在 Linux VPS 服务器上部署 Kubernetes 并安装 Prometheus 监控

本文介绍如何在一台（或多台）VPS 服务器上部署 Kubernetes 集群，并使用 Prometheus 对集群进行监控。教程含概念简介、安装流程及配置示例，让你对 Kubernetes + Prometheus 有一个快速上手的体验。

1. 背景与准备

1.1 Kubernetes 简介

Kubernetes 是一款容器编排平台，可自动管理容器应用的部署、伸缩与运维。它抽象了底层硬件与网络资源，使分布式应用的管理更加高效与可扩展。

1.2 Prometheus 简介

Prometheus 是一款开源的监控与告警系统，遵循 “拉取” 模式（pull-based），定期从目标端点采集指标数据，并通过可视化与告警实现及时监控。

1.3 准备条件

• VPS 服务器 一台或多台，建议配置至少 2 vCPU / 4GB RAM（更大规模集群同理，可多台 VPS）。
• 操作系统 建议使用主流发行版，如 Ubuntu 20.04+、Debian 10+、CentOS 7/8 或其他兼容 Linux。
• 网络连通 如果需要多节点，确保节点间互通。
• sudo/root 权限 以便安装所需组件与配置。

2. 安装 Kubernetes

以下以 kubeadm 方式在 Ubuntu 系统上部署单主节点集群为例，其他系统或多节点场景类似。

亦可参考《搬瓦工 VPS 上安装部署 Docker 集群管理工具 Kubernetes (K8S) 教程》

2.1 安装依赖

sudo apt update && sudo apt upgrade -y
sudo apt install -y apt-transport-https ca-certificates curl

2.2 添加 Kubernetes 软件源并安装

curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -
sudo bash -c 'cat <<EOF >/etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
deb https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main
EOF'

sudo apt update
sudo apt install -y docker.io kubelet kubeadm kubectl
sudo systemctl enable docker
sudo systemctl start docker

2.3 初始化 Master 节点

1. 关闭 swap（Kubernetes 要求）：

   sudo swapoff -a
   sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab
   

2. 使用 kubeadm 初始化集群：

   sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16
   

   等待执行完成后，会输出类似 kubeadm join ... 命令，用于添加工作节点（多节点时使用）。

3. 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
   

2.4 部署网络插件

Kubernetes 需要网络插件（CNI）让 Pod 能够正常通信。以 Flannel 为例：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/flannel-io/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

检查集群状态：

kubectl get nodes

出现 Ready 状态，说明主节点已就绪。此时若只是练习，可以把主节点同时当作工作节点使用（生产不推荐）：

kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/control-plane-

即移除对调度的限制。

3. 安装 Prometheus 监控

3.1 准备 Helm

Helm 是 Kubernetes 包管理工具，用来简化应用安装与升级。

curl https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/master/scripts/get-helm-3 | bash

或使用软件包管理器安装。

3.2 添加并更新仓库

helm repo add prometheus-community https://prometheus-community.github.io/helm-charts
helm repo update

3.3 部署 Prometheus

Prometheus 官方推荐的安装方式是通过 kube-prometheus-stack（打包了 Prometheus、Alertmanager、Grafana 等组件），可以一站式获得监控、告警、可视化能力：

helm install my-prometheus prometheus-community/kube-prometheus-stack \
  --namespace monitoring --create-namespace

• my-prometheus：Release 名称，可自由修改。
• monitoring：创建并使用 monitoring 命名空间。

等待安装完成后，可用以下命令查看状态：

kubectl get pods -n monitoring

若全部处于 Running 或 Completed，说明部署成功。

3.4 访问 Prometheus 界面

1. 使用端口转发 (临时方式)：

   kubectl port-forward -n monitoring svc/my-prometheus-kube-prometheus-stack-prometheus 9090:9090
   

   在本地浏览器访问 http://127.0.0.1:9090/ 查看 Prometheus UI。

2. 使用 Ingress 或 NodePort (生产方式)：
   • 若你有域名和 Ingress 控制器，可给 Prometheus、Grafana 等服务配置外部路由。
   • 或者修改 values.yaml 启用 service.type=NodePort 方式让外部可访问，结合防火墙或负载均衡器。

4. 简单使用教程

1. Prometheus 监控原理：定期从各个暴露监控指标的端点（如 节点、Kubernetes 控制平面、Pod 等）抓取数据，然后存储、分析，并可与 Grafana 搭配展示图表。
2. 通过内置 ServiceMonitor / PodMonitor：kube-prometheus-stack 会自动发现 Kubernetes 组件和 Node 节点。要监控自己部署的应用，需在 Pod 或服务里暴露 /metrics 端点，并创建对应的 ServiceMonitor 或 PodMonitor 资源。
3. 查看 Grafana 仪表盘：

   kubectl port-forward -n monitoring svc/my-prometheus-kube-prometheus-stack-grafana 3000:80
   

   浏览器访问 http://127.0.0.1:3000 登录，默认用户名 admin，密码可在 helm install 时通过 --set grafana.adminPassword=xxx 自定义，或在安装后查询：

   kubectl get secret \my-prometheus-kube-prometheus-stack-grafana -n monitoring -o jsonpath="{.data.admin-password}" \| base64 --decode
   

4. 设置告警：kube-prometheus-stack 也包含 Alertmanager，可设置基于 CPU 使用率、响应延迟等进行邮件或其他形式通知，确保出现异常时能及时获知。

5. 维护与扩展

1. 更新 Kubernetes：定期 sudo apt update && sudo apt upgrade 并查看 kubeadm/kubectl 更新，遵循官方升级指引。
2. 更新 Helm Charts：

   helm repo updatehelm upgrade my-prometheus prometheus-community/kube-prometheus-stack -n monitoring
   

   获取最新特性及安全修复。

3. 分布式集群扩容：在多台 VPS 里安装 kubeadm 并执行 kubeadm join ... 命令，将节点加入同一集群，提升容器应用的可用性。

6. 总结

通过以上步骤，你已经在 VPS 服务器上使用 kubeadm 完整部署了单节点或多节点的 Kubernetes 集群，并借助 Prometheus（可搭配 Grafana）实时监控集群及各容器应用的运行状况。Kubernetes + Prometheus 的组合为应用提供了自动化容器编排与高可用监控，让开发与运维在可观测性方面更具主动性。

如需更进一步，请参考：

• Kubernetes 官方文档
• Prometheus 官方文档
• kube-prometheus-stack Helm Chart

祝你在 VPS 上部署 Kubernetes 的学习和实践顺利！

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