引言

Kubernetes作为容器编排领域的标杆工具，其单机部署模式（Single-Node Kubernetes）适用于开发测试、边缘计算等轻量级场景。Kubernetes 1.8版本虽已非最新，但其架构设计稳定，且作为经典版本仍被大量企业用于生产环境验证或学习研究。本文将围绕Kubernetes 1.8单机部署展开，从环境准备、组件安装到配置优化，提供一套可复用的技术方案。

一、单机部署的适用场景与优势

1.1 适用场景

• 开发测试环境：开发者可在本地快速搭建Kubernetes集群，验证应用部署逻辑。
• 边缘计算节点：资源受限的边缘设备（如工业网关、IoT设备）需运行轻量级Kubernetes。
• 教学与实验：高校或培训机构可通过单机部署演示Kubernetes核心功能。

1.2 优势对比

• 资源占用低：相比多节点集群，单机模式仅需单台服务器（建议4核8GB以上）。
• 部署速度快：无需网络配置、证书交换等复杂步骤，10分钟内可完成初始化。
• 成本可控：无需额外云服务器或负载均衡器，适合预算有限的项目。

二、环境准备与依赖安装

2.1 系统要求

• 操作系统：推荐CentOS 7.x/Ubuntu 16.04+（需支持systemd）。
• 硬件配置：CPU≥4核，内存≥8GB，磁盘≥50GB（SSD优先）。
• 网络要求：关闭防火墙或开放6443（API Server）、10250（Kubelet）等端口。

2.2 依赖工具安装

# 安装Docker（Kubernetes 1.8需Docker 1.12+）
sudo yum install -y docker
sudo systemctl enable docker && sudo systemctl start docker
# 安装kubeadm、kubelet、kubectl（1.8版本）
cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://packages.cloud.google.com/yum/repos/kubernetes-el7-\$basearch
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
sudo yum install -y kubelet-1.8.0 kubeadm-1.8.0 kubectl-1.8.0
sudo systemctl enable kubelet

三、Kubernetes 1.8单机部署步骤

3.1 初始化Master节点

# 使用kubeadm初始化（忽略Swap警告）
sudo kubeadm init --kubernetes-version=v1.8.0 --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 --ignore-preflight-errors=Swap
# 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

关键参数说明：

• --pod-network-cidr：指定Pod网络范围（需与CNI插件兼容）。
• --ignore-preflight-errors=Swap：允许系统使用Swap（生产环境不推荐）。

3.2 部署CNI网络插件

Kubernetes 1.8默认不支持CNI 0.3+版本，需选择兼容插件（如Flannel）：

# 下载Flannel YAML（需修改镜像地址为国内源）
wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/v0.9.1/Documentation/kube-flannel.yml
sed -i 's|quay.io/coreos/flannel:v0.9.1-amd64|registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/flannel:v0.9.1-amd64|g' kube-flannel.yml
kubectl apply -f kube-flannel.yml

3.3 验证集群状态

kubectl get nodes
# 输出示例：
# NAME       STATUS    ROLES     AGE       VERSION
# localhost   Ready     master    2m        v1.8.0
kubectl get pods --all-namespaces
# 检查coredns、kube-proxy等系统组件是否Running

四、配置优化与常见问题解决

4.1 资源限制调整

编辑/etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml，增加以下参数：

spec:
  containers:
  - command:
    - kube-apiserver
    - --advertise-address=0.0.0.0
    - --default-not-ready-toleration-seconds=30
    - --default-unreachable-toleration-seconds=30

作用：避免Node未就绪时Pod被立即驱逐。

4.2 常见问题解决

• 问题1：kubelet启动失败，报错failed to run Kubelet: unable to load client CA file
  解决方案：检查/etc/kubernetes/pki/ca.crt是否存在，或重新生成证书：

  sudo kubeadm init phase certs ca

• 问题2：Pod卡在ContainerCreating状态
  解决方案：检查CNI插件日志：

  journalctl -u kubelet -n 100 --no-pager
  kubectl describe pod <pod-name> | grep -i "failed"

五、进阶使用建议

5.1 持久化存储配置

单机环境下可使用hostPath或本地PV：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: local-pv
spec:
  capacity:
    storage: 10Gi
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  hostPath:
    path: /mnt/data

5.2 升级与回滚

# 升级到1.8.x最新补丁版
sudo yum upgrade kubelet-1.8.* kubeadm-1.8.* kubectl-1.8.*
sudo systemctl restart kubelet
# 回滚（需提前备份etcd数据）
sudo kubeadm reset
sudo rm -rf /etc/kubernetes/

六、总结与展望

Kubernetes 1.8单机部署通过简化集群架构，为开发者提供了低门槛的容器编排环境。尽管其版本较旧，但理解其部署逻辑对掌握Kubernetes核心原理至关重要。未来可结合K3s（轻量级Kubernetes）或MicroK8s等现代方案，进一步优化资源利用率。

操作建议：

1. 首次部署建议使用虚拟机（如VirtualBox）隔离环境。
2. 生产环境需考虑高可用（如kubeadm的--control-plane-endpoint参数）。
3. 定期备份/etc/kubernetes/目录及etcd数据。

通过本文的步骤，读者可在30分钟内完成Kubernetes 1.8的单机部署，并快速进入应用开发阶段。