480000, 23887872 Allocating group tables: done Writing inode tables: done Creating journal (262144 blocks): done Writing superblocks and filesystem accounting information: done # 检查挂载情况 Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on /dev/sda1 50G 10G 38G 21% / devtmpfs 7.8G 0 7.8G 0% /dev tmpfs 7.8G 0 7.8G 0% /dev/shm tmpfs 7.8G 1.2M 7.8G 1% /run tmpfs 7.8G 0 7.8G 0% /sys/fs/cgroup，更多视频教程www.fgedu.net.cn。 /dev/sdb1 200G 20G 170G 11% /Kubernetes
Part04-生产案例与实战讲解
4.1 实战案例：小规模集群硬件配置
4.1.1 硬件配置
# 控制平面节点配置
- CPU：2核
- 内存：4GB
- 存储：50GB SSD
- 网络：1Gbps
# 工作节点配置
- CPU：4核
- 内存：8GB
- 存储：100GB SSD
- 网络：1Gbps
# 部署Kubernetes集群
kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16
# 安装网络插件
kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml
# 加入工作节点
kubeadm join 192.168.1.100:6443 --token abcdef.0123456789abcdef \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:1234567890abcdef1234567890abcdef1234567890abcdef1234567890abcdef
执行 →
# 初始化集群 ... Your Kubernetes control-plane has initialized successfully! # 检查集群状态 kubectl get nodes NAME STATUS ROLES AGE VERSION k8s-master-1 Ready control-plane 10m v1.27.0 k8s-worker-1 Ready <none> 5m v1.27.0 k8s-worker-2 Ready <none> 5m v1.27.0
4.2 实战案例：中规模集群硬件配置
4.2.1 硬件配置
# 控制平面节点配置（3个节点）
- CPU：4核
- 内存：8GB
- 存储：100GB SSD
- 网络：1Gbps
# 工作节点配置（10个节点）
- CPU：8核
- 内存：16GB
- 存储：200GB SSD
- 网络：1Gbps
# 部署高可用集群
# 初始化第一个控制平面节点
kubeadm init --control-plane-endpoint "192.168.1.100:6443" --upload-certs --pod-network-cidr=10.244.0.0/16
# 加入其他控制平面节点
kubeadm join 192.168.1.100:6443 --token abcdef.0123456789abcdef \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:1234567890abcdef1234567890abcdef1234567890abcdef1234567890abcdef \
--control-plane --certificate-key 1234567890abcdef1234567890abcdef1234567890abcdef1234567890abcdef
# 加入工作节点，更多学习教程公众号风哥教程itpux_com。
kubeadm join 192.168.1.100:6443 --token abcdef.0123456789abcdef \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:1234567890abcdef1234567890abcdef1234567890abcdef1234567890abcdef
执行 →
# 检查集群状态 kubectl get nodes NAME STATUS ROLES AGE VERSION k8s-master-1 Ready control-plane 20m v1.27.0 k8s-master-2 Ready control-plane 15m v1.27.0 k8s-master-3 Ready control-plane 10m v1.27.0 k8s-worker-1 Ready <none> 5m v1.27.0 k8s-worker-2 Ready <none> 5m v1.27.0 k8s-worker-3 Ready <none> 5m v1.27.0 k8s-worker-4 Ready <none> 5m v1.27.0 k8s-worker-5 Ready <none> 5m v1.27.0 k8s-worker-6 Ready <none> 5m v1.27.0 k8s-worker-7 Ready <none> 5m v1.27.0 k8s-worker-8 Ready <none> 5m v1.27.0 k8s-worker-9 Ready <none> 5m v1.27.0 k8s-worker-10 Ready <none> 5m v1.27.0
4.3 实战案例：存储配置
4.3.1 配置持久卷
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: fgedu-pv
namespace: default
spec:
capacity:
storage: 50Gi
accessModes:
- ReadWriteOnce
persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
storageClassName: local-storage
local:
path: /Kubernetes/fgdata
nodeAffinity:
required:
nodeSelectorTerms:
- matchExpressions:
- key: kubernetes.io/hostname
operator: In
values:
- k8s-worker-1
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: fgedu-pvc
namespace: default
spec:
accessModes:
- ReadWriteOnce
resources:
requests:
storage: 50Gi
storageClassName: local-storage。
，from K8S+DB视频:www.itpux.com。
执行 →
# 创建持久卷和持久卷声明 kubectl apply -f pv-pvc.yaml persistentvolume/fgedu-pv created persistentvolumeclaim/fgedu-pvc created # 检查持久卷状态 kubectl get pv NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE fgedu-pv 50Gi RWO Retain Bound default/fgedu-pvc local-storage 1m # 检查持久卷声明状态 kubectl get pvc NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE fgedu-pvc Bound fgedu-pv 50Gi RWO local-storage 1m
Part05-风哥经验总结与分享
5.1 硬件选择最佳实践
- 根据集群规模选择合适的硬件配置
- 控制平面节点使用高性能SSD存储
- 工作节点根据应用需求选择存储类型
- 确保网络带宽满足集群通信需求
- 配置适当的内存和CPU资源
- 考虑未来扩展需求，预留一定的资源余量
- 使用RAID配置提高存储可靠性
- 定期监控硬件状态，及时更换故障硬件
5.2 系统配置最佳实践
- 选择稳定的Linux发行版
- 关闭不必要的服务和功能
- 优化内核参数，提高系统性能
- 配置时间同步，确保集群时间一致
- 定期更新系统和安全补丁
- 配置合理的文件系统和挂载选项
- 监控系统资源使用情况
- 建立系统备份和恢复机制
5.3 风哥提示
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