在Ubuntu中安装Kubernetes并使用GitLab CI进行部署
内容提要
本文介绍在Ubuntu上安装Kubernetes并通过GitLab CI实现自动部署：关闭swap、启用IPv4转发，安装kubelet、kubeadm、kubectl，配置containerd国内镜像与私有仓库；Master节点用kubeadm init初始化并安装Calico网络插件，Worker节点加入集群；在GitLab Runner安装kubectl并配置kubeconfig，通过.gitlab-ci.yml自动部署。
延伸解读
国内环境下的镜像与仓库适配
文章针对国内网络环境做了多处适配：containerd 配置中将 pause 镜像替换为阿里云地址，kubeadm 初始化时指定阿里云镜像仓库，并为 HTTP 私有仓库配置了 insecure 跳过 TLS 验证。这些操作能减少镜像拉取失败，但需注意私有仓库地址和端口需按实际环境替换，且 insecure 方式仅建议在受信任的内网中使用。
集群初始化的关键参数与常见疏漏
kubeadm init 时必须携带 --pod-network-cidr 和 --image-repository 参数，否则容易出现镜像拉取失败或网络插件无法正常工作。文章还提醒在初始化前清理旧集群残留（如 /etc/kubernetes、/var/lib/etcd 等），并预拉镜像、为 pause 镜像打上官方标签，这些步骤能避免因镜像标签不匹配导致的启动问题。
GitLab CI 自动部署的权限与触发设计
部署 job 通过 File 类型变量 KUBECONFIG_FILE 注入 kubeconfig，并设置 KUBECONFIG 环境变量供 kubectl 使用。该 job 仅在流水线计划调度触发时执行，其他触发来源跳过，适合定时或手动触发的部署场景。需确保 GitLab Runner 用户对 kubeconfig 文件有读取权限，且 kubectl 已安装。
Q&A
在Ubuntu上安装Kubernetes前，所有节点必须执行哪些前置操作？
必须关闭swap并启用IPv4数据包转发。关闭swap：sudo swapoff -a 和 sudo sed -i '/swap/s/^/#/' /etc/fstab。启用IPv4转发：创建/etc/sysctl.d/k8s.conf文件，添加net.ipv4.ip_forward = 1，然后执行sudo sysctl --system，并用sysctl net.ipv4.ip_forward验证。
如何安装kubelet、kubeadm和kubectl？
更新apt索引并安装依赖：sudo apt-get update && sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl gpg。添加Kubernetes apt仓库：下载签名密钥并保存到/etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg，然后添加仓库源。最后执行sudo apt-get update && sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl，并用sudo apt-mark hold锁定版本。
如何配置containerd以使用国内镜像和HTTP私有仓库？
备份并重新生成containerd配置：sudo cp /etc/containerd/config.toml /etc/containerd/config.toml.bak 和 sudo containerd config default | sudo tee /etc/containerd/config.toml。修改pause镜像为阿里云：sudo sed -i 's#registry.k8s.io/pause#registry.aliyuncs.com/google_containers/pause#g' /etc/containerd/config.toml，并启用SystemdCgroup：sudo sed -i 's/SystemdCgroup \= false/SystemdCgroup \= true/g' /etc/containerd/config.toml。对于HTTP私有仓库，编辑/etc/containerd/config.toml，在[plugins.'io.containerd.cri.v1.images'.registry]下添加mirrors和configs配置，指定endpoint和insecure_skip_verify = true。最后重启containerd。
Master节点初始化Kubernetes集群的步骤是什么？
先清理旧集群：sudo kubeadm reset -f，删除相关目录并重置iptables。预拉镜像：sudo kubeadm config images pull --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers --kubernetes-version v1.37.0。给pause镜像打官方标签：sudo ctr -n k8s.io images tag registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.10.2 registry.k8s.io/pause:3.10.2。执行初始化：sudo kubeadm init --apiserver-advertise-address=10.150.12.160 --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers --kubernetes-version v1.37.0 --pod-network-cidr=192.168.0.0/16。保存输出的join命令，并配置kubectl权限。
如何安装Calico网络插件并验证集群？
下载Calico yaml并应用：curl -O https://raw.githubusercontent.com/projectcalico/calico/v3.32.2/manifests/calico.yaml 和 kubectl apply -f calico.yaml。监控Pod状态：kubectl get pods -n kube-system -w，等待calico-node和calico-kube-controllers变为Running。检查节点状态：kubectl get nodes，节点应从NotReady变为Ready。集群验证：kubectl get nodes查看节点状态，kubectl get cs查看组件状态，并创建测试Pod：kubectl create deployment nginx --image=nginx。
如何通过GitLab CI自动部署应用到Kubernetes集群？
在GitLab Runner服务器上安装kubectl，并将kubeconfig复制到/home/gitlab-runner/.kube/config，设置权限。在GitLab项目的Settings > CI/CD > Variables中添加File类型变量KUBECONFIG_FILE（内容为kubeconfig文件）。在.gitlab-ci.yml中定义k8s-deploy job，仅当流水线由schedule触发时执行。script中导出KUBECONFIG=${KUBECONFIG_FILE}，然后执行kubectl cluster-info验证连接，最后kubectl apply -f k8s-deployment-${DEPLOYMENT_ENV}.yaml --validate=false进行部署。DEPLOYMENT_ENV变量对应不同环境。
