Kubernetes集群的搭建与DevOps实践（下）- 部署实践篇

Kubernetes部署与CI/CD实践
转载 于 2025-12-10 12:00:02 发布 · 9 阅读 · 0 ·
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本文将详细介绍生产级Kubernetes集群的搭建步骤、CI/CD流水线配置、监控部署和故障排查方法并提供可执行的命令和配置文件。

适合读者：运维工程师、DevOps工程师、想动手搭建K8s集群的技术人员

前置阅读：建议先阅读《架构设计篇》了解整体架构和技术选型

目录

  • 一、环境准备
  • 二、中间件部署
  • 三、Kubernetes集群搭建
  • 四、CI/CD流水线搭建
  • 五、应用部署实践
  • 六、监控与日志
  • 七、故障排查与问题解决
  • 八、总结与检查清单

一、环境准备

1.0 网络规划

网络规划是部署的第一步，合理的网络架构能确保安全隔离和高效通信。

1.0.1 VPC与子网规划

采用三层子网架构，实现网络隔离：

VPC网络: 10.0.0.0/16
├── entry子网:      10.0.10.0/24  (公网入口层)
├── middleware子网: 10.0.20.0/24  (中间件层)
└── k8s子网:        10.0.30.0/24  (应用服务层)
子网CIDR用途部署服务器
entry子网10.0.10.0/24公网入口、运维管理entry-01, jumpserver
middleware子网10.0.20.0/24中间件服务middleware-01
k8s子网10.0.30.0/24K8s集群master-01~03, node-01~02

K8s内部网络规划：

网段CIDR用途
Pod网段172.16.0.0/16Pod IP分配（Calico管理）
Service网段10.96.0.0/12Service ClusterIP
1.0.2 安全组配置

Entry子网安全组（公网入口）：

方向端口来源/目标用途
入站80, 4430.0.0.0/0Web访问
入站10022运维IP白名单SSH管理（非标准端口）
出站ALL0.0.0.0/0允许所有出站

K8s子网安全组：

方向端口来源/目标用途
入站6443entry子网K8s API Server
入站30080, 30443entry子网Ingress NodePort
入站ALLk8s子网内部集群内通信
入站ALL172.16.0.0/16Pod网络通信
出站ALL0.0.0.0/0允许所有出站

Middleware子网安全组：

方向端口来源/目标用途
入站3306, 6379, 8848等k8s子网中间件服务端口
入站10022entry子网SSH管理
出站ALL0.0.0.0/0允许所有出站
1.0.3 服务器互访规则
graph LR subgraph entry子网 Entry[Entry节点] Jump[JumpServer] end subgraph middleware子网 MW[Middleware] end subgraph k8s子网 Master[K8s Master] Worker[K8s Worker] end Internet((互联网)) --> |80/443| Entry Entry --> |6443| Master Entry --> |30080| Worker Jump --> |10022| Master Jump --> |10022| MW Worker --> |3306/6379/8848| MW Master --> |3306/6379/8848| MW

1.1 服务器清单

角色主机名IP示例配置说明
Entryentry-0110.0.10.102C/4GNginx + Squid代理
Middlewaremiddleware-0110.0.20.108C/32GMySQL、Redis等
K8s Masterk8s-master-0110.0.30.104C/8G控制平面
K8s Masterk8s-master-0210.0.30.114C/8G控制平面
K8s Masterk8s-master-0310.0.30.124C/8G控制平面
K8s Workerk8s-node-0110.0.30.208C/32G工作节点
K8s Workerk8s-node-0210.0.30.218C/32G工作节点
JumpServerjumpserver10.0.10.204C/8G堡垒机

1.2 基础设施初始化

在部署K8s之前，需要完成基础设施的初始化配置。

1.2.1 服务器基础配置

所有服务器执行：

/* by 01130.hk - online tools website : 01130.hk/zh/calcspeed.html */
#!/bin/bash
# 服务器基础配置脚本

# 1. 设置主机名（根据服务器角色修改）
HOSTNAME="k8s-master-01"
hostnamectl set-hostname $HOSTNAME
echo "127.0.0.1 $HOSTNAME" >> /etc/hosts

# 2. 时区配置
timedatectl set-timezone Asia/Shanghai
timedatectl set-ntp yes

# 3. 内核参数优化
cat > /etc/sysctl.d/local.conf << EOF
# 文件描述符
fs.file-max = 512000

# TCP优化
net.core.rmem_max = 67108864
net.core.wmem_max = 67108864
net.core.somaxconn = 4096
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1200
net.ipv4.ip_local_port_range = 10000 65000
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 4096

# 开启BBR拥塞控制
net.ipv4.tcp_congestion_control = bbr

# 禁用IPv6
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6 = 1
net.ipv6.conf.default.disable_ipv6 = 1
EOF
sysctl -p /etc/sysctl.d/local.conf

# 4. 系统资源限制
cat > /etc/security/limits.conf << EOF
*         hard    nofile      512000
*         soft    nofile      512000
root      hard    nofile      512000
root      soft    nofile      512000
EOF

# 5. SSH安全配置
cat > /etc/ssh/sshd_config << EOF
Include /etc/ssh/sshd_config.d/*.conf
Port 60022
PermitRootLogin prohibit-password
PubkeyAuthentication yes
PasswordAuthentication no
ClientAliveInterval 60
ClientAliveCountMax 5
EOF
systemctl restart sshd
1.2.2 入口服务器部署

在Entry节点执行：

/* by 01130.hk - online tools website : 01130.hk/zh/calcspeed.html */
#!/bin/bash
# 入口服务器Nginx配置

# 1. 安装Nginx
apt-get update
apt-get install -y nginx

# 2. 配置Nginx（支持stream模块用于TCP负载均衡）
cat > /etc/nginx/nginx.conf << EOF
user www-data;
worker_processes auto;
pid /run/nginx.pid;

events {
    worker_connections 20480;
    multi_accept on;
}

# TCP负载均衡（用于K8s API Server）
stream {    
    include /data/nginx/stream-sites-enabled/*;
}

http {
    sendfile on;
    tcp_nopush on;
    tcp_nodelay on;
    keepalive_timeout 65;
    client_max_body_size 0;
    
    include /etc/nginx/mime.types;
    default_type application/octet-stream;
    
    log_format main '[\$time_local] \$remote_addr -> '
                    '"\$request" \$status \$body_bytes_sent '
                    '"\$http_user_agent" \$request_time';
    
    access_log /data/nginx/logs/access.log main;
    error_log /data/nginx/logs/error.log;
    
    gzip on;
    gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript;
    
    include /data/nginx/sites-enabled/*;
}
EOF

# 3. 创建目录结构
mkdir -p /data/nginx/{stream-sites-enabled,logs,sites-enabled,conf.d}
chown -R www-data:www-data /data/nginx

K8s API Server负载均衡配置：

# K8s API Server TCP负载均衡（6443端口）
cat > /data/nginx/stream-sites-enabled/k8s-apiserver.conf << EOF
upstream k8s-apiserver {
    server 10.0.30.10:6443 max_fails=3 fail_timeout=30s;
    server 10.0.30.11:6443 max_fails=3 fail_timeout=30s;
    server 10.0.30.12:6443 max_fails=3 fail_timeout=30s;
}

server {
    listen 6443;
    proxy_pass k8s-apiserver;
    proxy_timeout 3s;
    proxy_connect_timeout 1s;
}
EOF

K8s Ingress NodePort负载均衡配置：

# Ingress节点HTTP负载均衡
cat > /data/nginx/conf.d/k8s-ingress.conf << EOF
upstream ingress_nodes {
    server 10.0.30.20:30080;
    server 10.0.30.21:30080;
}
EOF

# 应用站点配置示例
cat > /data/nginx/sites-enabled/app.conf << EOF
server {
    listen 80;
    server_name app.example.com;
    
    location / {
        proxy_pass http://ingress_nodes;
        proxy_set_header Host \$host;
        proxy_set_header X-Real-IP \$remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For \$proxy_add_x_forwarded_for;
    }
}
EOF

systemctl reload nginx
1.2.3 堡垒机部署

在JumpServer节点执行：

#!/bin/bash
# JumpServer一键部署

# 使用官方脚本快速部署
curl -sSL https://resource.fit2cloud.com/jumpserver/jumpserver/releases/download/v3.10.17/quick_start.sh | bash

# 修改配置（可选）
# vim /opt/jumpserver/config/config.txt
# 常用配置项：
# - HTTP_PORT=80
# - HTTPS_PORT=443
# - DOMAINS="jumpserver.example.com"

# 重启服务
cd /opt/jumpserver-installer-v3.10.17
./jmsctl.sh restart

JumpServer访问：

  • 默认地址：http://<JumpServer-IP>:80
  • 默认账号：admin
  • 默认密码：admin（首次登录需修改）
1.2.4 Docker引擎安装

在Middleware节点执行（用于运行中间件容器）：

#!/bin/bash
# Docker引擎安装与配置

# 1. 安装依赖
apt-get update
apt-get install -y ca-certificates curl gnupg lsb-release

# 2. 添加Docker官方GPG密钥（使用阿里云镜像）
curl -fsSL https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu/gpg | \
    gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg

# 3. 添加Docker仓库
echo "deb [arch=amd64 signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg] \
    https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable" | \
    tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list

# 4. 安装Docker
apt-get update
apt-get install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-compose-plugin

# 5. 配置Docker
mkdir -p /data/docker
cat > /etc/docker/daemon.json << EOF
{
  "log-driver": "json-file",
  "log-opts": {
    "max-size": "100m",
    "max-file": "3"
  },
  # 设置代理（可选）
  "registry-mirrors": [
    "https://docker.m.daocloud.io"
  ],
  # docker数据目录
  "data-root": "/data/docker"
}
EOF

# 6. 启动Docker
systemctl enable docker
systemctl restart docker

# 7. 验证安装
docker info
docker compose version
1.2.5 安全加固

所有服务器执行：

#!/bin/bash
# 服务器安全加固

# 1. 安装fail2ban防暴力破解
apt-get install -y fail2ban

# 2. 配置fail2ban
cat > /etc/fail2ban/jail.local << EOF
[DEFAULT]
ignoreip = 127.0.0.1/8 ::1
bantime = 3600
maxretry = 3
findtime = 600
banaction = iptables-multiport

[sshd]
enabled = true
port = 10022
logpath = /var/log/auth.log
maxretry = 3
bantime = 3600
EOF

# 3. 启动fail2ban
systemctl enable fail2ban
systemctl restart fail2ban

# 4. 查看状态
fail2ban-client status sshd

1.3 操作系统优化

所有节点统一使用 Ubuntu Server 22.04。

1.2.1 关闭Swap

K8s要求关闭Swap，否则kubelet无法正常工作：

# 立即关闭
swapoff -a

# 永久关闭：删除fstab中的swap行
sed -i '/swap/d' /etc/fstab
1.2.2 加载内核模块
cat > /etc/modules-load.d/k8s.conf << EOF
overlay        # OverlayFS文件系统
br_netfilter   # 网桥过滤
EOF

modprobe overlay
modprobe br_netfilter

# 验证
lsmod | grep -E "overlay|br_netfilter"
1.2.3 配置内核参数
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
# K8s必需参数
net.ipv4.ip_forward = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1

# 连接跟踪优化
net.netfilter.nf_conntrack_max = 524288

# TCP优化
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 600
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl = 30
net.core.somaxconn = 32768

# 文件描述符
fs.file-max = 2097152
EOF

sysctl --system
1.2.4 配置系统资源限制
cat >> /etc/security/limits.conf << EOF
# Kubernetes resource limits
* soft nofile 655360
* hard nofile 655360
* soft nproc 655360
* hard nproc 655360
EOF

1.4 安装containerd

1.4.1 安装
# 添加Docker镜像源（containerd包含在其中）
curl -fsSL https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu/gpg | \
  gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/docker.gpg

echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.gpg] \
  https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable" | \
  tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list

apt-get update
apt-get install -y containerd.io
1.4.2 配置containerd
mkdir -p /etc/containerd

cat > /etc/containerd/config.toml << 'EOF'
version = 2

[plugins."io.containerd.grpc.v1.cri"]
  # 使用国内镜像
  sandbox_image = "registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.9"
  
  [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd]
    [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.runtimes.runc]
      runtime_type = "io.containerd.runc.v2"
      [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.runtimes.runc.options]
        SystemdCgroup = true  # 使用systemd作为cgroup驱动
  
  [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.mirrors]
    [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.mirrors."docker.io"]
      endpoint = ["https://docker.m.daocloud.io"]
    [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.mirrors."registry.k8s.io"]
      endpoint = ["https://k8s.m.daocloud.io"]
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl restart containerd
systemctl enable containerd

1.5 安装Kubernetes组件

在所有K8s节点上执行：

# 添加阿里云Kubernetes源
curl -fsSL https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/doc/apt-key.gpg | \
  gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg

echo 'deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg] \
  https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/ kubernetes-xenial main' | \
  tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list

# 安装指定版本
apt-get update
apt-get install -y kubelet=1.28.6-1.1 kubeadm=1.28.6-1.1 kubectl=1.28.6-1.1

# 锁定版本，防止意外升级
apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

# 启用kubelet
systemctl enable kubelet

1.6 配置时间同步

apt-get install -y chrony

cat > /etc/chrony/chrony.conf << 'EOF'
server ntp.aliyun.com iburst
server ntp.tencent.com iburst
driftfile /var/lib/chrony/chrony.drift
makestep 1.0 3
rtcsync
EOF

systemctl restart chrony
systemctl enable chrony

1.7 配置hosts文件

所有节点添加：

cat >> /etc/hosts << EOF
10.0.30.10  k8s-master-01
10.0.30.11  k8s-master-02
10.0.30.12  k8s-master-03
10.0.30.20  k8s-node-01
10.0.30.21  k8s-node-02
10.0.10.10  k8s-api-lb
EOF

二、中间件部署

2.1 存储规划

Middleware节点建议挂载独立数据盘：

# 热数据盘（SSD）：MySQL、Redis
mkdir -p /data/hot
mount /dev/vdb1 /data/hot

# 冷数据盘（HDD）：Elasticsearch、MinIO
mkdir -p /data/cold
mount /dev/vdc1 /data/cold

# 写入fstab自动挂载
echo '/dev/vdb1 /data/hot ext4 defaults 0 0' >> /etc/fstab
echo '/dev/vdc1 /data/cold ext4 defaults 0 0' >> /etc/fstab

2.2 Docker Compose配置

# docker-compose.yml
version: '3'
services: 
  mysql:
    image: mysql:8.0
    restart: always
    ports:
      - 3306:3306
    volumes:
      - /data/hot/mysql:/var/lib/mysql
      - ./config/my.cnf:/etc/mysql/conf.d/my.cnf
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: ${MYSQL_PASSWORD}
      TZ: Asia/Shanghai
    networks: 
      - middleware

  redis:
    image: redis:7.2
    restart: always
    ports:
      - 6379:6379
    volumes: 
      - /data/hot/redis:/data
    command: redis-server --requirepass ${REDIS_PASSWORD} --appendonly yes
    networks: 
      - middleware

  nacos:
    image: nacos/nacos-server:v2.3.2
    restart: always
    depends_on:
      - mysql
    environment:
      MODE: standalone
      NACOS_AUTH_ENABLE: "true"
      SPRING_DATASOURCE_PLATFORM: mysql
      MYSQL_SERVICE_HOST: mysql
      MYSQL_SERVICE_DB_NAME: nacos
      MYSQL_SERVICE_USER: root
      MYSQL_SERVICE_PASSWORD: ${MYSQL_PASSWORD}
    ports:
      - 8848:8848
      - 9848:9848
    networks: 
      - middleware

  rabbitmq:
    image: rabbitmq:3.12-management
    restart: always
    ports:
      - 5672:5672
      - 15672:15672
    environment:
      RABBITMQ_DEFAULT_USER: admin
      RABBITMQ_DEFAULT_PASS: ${RABBITMQ_PASSWORD}
    volumes:
      - /data/hot/rabbitmq:/var/lib/rabbitmq
    networks: 
      - middleware

  elasticsearch:
    image: elasticsearch:7.17.19
    restart: always
    volumes:
      - /data/cold/elasticsearch:/usr/share/elasticsearch/data
    environment:
      discovery.type: single-node
      ES_JAVA_OPTS: -Xms2g -Xmx2g
    ports: 
      - 9200:9200
    networks: 
      - middleware

networks:
  middleware:
    driver: bridge

2.3 MySQL优化配置

# config/my.cnf
[mysqld]
# 连接数
max_connections = 1000

# 缓冲池大小（建议为物理内存的50-70%）
innodb_buffer_pool_size = 16G

# 日志配置
innodb_log_file_size = 512M
innodb_flush_log_at_trx_commit = 2

# 字符集
character-set-server = utf8mb4
collation-server = utf8mb4_unicode_ci

# 时区
default-time-zone = '+08:00'

2.4 启动中间件

# 创建环境变量文件
cat > .env << EOF
MYSQL_PASSWORD=YourStrongPassword123
REDIS_PASSWORD=YourStrongPassword456
RABBITMQ_PASSWORD=YourStrongPassword789
EOF

# 启动
docker compose up -d

# 检查状态
docker compose ps

三、Kubernetes集群搭建

3.1 初始化第一个Master节点

3.1.1 生成kubeadm配置文件
# kubeadm-config.yaml
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta3
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.28.6
controlPlaneEndpoint: "10.0.10.10:6443"  # Entry节点的负载均衡地址

networking:
  podSubnet: "172.16.0.0/16"      # Pod网段
  serviceSubnet: "10.96.0.0/12"   # Service网段

imageRepository: registry.aliyuncs.com/google_containers

apiServer:
  certSANs:
    - "10.0.10.10"
    - "10.0.30.10"
    - "10.0.30.11"
    - "10.0.30.12"
    - "k8s-api-lb"
    - "127.0.0.1"

---
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
kind: KubeProxyConfiguration
mode: "ipvs"
ipvs:
  strictARP: true

---
apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
kind: KubeletConfiguration
cgroupDriver: systemd
3.1.2 执行初始化
# 拉取镜像
kubeadm config images pull --config=kubeadm-config.yaml

# 初始化集群
kubeadm init --config=kubeadm-config.yaml --upload-certs | tee kubeadm-init.log

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

# 验证
kubectl cluster-info
kubectl get nodes

重要：保存输出的join命令，包含token和certificate-key。

3.2 加入其他Master节点

在k8s-master-02和k8s-master-03上执行：

kubeadm join 10.0.10.10:6443 \
  --token <token> \
  --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash> \
  --control-plane \
  --certificate-key <certificate-key>

# 配置kubectl
mkdir -p $HOME/.kube
cp /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config

3.3 加入Worker节点

在k8s-node-01和k8s-node-02上执行：

kubeadm join 10.0.10.10:6443 \
  --token <token> \
  --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>

3.4 安装Calico网络插件

# 下载Tigera Operator
kubectl create -f https://raw.githubusercontent.com/projectcalico/calico/v3.28.0/manifests/tigera-operator.yaml

# 等待Operator就绪
kubectl wait --namespace tigera-operator \
  --for=condition=ready pod \
  --selector=name=tigera-operator \
  --timeout=90s

# 创建自定义资源配置
cat > calico-custom-resources.yaml << EOF
apiVersion: operator.tigera.io/v1
kind: Installation
metadata:
  name: default
spec:
  calicoNetwork:
    ipPools:
    - blockSize: 26
      cidr: 172.16.0.0/16
      encapsulation: VXLANCrossSubnet  # 同子网BGP，跨子网VXLAN
      natOutgoing: Enabled
      nodeSelector: all()
---
apiVersion: operator.tigera.io/v1
kind: APIServer
metadata:
  name: default
spec: {}
EOF

kubectl create -f calico-custom-resources.yaml

# 等待所有节点Ready
kubectl get nodes -w

3.5 部署Traefik Ingress

3.5.1 安装Helm
curl https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/main/scripts/get-helm-3 | bash
helm version
3.5.2 部署Traefik
# 添加仓库
helm repo add traefik https://traefik.github.io/charts
helm repo update

# 创建values配置
cat > traefik-values.yaml << 'EOF'
deployment:
  kind: DaemonSet

image:
  tag: "v3.2"

ingressClass:
  enabled: true
  isDefaultClass: true

ports:
  web:
    port: 8000
    exposedPort: 80
    nodePort: 30080
  websecure:
    port: 8443
    exposedPort: 443
    nodePort: 30443

service:
  type: NodePort

logs:
  general:
    level: INFO
  access:
    enabled: true

ingressRoute:
  dashboard:
    enabled: true
    matchRule: Host(`traefik.example.com`)
    entryPoints: ["web"]

resources:
  requests:
    cpu: "100m"
    memory: "128Mi"
  limits:
    cpu: "1000m"
    memory: "512Mi"
EOF

# 安装
helm install traefik traefik/traefik \
  --namespace traefik \
  --create-namespace \
  --values traefik-values.yaml

# 验证
kubectl get pods -n traefik
kubectl get svc -n traefik

3.6 验证集群

# 检查节点状态
kubectl get nodes -o wide

# 检查系统Pod
kubectl get pods -A

# 创建测试应用
kubectl create deployment nginx --image=nginx
kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort
kubectl get svc nginx

# 测试访问
curl http://<node-ip>:<node-port>

# 清理测试
kubectl delete deployment nginx
kubectl delete svc nginx

四、CI/CD流水线搭建

4.1 CI/CD整体架构

graph LR A[开发者Push代码] --> B[GitLab触发CI] B --> C[构建阶段: 编译] C --> D[打包阶段: Docker镜像] D --> E[推送到Harbor] E --> F[部署到测试环境] F -->|手动触发| G[部署到生产环境] G --> H[K8s滚动更新]

4.2 Harbor私有镜像仓库

4.2.1 安装Harbor
# 下载离线安装包
wget https://github.com/goharbor/harbor/releases/download/v2.12.0/harbor-offline-installer-v2.12.0.tgz
tar xvf harbor-offline-installer-v2.12.0.tgz
cd harbor

# 修改配置
cp harbor.yml.tmpl harbor.yml

# harbor.yml 关键配置
hostname: harbor.example.com

https:
  port: 443
  certificate: /data/cert/server.crt
  private_key: /data/cert/server.key

harbor_admin_password: Harbor12345

data_volume: /data/cold/harbor

# 安装
./install.sh

# 配置开机自启
cat > /etc/systemd/system/harbor.service << EOF
[Unit]
Description=Harbor
After=docker.service
Requires=docker.service

[Service]
Type=simple
Restart=on-failure
WorkingDirectory=/root/harbor
ExecStart=/usr/bin/docker compose up
ExecStop=/usr/bin/docker compose down

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

systemctl enable harbor
4.2.2 配置K8s拉取凭证
kubectl create secret docker-registry harbor-secret \
  --docker-server=harbor.example.com \
  --docker-username=admin \
  --docker-password=Harbor12345 \
  --namespace=default

4.3 GitLab CI模板化设计

4.3.1 模板项目结构
devops/ci-templates/
├── build/
│   ├── java.build.gitlab-ci.yml
│   └── node.build.gitlab-ci.yml
├── deploy/
│   ├── java.deploy.gitlab-ci.yml
│   └── node.deploy.gitlab-ci.yml
└── rules/
    └── changes.gitlab-ci.yml
4.3.2 Java构建模板
# build/java.build.gitlab-ci.yml
variables:
  REGISTRY_ADDRESS: harbor.example.com
  REGISTRY_SECRET: harbor-secret

stages:
  - build
  - package
  - deploy_qa
  - deploy_prod

.build:
  stage: build
  image: maven:3.9-eclipse-temurin-17
  script:
    - mvn clean package -DskipTests
  artifacts:
    paths:
      - "**/target/*.jar"
    expire_in: 1 hrs
  tags:
    - java-build

.package:
  stage: package
  image: docker:20.10-dind
  services:
    - docker:20.10-dind
  before_script:
    - docker login -u $HARBOR_USER -p $HARBOR_PASSWORD $REGISTRY_ADDRESS
  script:
    - docker build -t ${REGISTRY_ADDRESS}/${CI_PROJECT_PATH}/${MODULE_NAME}:${CI_COMMIT_SHA:0:8} .
    - docker push ${REGISTRY_ADDRESS}/${CI_PROJECT_PATH}/${MODULE_NAME}:${CI_COMMIT_SHA:0:8}
  tags:
    - docker

.deploy:
  stage: deploy_prod
  image: bitnami/kubectl:1.28
  when: manual
  script:
    - |
      kubectl set image deployment/${MODULE_NAME} \
        ${MODULE_NAME}=${REGISTRY_ADDRESS}/${CI_PROJECT_PATH}/${MODULE_NAME}:${CI_COMMIT_SHA:0:8} \
        -n ${NAMESPACE}
    - kubectl rollout status deployment/${MODULE_NAME} -n ${NAMESPACE} --timeout=300s
4.3.3 微服务项目CI配置
# .gitlab-ci.yml
include:
  - project: 'devops/ci-templates'
    file: '/build/java.build.gitlab-ci.yml'
  - project: 'devops/ci-templates'
    file: '/deploy/java.deploy.gitlab-ci.yml'

variables:
  MODULE_NAME: order-service
  MODULE_PORT: 8080
  NAMESPACE: production

build:
  extends: .build

package:
  extends: .package
  needs:
    - build

deploy_prod:
  extends: .deploy
  variables:
    REPLICAS: "2"
  needs:
    - package

4.4 智能变更检测

只有修改了某个服务的代码，才触发该服务的构建：

# rules/changes.gitlab-ci.yml
.order_service_changes:
  rules:
    - changes:
        - service/order-service/**/*
        - pom.xml
        - .gitlab-ci.yml

.user_service_changes:
  rules:
    - changes:
        - service/user-service/**/*
        - pom.xml
        - .gitlab-ci.yml

在微服务CI配置中使用：

build_order:
  extends:
    - .build
    - .order_service_changes
  variables:
    MODULE_NAME: order-service

五、应用部署实践

5.1 Java应用Deployment配置

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: order-service
  namespace: production
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: order-service
  template:
    metadata:
      labels:
        app: order-service
    spec:
      imagePullSecrets:
        - name: harbor-secret
      containers:
      - name: order-service
        image: harbor.example.com/project/order-service:latest
        ports:
          - containerPort: 8080
        env:
          - name: SPRING_PROFILES_ACTIVE
            value: "prod"
          - name: JAVA_OPTS
            value: >-
              -XX:+UseContainerSupport
              -XX:MaxRAMPercentage=70.0
              -XX:+UseG1GC
        resources:
          requests:
            cpu: "256m"
            memory: "512Mi"
          limits:
            cpu: "1000m"
            memory: "2048Mi"
        livenessProbe:
          httpGet:
            path: /actuator/health/liveness
            port: 8080
          initialDelaySeconds: 60
          periodSeconds: 10
          failureThreshold: 3
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /actuator/health/readiness
            port: 8080
          initialDelaySeconds: 30
          periodSeconds: 5
          failureThreshold: 3
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: order-service
  namespace: production
spec:
  selector:
    app: order-service
  ports:
    - port: 8080
      targetPort: 8080

5.2 Ingress路由配置

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: api-ingress
  namespace: production
  annotations:
    traefik.ingress.kubernetes.io/router.entrypoints: web,websecure
spec:
  ingressClassName: traefik
  rules:
    - host: api.example.com
      http:
        paths:
          - path: /order
            pathType: Prefix
            backend:
              service:
                name: order-service
                port:
                  number: 8080
          - path: /user
            pathType: Prefix
            backend:
              service:
                name: user-service
                port:
                  number: 8080

5.3 ConfigMap和Secret使用

# ConfigMap - 非敏感配置
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: app-config
  namespace: production
data:
  NACOS_SERVER: "10.0.20.10:8848"
  REDIS_HOST: "10.0.20.10"
  LOG_LEVEL: "INFO"

---
# Secret - 敏感配置
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: app-secret
  namespace: production
type: Opaque
stringData:
  MYSQL_PASSWORD: "YourPassword123"
  REDIS_PASSWORD: "YourPassword456"

在Deployment中引用：

containers:
- name: app
  envFrom:
    - configMapRef:
        name: app-config
    - secretRef:
        name: app-secret

六、监控与日志

6.1 Prometheus + Grafana部署

6.1.1 部署Node Exporter
# node-exporter-daemonset.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: node-exporter
  namespace: monitoring
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: node-exporter
  template:
    metadata:
      labels:
        app: node-exporter
    spec:
      hostNetwork: true
      hostPID: true
      containers:
      - name: node-exporter
        image: prom/node-exporter:v1.7.0
        args:
          - --path.procfs=/host/proc
          - --path.sysfs=/host/sys
          - --path.rootfs=/host/root
        ports:
          - containerPort: 9100
            hostPort: 9100
        volumeMounts:
          - name: proc
            mountPath: /host/proc
            readOnly: true
          - name: sys
            mountPath: /host/sys
            readOnly: true
          - name: root
            mountPath: /host/root
            readOnly: true
      volumes:
        - name: proc
          hostPath:
            path: /proc
        - name: sys
          hostPath:
            path: /sys
        - name: root
          hostPath:
            path: /
6.1.2 Prometheus配置
# prometheus.yml
global:
  scrape_interval: 15s

scrape_configs:
  # K8s节点监控
  - job_name: 'kubernetes-nodes'
    kubernetes_sd_configs:
      - role: node
    relabel_configs:
      - source_labels: [__address__]
        regex: '(.*):10250'
        replacement: '${1}:9100'
        target_label: __address__

  # Spring Boot应用监控
  - job_name: 'spring-boot-apps'
    kubernetes_sd_configs:
      - role: pod
        namespaces:
          names: ['production']
    relabel_configs:
      - source_labels: [__meta_kubernetes_pod_annotation_prometheus_io_scrape]
        action: keep
        regex: true
      - source_labels: [__meta_kubernetes_pod_annotation_prometheus_io_path]
        action: replace
        target_label: __metrics_path__
        regex: (.+)

6.2 告警规则示例

groups:
  - name: node_alerts
    rules:
      # CPU使用率告警
      - alert: HighCPUUsage
        expr: 100 - (avg by(instance) (irate(node_cpu_seconds_total{mode="idle"}[5m])) * 100) > 80
        for: 5m
        labels:
          severity: warning
        annotations:
          summary: "CPU使用率过高"
          description: "{{ $labels.instance }} CPU使用率已达 {{ $value }}%"

      # 内存使用率告警
      - alert: HighMemoryUsage
        expr: (1 - (node_memory_MemAvailable_bytes / node_memory_MemTotal_bytes)) * 100 > 85
        for: 5m
        labels:
          severity: warning
        annotations:
          summary: "内存使用率过高"
          description: "{{ $labels.instance }} 内存使用率已达 {{ $value }}%"

      # 磁盘使用率告警
      - alert: HighDiskUsage
        expr: (1 - (node_filesystem_avail_bytes{mountpoint="/"} / node_filesystem_size_bytes{mountpoint="/"})) * 100 > 80
        for: 5m
        labels:
          severity: critical
        annotations:
          summary: "磁盘使用率过高"

  - name: application_alerts
    rules:
      # 应用健康检查失败
      - alert: ApplicationDown
        expr: up{job="spring-boot-apps"} == 0
        for: 1m
        labels:
          severity: critical
        annotations:
          summary: "应用服务不可用"

6.3 日志收集方案

使用Filebeat收集容器日志到Elasticsearch：

# filebeat-k8s.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: filebeat
  namespace: kube-system
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: filebeat
  template:
    spec:
      containers:
      - name: filebeat
        image: elastic/filebeat:7.17.19
        args:
          - "-c"
          - "/etc/filebeat/filebeat.yml"
          - "-e"
        volumeMounts:
          - name: config
            mountPath: /etc/filebeat
          - name: varlog
            mountPath: /var/log
          - name: containers
            mountPath: /var/lib/docker/containers
            readOnly: true
      volumes:
        - name: config
          configMap:
            name: filebeat-config
        - name: varlog
          hostPath:
            path: /var/log
        - name: containers
          hostPath:
            path: /var/lib/docker/containers

七、故障排查与问题解决

7.1 常见问题速查表

问题现象可能原因排查命令解决方案
Pod一直Pending资源不足kubectl describe pod <name>增加节点或调整资源请求
Pod CrashLoopBackOff应用启动失败kubectl logs <pod>检查应用配置和依赖
ImagePullBackOff镜像拉取失败kubectl describe pod <name>检查镜像地址和凭证
Service无法访问Endpoints为空kubectl get endpoints <svc>检查Pod标签和selector
Ingress 502后端Pod未就绪kubectl get pods检查readinessProbe
OOMKilled内存不足kubectl describe pod <name>增加内存限制
节点NotReady网络或kubelet问题kubectl describe node <name>检查kubelet和网络插件
DNS解析失败CoreDNS问题kubectl logs -n kube-system -l k8s-app=kube-dns重启CoreDNS

7.2 排查命令速查

# 查看Pod详细信息
kubectl describe pod <pod-name> -n <namespace>

# 查看Pod日志
kubectl logs <pod-name> -n <namespace>
kubectl logs <pod-name> -n <namespace> --previous  # 上一个容器

# 进入Pod调试
kubectl exec -it <pod-name> -n <namespace> -- sh

# 查看Service和Endpoints
kubectl get svc,endpoints -n <namespace>

# 查看所有异常Pod
kubectl get pods -A --field-selector=status.phase!=Running

# 查看节点资源使用
kubectl top nodes
kubectl top pods -A

# 查看事件
kubectl get events -A --sort-by='.lastTimestamp'

7.3 典型案例分析

案例1：Pod频繁OOMKilled

现象：Pod每隔几小时重启，状态显示OOMKilled

排查：

kubectl describe pod <pod-name> -n production
# 查看 Limits 和实际使用

kubectl top pod <pod-name> -n production
# 查看当前内存使用

原因：JVM堆内存设置与K8s限制不匹配

解决：

env:
- name: JAVA_OPTS
  value: "-XX:MaxRAMPercentage=70.0"  # 使用百分比而非固定值
resources:
  limits:
    memory: "2048Mi"  # 预留30%给堆外内存
案例2：跨节点Pod通信504

现象：同节点Pod通信正常，跨节点返回504超时，失败率约50%

快速排查：

# 1. 验证跨节点Pod通信
kubectl exec pod-on-node1 -- ping -c 3 <pod-on-node2-ip>

# 2. 对比：节点直接访问Pod（如果成功说明是安全组问题）
ssh node1 "curl http://<pod-on-node2-ip>"

# 3. 检查安全组是否包含Pod网络
# 需要放行：Pod网络CIDR（如172.16.0.0/16）

根本原因：云平台安全组只允许了节点网络，未允许Pod网络CIDR

解决：在安全组添加规则：

  • 入站：ANY - Pod网络CIDR（如172.16.0.0/16）
  • 出站：ANY - Pod网络CIDR（如172.16.0.0/16）

详细案例分析：参见《故障排查实战》篇

八、总结与检查清单

8.1 部署前检查清单

检查项命令/操作预期结果
系统时间同步timedatectlSystem clock synchronized: yes
Swap已关闭free -hSwap行全为0
内核模块已加载lsmod | grep br_netfilter有输出
containerd运行正常systemctl status containerdactive (running)
kubelet已启用systemctl is-enabled kubeletenabled
网络连通性节点间ping测试全部通
镜像源可访问crictl pull nginx成功拉取

8.2 部署后验证清单

检查项命令预期结果
所有节点Readykubectl get nodesSTATUS全为Ready
系统Pod正常kubectl get pods -n kube-system全为Running
网络插件正常kubectl get pods -n calico-system全为Running
DNS解析正常kubectl run test --rm -it --image=busybox -- nslookup kubernetes解析成功
跨节点通信创建两个Pod，互相ping通信正常
Ingress工作创建测试Ingress并访问正常响应

8.3 常用命令速查

# 集群管理
kubectl cluster-info
kubectl get nodes -o wide
kubectl get pods -A

# 应用管理
kubectl apply -f deployment.yaml
kubectl rollout status deployment/<name>
kubectl rollout undo deployment/<name>
kubectl scale deployment/<name> --replicas=5

# 日志和调试
kubectl logs -f <pod>
kubectl exec -it <pod> -- sh
kubectl describe pod <pod>
kubectl top nodes
kubectl top pods

# 清理
kubectl delete pod <name> --force --grace-period=0
kubectl delete namespace <name>

8.4 关键配置文件位置

配置项路径
kubeadm配置/etc/kubernetes/admin.conf
kubelet配置/var/lib/kubelet/config.yaml
containerd配置/etc/containerd/config.toml
Calico配置kubectl get installation default -o yaml
kubectl配置~/.kube/config

关键词: Kubernetes、部署实践、CI/CD、监控、故障排查

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高欣 - 基于Kubernetes的DevOps实践之路.pdf
08-23
整体来看，文件详细阐述了Kubernetes在DevOps实践中的关键作用，以及JFrog在公司内部如何借助Kubernetes技术来提升产品的开发、测试和运维效率，同时解决了部署和测试环境搭建的难点。通过容器化、持续集成和持续...
云计算基于Kubeadm的Kubernetes集群部署与管理：从环境搭建到故障排查的全流程实战指南
10-31
内容概要：本文系统性地介绍了Kubernetes集群从零开始的部署与管理全过程，涵盖Kubernetes的核心概念、环境准备、部署工具选型、实战部署步骤（单控制节点与高可用多控制节点）、集群管理、资源调度优化以及常见故障...
从0到1：Docker与K8s集群部署实战.pdf【容器化技术与集群管理】Docker与Kubernetes集群部署实战：从环境搭建到应用部署全流程详解
08-29
内容概要：本文系统介绍了Docker与Kubernetes（K8s）集群的从零开始部署全过程，涵盖容器化与集群管理的核心概念、环境准备、安装配置、应用部署及常见问题解决。文章首先解析Docker的镜像、容器、Dockerfile和仓库...
基于实战案例的高可用Kubernetes集群部署与管理：从环境搭建到网络配置及应用部署
06-20
内容概要：本文档详细介绍了Kubernetes (k8s) 集群的部署案例，涵盖从环境搭建、高可用集群规划、服务器准备、软件安装、Ansible自动化部署到网络配置和DNS服务的全过程。具体包括多Master环境下的高可用集群配置，...
用DSP28335实现三电平SVPWM整流器的程序-svpwm-SVPWM整流-三电平SVPWM-逆变器-三电平
最新发布
12-09
用DSP28335实现三电平SVPWM整流器的程序-svpwm-SVPWM整流-三电平SVPWM-逆变器-三电平
洁净制药厂房的供配电设计
12-09
本 PPT 介绍了制药厂房中供配电系统的总体概念与设计要点，内容包括： 洁净厂房的特点及其对供配电系统的特殊要求； 供配电设计的一般原则与依据的国家/行业标准； 从上级电网到工厂变电所、终端配电的总体结构与模块化设计思路； 供配电范围：动力配电、照明、通讯、接地、防雷与消防等； 动力配电中电压等级、接地系统形式（如 TN-S）、负荷等级与可靠性、UPS 配置等； 照明的电源方式、光源选择、安装方式、应急与备用照明要求； 通讯系统、监控系统在生产管理与消防中的作用； 接地与等电位连接、防雷等级与防雷措施； 消防设施及其专用供电（消防泵、排烟风机、消防控制室、应急照明等）； 常见高压柜、动力柜、照明箱等配电设备案例及部分设计图纸示意； 公司已完成的典型项目案例。 1. 工程背景与总体框架 所属领域：制药厂房工程的公用工程系统，其中本 PPT 聚焦于供配电系统。 放在整个公用工程中的位置：与给排水、纯化水/注射用水、气体与热力、暖通空调、自动化控制等系统并列。 2. Part 01 供配电概述 2.1 洁净厂房的特点 空间密闭，结构复杂、走向曲折； 单相设备、仪器种类多，工艺设备昂贵、精密； 装修材料与工艺材料种类多，对尘埃、静电等更敏感。 这些特点决定了：供配电系统要安全可靠、减少积尘、便于清洁和维护。 2.2 供配电总则 供配电设计应满足： 可靠、经济、适用； 保障人身与财产安全； 便于安装与维护； 采用技术先进的设备与方案。 2.3 设计依据与规范 引用了大量俄语标准（ГОСТ、СНиП、SanPiN 等）以及国家、行业和地方规范，作为设计的法规基础文件，包括： 电气设备、接线、接地、电气安全； 建筑物电气装置、照明标准； 卫生与安全相关规范等。 3. Part 02 供配电总览 从电源系统整体结构进行总览： 上级：地方电网； 工厂变电所（10kV 配电装置、变压
三菱FX5U PLC通信客户端（基于MC协议 (SLMP/3E帧) - 原生TCP/IP）
12-09
这是一个基于.NET Framework的Windows桌面应用程序，专门用于与三菱FX5U系列PLC进行TCP/IP通信。项目采用标准的MC协议（3E帧），实现了完整的读写功能，并提供了直观的用户界面，是工业自动化领域与PLC通信的实用工具。 1. 完整的MC协议实现 支持3E帧格式（ASCII通信协议） 实现批量读取和批量写入 自动处理小端字节序数据格式 完善的错误代码解析机制 2. 多功能数据操作 位设备操作：X（输入）、Y（输出）、M（辅助继电器） 字设备操作：D（数据寄存器）、W（字设备）、B（链接寄存器）、R（文件寄存器） 浮点数支持：D寄存器浮点读写（IEEE 754标准） 批量读写：支持连续地址批量操作 3. 智能地址处理 八进制地址转换：X、Y寄存器自动进行八进制和十进制转换 地址对齐：位设备按16位对齐读取，确保数据正确性 范围验证：自动验证地址范围和数据类型 4. 实时监控系统
基于卷积神经网络与常规波束形成的时间窗方法水下目标方位估计算法源码及项目资料
12-09
本资源提供了一套完整的水下目标方位估计解决方案，包含两种核心算法实现：基于常规波束形成的时间窗方法与基于卷积神经网络的时间窗方法。该方案附有详尽的技术文档、完整的项目资料以及经过验证的源代码。 项目已通过学术指导与严格评审，在答辩环节获得了优异的评价。所有代码均经过充分测试，确保功能稳定可靠后方才发布。 本资源适用于人工智能、信号处理、自动化、电子信息及相关领域的在校师生、研究人员及工程技术人员，可用于课程实践、毕业设计、科研项目立项或技术原型开发。具备一定基础的开发者可基于现有代码进行功能扩展与定制化修改，以满足特定的研究或应用需求。 欢迎获取并使用本资源，以期在相关技术领域进行深入探讨与共同提升。 资源来源于网络分享，仅用于学习交流使用，请勿用于商业，如有侵权请联系我删除！
【直流微电网保护】【本地松弛母线、光伏系统、电池和直流负载】【光伏系统使用标准的光伏模型+升压变换器】【电池使用标准的锂离子电池模型+双有源桥变换器】Simulink仿真实现
12-09
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