一、系统环境准备与更新

在部署容器化基础设施前，必须确保操作系统处于最新状态。Ubuntu系统建议使用20.04 LTS或更高版本，通过以下步骤完成基础环境准备：

系统更新流程
```bash

更新软件包索引

sudo apt update

执行完整系统升级（自动确认安装）

sudo apt upgrade -y

内核升级后处理（可选）

if [ -f /var/run/reboot-required ]; then
echo “系统内核已升级，建议重启服务器”

# 重启命令（生产环境建议选择维护窗口执行）
# sudo reboot


2. **关键注意事项**
- 生产环境建议配置自动更新策略，通过`unattended-upgrades`包实现安全补丁自动安装
- 对于需要保持服务连续性的场景，可配置Live Patch服务避免内核升级重启
- 升级前建议使用`apt list --upgradable`查看可升级包列表，评估影响范围
# 二、Containerd运行时环境搭建
作为Kubernetes推荐的轻量级容器运行时，containerd的安装配置包含以下关键步骤：
1. **安装与基础配置**
```bash
# 安装containerd运行时
sudo apt install containerd -y
# 创建配置目录并生成默认配置
sudo mkdir -p /etc/containerd
containerd config default | sudo tee /etc/containerd/config.toml

服务管理要点
```bash

启动containerd服务并设置开机自启

sudo systemctl enable —now containerd

验证服务状态

sudo systemctl status containerd

查看运行时版本信息

sudo containerd —version


3. **生产环境优化建议**
- 配置cgroup驱动为systemd（与Kubernetes默认配置一致）
- 调整内存交换参数（`swap_behavior=unlimited`）
- 配置镜像加速源（修改`config.toml`中的registry镜像配置）
- 启用日志轮转（配置`[plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.runtimes.runc.options]`中的SystemdCgroup）
# 三、Kubernetes集群部署实践
Kubernetes部署包含存储库配置、组件安装和网络参数调整三个核心阶段：
1. **存储库配置流程**
```bash
# 添加GPG密钥（使用HTTPS协议确保安全）
curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -
# 添加Kubernetes存储库（xenial为兼容性标识）
echo "deb https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
# 更新软件包索引
sudo apt update

组件安装与版本管理
```bash

安装核心组件（kubeadm用于集群管理，kubelet运行节点，kubectl命令行工具）

sudo apt install kubeadm kubelet kubectl -y

锁定组件版本（避免自动升级导致兼容性问题）

sudo apt-mark hold kubeadm kubelet kubectl

验证安装版本

kubeadm version
kubelet —version
kubectl version —client


3. **初始化集群（主节点操作）**
```bash
# 使用kubeadm初始化集群（示例配置，实际需根据网络环境调整）
sudo kubeadm init \
  --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
  --service-cidr=10.96.0.0/12 \
  --ignore-preflight-errors=Swap
# 配置kubectl自动补全
echo 'source <(kubectl completion bash)' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
# 创建kube目录并复制配置文件
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

四、Containerd集成问题深度解析

在Kubernetes与containerd集成过程中，网络配置是常见痛点，需特别注意以下技术细节：

桥接网络问题本质

Linux内核默认不将桥接网络的流量转发至iptables规则链
该问题会导致Kubernetes Service的ClusterIP无法正常访问
表现为Pod间通信正常，但无法通过Service名称或ClusterIP访问服务

解决方案实施步骤
```bash

修改sysctl配置（永久生效）

echo “net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1” | sudo tee -a /etc/sysctl.conf

加载br_netfilter模块（确保模块可用）

sudo modprobe br_netfilter

应用配置变更

sudo sysctl -p

验证配置生效

sysctl net.bridge.bridge-nf-call-iptables


3. **验证网络功能**
```bash
# 创建测试Pod
kubectl run test --image=nginx --restart=Never --port=80
# 创建测试Service
kubectl expose pod test --port=80 --target-port=80 --type=ClusterIP
# 测试连通性
kubectl exec -it another-pod -- curl http://test.default.svc.cluster.local

五、生产环境部署建议

高可用架构设计

主节点建议部署3个实例组成etcd集群
使用keepalived+haproxy实现控制平面负载均衡
配置NodeRestriction admission controller增强节点安全

运维监控体系

部署Prometheus+Grafana监控集群状态
配置Alertmanager实现异常告警
使用ELK或Loki+Grafana构建日志系统

备份恢复策略

定期备份etcd数据（使用etcdctl snapshot save）
配置Velero实现集群资源备份
测试备份恢复流程确保业务连续性

本指南完整覆盖了从系统准备到集群部署的全流程，特别针对containerd与Kubernetes集成时的网络配置问题提供了经过验证的解决方案。通过遵循这些最佳实践，开发者可以在Ubuntu系统上快速构建稳定可靠的容器化基础设施，为后续的微服务部署和云原生应用开发奠定坚实基础。

Ubuntu系统下容器化环境搭建与Kubernetes集群部署指南