3. 环境准备：基础操作系统配置、Docker 与 Docker Compose 安装、Kubernetes 集群搭建

本章聚焦于搭建分布式追踪环境所需的底层基础设施。所有后续的 Jaeger、Zipkin、OpenTelemetry Collector 等组件都将运行在此基础环境之上。环境配置遵循“最小依赖、可复现、可移植”原则，确保学员能在本地开发机、公司内网或云环境中一致地完成部署。

3.1 基础操作系统配置

推荐使用 Ubuntu 22.04 LTS 作为宿主机操作系统。以下配置已在 x86_64 和 ARM64 架构上验证通过。

配置项 推荐值 说明
CPU ≥ 4 核 满足 Kubernetes 控制平面 + 工作负载最低要求
内存 ≥ 8 GB 分布式追踪组件（Jaeger、ES）内存开销较大
磁盘 ≥ 50 GB SSD 容器镜像、持久卷、日志存储
内核参数 net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1 Kubernetes 网络插件（CNI）依赖桥接过滤
Swap 关闭 kubelet 强制要求 swap 关闭，否则节点无法注册
关键步骤： 执行以下命令完成基础调优。 
# 更新系统并安装必要工具
sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade -y
sudo apt-get install -y curl wget vim net-tools

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

# 加载内核模块并设置 sysctl
cat <<EOF | sudo tee /etc/modules-load.d/k8s.conf
overlay
br_netfilter
EOF

sudo modprobe overlay
sudo modprobe br_netfilter

cat <<EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-iptables  = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.ipv4.ip_forward                 = 1
EOF

sudo sysctl --system

3.2 Docker 与 Docker Compose 安装

Docker 作为容器运行时，是分布式追踪组件本地快速验证的首选。Docker Compose 用于编排多容器追踪栈（如 Jaeger + Elasticsearch + Kafka）。

3.2.1 Docker Engine 安装

使用官方脚本安装，确保版本 ≥ 24.0。

# 卸载旧版本
sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io containerd runc

# 安装依赖
sudo apt-get install -y ca-certificates curl gnupg

# 添加 Docker 官方 GPG 密钥
sudo install -m 0755 -d /etc/apt/keyrings
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/docker.gpg

# 设置仓库
echo \
  "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
  $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null

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

# 验证
sudo docker run hello-world

3.2.2 Docker Compose 安装

Docker Compose v2 已集成到 Docker CLI 中，但建议单独安装最新版以确保兼容性。

# 下载最新稳定版
DOCKER_COMPOSE_VERSION=$(curl -s https://api.github.com/repos/docker/compose/releases/latest | grep tag_name | cut -d '"' -f 4)
sudo curl -L "https://github.com/docker/compose/releases/download/${DOCKER_COMPOSE_VERSION}/docker-compose-$(uname -s)-$(uname -m)" -o /usr/local/bin/docker-compose

# 赋予执行权限
sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

# 验证
docker-compose --version
移植适配提示： 在内网离线环境中，可提前下载 Docker 和 Compose 的 deb 包或二进制文件，通过 scp 或 U 盘导入。Docker 镜像可使用 docker save / docker load 迁移。

3.3 Kubernetes 集群搭建

使用 kubeadm 搭建单控制平面集群，适合学习与开发环境。生产环境建议使用 kOps、Kubespray 或云厂商托管集群。

3.3.1 安装 kubeadm、kubelet、kubectl

# 添加 Kubernetes 官方仓库
sudo curl -fsSL https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.28/deb/Release.key | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg
echo 'deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg] https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.28/deb/ /' | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list

# 安装指定版本（锁定版本防止意外升级）
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y kubelet=1.28.2-1.1 kubeadm=1.28.2-1.1 kubectl=1.28.2-1.1
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

3.3.2 初始化控制平面节点

# 初始化（替换 --apiserver-advertise-address 为实际 IP）
sudo kubeadm init \
  --apiserver-advertise-address=192.168.1.100 \
  --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
  --service-cidr=10.96.0.0/12

# 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

# 安装 Flannel CNI 网络插件
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/flannel-io/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

3.3.3 工作节点加入集群

在控制平面初始化成功后，会输出 kubeadm join 命令。复制该命令到每个工作节点执行。

# 示例（实际  和 hash 以初始化输出为准）
sudo kubeadm join 192.168.1.100:6443 -- abcdef.1234567890abcdef \
  --discovery--ca-cert-hash sha256:xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

3.3.4 验证集群状态

kubectl get nodes
kubectl get pods -n kube-system

预期输出：所有节点状态为 Ready，核心组件（coredns、kube-proxy、flannel）处于 Running 状态。

常见问题： 如果节点状态为 NotReady，请检查 CNI 插件是否安装、容器运行时（containerd）是否正常运行、节点间网络是否互通。使用 kubectl describe node <node-name> 查看具体原因。

3.4 环境验证与移植适配检查清单

完成上述安装后，执行以下检查项，确保环境可用于后续分布式追踪组件部署。

检查项 验证命令 预期结果
Docker 运行正常 docker info Server Version ≥ 24.0
Docker Compose 可用 docker-compose version 版本 ≥ 2.20
Kubernetes 节点就绪 kubectl get nodes 所有节点 Ready
CoreDNS 运行 kubectl get pods -n kube-system -l k8s-app=kube-dns Pod 状态 Running
Pod 网络通信 kubectl run test --image=busybox -- sleep 3600 然后 kubectl exec test -- ping 10.244.0.1 ping 成功
分布式追踪环境配置架构 环境配置架构总览 基础操作系统（Ubuntu 22.04 LTS） 内核调优 · Swap 关闭 · 网络桥接模块 · 4 核 / 8 GB 内存 容器运行时：Docker Engine ≥ 24.0 containerd · docker-buildx-plugin 编排层：Docker Compose + Kubernetes 1.28 kubeadm 初始化 · Flannel CNI · 单控制平面 分布式追踪组件部署层 Jaeger · Zipkin · OpenTelemetry Collector · Elasticsearch · Kafka 移植适配：离线导入 / 镜像迁移

3.5 移植适配要点

在将环境从开发机迁移到客户现场或内网环境时，需重点关注以下适配项：

  • 操作系统差异： 若目标环境为 CentOS 7/8，需将 apt-get 替换为 yum，并调整内核参数配置路径（/etc/sysctl.d/ 通用）。
  • 容器运行时替换： 部分环境可能使用 containerd 直接作为 Kubernetes 运行时，此时可跳过 Docker 安装，但需确保 crictl 可用。
  • 镜像仓库代理： 在内网环境中，提前将 gcr.io、docker.io 等镜像推送到私有 Harbor 或 Nexus 仓库，修改部署 YAML 中的 image 字段。
  • 网络插件选择： Flannel 适合简单环境；若需网络策略（NetworkPolicy），建议改用 Calico。
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