通过Kubeadm部署一套K8s集群

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了通过Kubeadm部署一套K8s集群相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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kubeadm init遇到的一些：https://www.freesion.com/article/73351064854/

kubeadm升级问题：https://blog.csdn.net/xujiamin0022016/article/details/112204490

kubectl问题：Config not found: /etc/kubernetes/admin.conf
The connection to the server localhost:8080 was refused - did you specify the right host or port?
https://www.cnblogs.com/wind-zhou/p/12829079.html

Flannel问题：node3节点的镜像已经下载并处于Running状态，node2却报错 init:ImagePullBackOff
https://blog.csdn.net/muwan2900/article/details/115387193

K8s问题总结：https://blog.csdn.net/qq_19734597/article/details/98175307

另一种kubeadm快速部署K8s集群（一个Master，两个Node）：https://www.cnblogs.com/double-dong/p/11483670.html

IP角色安装软件
10.0.100.132k8s-masterkube-apiserver
kube-schduler
kube-controller-manager
docker
flannel
kubelet
10.0.100.135k8s-node01kubelet
kube-proxy
docker
flannel
10.0.100.140k8s-node02kubelet
kube-proxy
docker
flannel

 

Ubuntu：https://blog.csdn.net/u011127242/article/details/111413292

 

一、前置知识点

1.1 生产环境可部署Kubernetes集群的两种方式

目前生产部署Kubernetes集群主要有两种方式：

  • kubeadm
    Kubeadm是一个K8s部署工具，提供kubeadm init和kubeadm join，用于快速部署Kubernetes集群。
  • 二进制包
    从github下载发行版的二进制包，手动部署每个组件，组成Kubernetes集群。

这里采用kubeadm搭建集群。

kubeadm工具功能：

  • kubeadm init：初始化一个Master节点
  • kubeadm join：将工作节点加入集群
  • kubeadm upgrade：升级K8s版本
  • kubeadm token：管理 kubeadm join 使用的令牌
  • kubeadm reset：清空 kubeadm init 或者 kubeadm join 对主机所做的任何更改
  • kubeadm version：打印 kubeadm 版本
  • kubeadm alpha：预览可用的新功能

1.2 准备环境

服务器要求：

  • 建议最小硬件配置：2核CPU、2G内存、30G硬盘
  • 服务器最好可以访问外网，会有从网上拉取镜像需求，如果服务器不能上网，需要提前下载对应镜像并导入节点

软件环境：

  • 操作系统 CentOS7.6_x64
  • Docker 19-ce
  • Kubernetes 1.20

服务器整体规划：

角色IP其他单装组件
k8s-master110.0.100.132docker，etcd，nginx，keepalived
k8s-master210.0.100.135docker，etcd，nginx，keepalived
k8s-node110.0.100.137docker，etcd
负载均衡器对外IP10.0.100.140

架构图：
在这里插入图片描述

1.3 操作系统初始化配置

# 关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

# 关闭selinux
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config  # 永久
setenforce 0  # 临时

# 关闭swap
swapoff -a  # 临时
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab    # 永久

# 根据规划设置主机名
hostnamectl set-hostname <hostname>

# 在master添加hosts
cat >> /etc/hosts << EOF
10.0.100.132 k8s-master1
10.0.100.135 k8s-master2
10.0.100.137 k8s-node1
EOF

# 将桥接的IPv4流量传递到iptables的链
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
sysctl --system  # 生效

# 时间同步
yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com

二、部署Nginx+Keepalived高可用负载均衡器

Kubernetes作为容器集群系统，通过健康检查+重启策略实现了Pod故障自我修复能力，通过调度算法实现将Pod分布式部署，并保持预期副本数，根据Node失效状态自动在其他Node拉起Pod，实现了应用层的高可用性。

针对Kubernetes集群，高可用性还应包含以下两个层面的考虑：Etcd数据库的高可用性和Kubernetes Master组件的高可用性。 而kubeadm搭建的K8s集群，Etcd只起了一个，存在单点，所以我们这里会独立搭建一个Etcd集群。

Master节点扮演着总控中心的角色，通过不断与工作节点上的Kubelet和kube-proxy进行通信来维护整个集群的健康工作状态。如果Master节点故障，将无法使用kubectl工具或者API做任何集群管理。

Master节点主要有三个服务kube-apiserver、kube-controller-manager和kube-scheduler，其中kube-controller-manager和kube-scheduler组件自身通过选择机制已经实现了高可用，所以Master高可用主要 针对kube-apiserver 组件，而该组件是以HTTP API提供服务，因此对他高可用与Web服务器类似，增加负载均衡器对其负载均衡即可，并且可水平扩容。

kube-apiserver高可用架构图：
在这里插入图片描述

  • Nginx是一个主流Web服务和反向代理服务器，这里用四层实现对apiserver实现负载均衡。
  • Keepalived是一个主流高可用软件，基于VIP绑定实现服务器双机热备，在上述拓扑中，Keepalived主要根据Nginx运行状态判断是否需要故障转移（偏移VIP），例如当Nginx主节点挂掉，VIP会自动绑定在Nginx备节点，从而保证VIP一直可用，实现Nginx高可用。
  • 注：为了节省机器，这里与K8s master节点机器复用。也可以独立于k8s集群之外部署，只要nginx与apiserver能通信就行。

2.1 安装软件包（主/备）

 yum install epel-release -y
 yum install nginx keepalived -y

2.2 Nginx配置文件（主/备一样）

cat > /etc/nginx/nginx.conf << "EOF"
user nginx;
worker_processes auto;
error_log /var/log/nginx/error.log;
pid /run/nginx.pid;

include /usr/share/nginx/modules/*.conf;

events {
    worker_connections 1024;
}

# 四层负载均衡，为两台Master apiserver组件提供负载均衡
stream {

    log_format  main  '$remote_addr $upstream_addr - [$time_local] $status $upstream_bytes_sent';

    access_log  /var/log/nginx/k8s-access.log  main;

    upstream k8s-apiserver {
       server 10.0.100.132:6443;   # Master1 APISERVER IP:PORT
       server 10.0.100.135:6443;   # Master2 APISERVER IP:PORT
    }
    
    server {
       listen 16443;  # 由于nginx与master节点复用，这个监听端口不能是6443，否则会冲突
       proxy_pass k8s-apiserver;
    }
}

http {
    log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    access_log  /var/log/nginx/access.log  main;

    sendfile            on;
    tcp_nopush          on;
    tcp_nodelay         on;
    keepalive_timeout   65;
    types_hash_max_size 2048;

    include             /etc/nginx/mime.types;
    default_type        application/octet-stream;

    server {
        listen       80 default_server;
        server_name  _;

        location / {
        }
    }
}
EOF

2.3 keepalived配置文件（Nginx Master）

cat > /etc/keepalived/keepalived.conf << EOF
global_defs { 
   notification_email { 
     acassen@firewall.loc 
     failover@firewall.loc 
     sysadmin@firewall.loc 
   } 
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc  
   smtp_server 127.0.0.1 
   smtp_connect_timeout 30 
   router_id NGINX_MASTER
} 

vrrp_script check_nginx {
    script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
}

vrrp_instance VI_1 { 
    state MASTER 
    interface ens33  # 修改为实际网卡名
    virtual_router_id 51 # VRRP 路由 ID实例，每个实例是唯一的 
    priority 100    # 优先级，备服务器设置 90 
    advert_int 1    # 指定VRRP 心跳包通告间隔时间，默认1秒 
    authentication { 
        auth_type PASS      
        auth_pass 1111 
    }  
    # 虚拟IP
    virtual_ipaddress { 
        10.0.100.140/24
    } 
    track_script {
        check_nginx
    } 
}
EOF
  • vrrp_script：指定检查nginx工作状态脚本（根据nginx状态判断是否故障转移）
  • virtual_ipaddress：虚拟IP（VIP）

准备上述配置文件中检查nginx运行状态的脚本：

cat > /etc/keepalived/check_nginx.sh  << "EOF"
#!/bin/bash
count=$(ss -antp |grep 16443 |egrep -cv "grep|$$")

if [ "$count" -eq 0 ];then
    exit 1
else
    exit 0
fi
EOF
chmod +x /etc/keepalived/check_nginx.sh

注：keepalived根据脚本返回状态码（0为工作正常，非0不正常）判断是否故障转移

2.4 keepalived配置文件（Nginx Backup）

cat > /etc/keepalived/keepalived.conf << EOF
global_defs { 
   notification_email { 
     acassen@firewall.loc 
     failover@firewall.loc 
     sysadmin@firewall.loc 
   } 
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc  
   smtp_server 127.0.0.1 
   smtp_connect_timeout 30 
   router_id NGINX_BACKUP
} 

vrrp_script check_nginx {
    script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
}

vrrp_instance VI_1 { 
    state BACKUP 
    interface ens33
    virtual_router_id 51 # VRRP 路由 ID实例，每个实例是唯一的 
    priority 90
    advert_int 1
    authentication { 
        auth_type PASS      
        auth_pass 1111 
    }  
    virtual_ipaddress { 
        10.0.100.140/24
    } 
    track_script {
        check_nginx
    } 
}
EOF

准备上述配置文件中检查nginx运行状态的脚本：

cat > /etc/keepalived/check_nginx.sh  << "EOF"
#!/bin/bash
count=$(ss -antp |grep 16443 |egrep -cv "grep|$$")

if [ "$count" -eq 0 ];then
    exit 1
else
    exit 0
fi
EOF
chmod +x /etc/keepalived/check_nginx.sh

注：keepalived根据脚本返回exit x，x即状态码（0为工作正常，非0不正常）判断是否故障转移

2.5 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start nginx
systemctl start keepalived
systemctl enable nginx
systemctl enable keepalived

2.6 查看keepalived工作状态

master1上查看
在这里插入图片描述
可以看到，在ens33网卡绑定了10.0.100.140 虚拟IP，说明工作正常。

master2上查看
在这里插入图片描述

2.7 Nginx+Keepalived高可用测试

关闭主节点Nginx，测试VIP是否漂移到备节点服务器。

在Nginx Master执行 pkill nginx
在Nginx Backup，ip addr命令查看已成功绑定VIP。

三、部署Etcd集群

Etcd 是一个分布式键值存储系统，Kubernetes使用Etcd进行数据存储，kubeadm搭建默认情况下只启动一个Etcd Pod，存在单点故障，生产环境强烈不建议，所以我们这里使用3台服务器组建集群，可容忍1台机器故障，当然，你也可以使用5台组建集群，可容忍2台机器故障。

节点名称IP
etcd-110.0.100.132
etcd-210.0.100.135
etcd-310.0.100.137

注：为了节省机器，这里与K8s节点机器复用。也可以独立于k8s集群之外部署，只要apiserver能连接到就行。

3.1 准备cfssl证书生成工具

cfssl是一个开源的证书管理工具，使用json文件生成证书，相比openssl更方便使用。

找任意一台服务器操作，这里用Master节点。

wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64
chmod +x cfssl_linux-amd64 cfssljson_linux-amd64 cfssl-certinfo_linux-amd64
mv cfssl_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl
mv cfssljson_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssljson
mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/bin/cfssl-certinfo

3.2 生成Etcd证书

1、自签证书颁发机构（CA）
创建工作目录：

mkdir -p ~/etcd_tls
cd ~/etcd_tls

自签CA：

cat > ca-config.json << EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "www": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF

cat > ca-csr.json << EOF
{
    "CN": "etcd CA",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing"
        }
    ]
}
EOF

生成证书：

cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -

会生成ca.pem和ca-key.pem文件。

2、使用自签CA签发Etcd HTTPS证书
创建证书申请文件：

cat > server-csr.json << EOF
{
    "CN": "etcd",
    "hosts": [
    "10.0.100.132",
    "10.0.100.135",
    "10.0.100.137"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "BeiJing"
        }
    ]
}
EOF

注：上述文件hosts字段中IP为所有etcd节点的集群内部通信IP，一个都不能少！为了方便后期扩容可以多写几个预留的IP。

生成证书：

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=www server-csr.json | cfssljson -bare server

会生成server.pem和server-key.pem文件。

3.3 从Github下载二进制文件

下载地址：https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.4.9/etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz

3.4 部署Etcd集群

以下在节点1上操作，为简化操作，待会将节点1生成的所有文件拷贝到节点2和节点3。

1、创建工作目录并解压二进制包

mkdir /opt/etcd/{bin,cfg,ssl} -p
tar zxvf etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
mv etcd-v3.4.9-linux-amd64/{etcd,etcdctl} /opt/etcd/bin/

2、创建etcd配置文件

cat > /opt/etcd/cfg/etcd.conf << EOF
#[Member]
ETCD_NAME="etcd-1"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://10.0.100.132:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://10.0.100.132:2379"

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://10.0.100.132:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://10.0.100.132:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://10.0.100.132:2380,etcd-2=https://10.0.100.135:2380,etcd-3=https://10.0.100.137:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
EOF
  • ETCD_NAME：节点名称，集群中唯一
  • ETCD_DATA_DIR：数据目录
  • ETCD_LISTENPEER_URLS：集群通信监听地址
  • ETCD_LISTENCLIENT_URLS：客户端访问监听地址
  • ETCD_INITIALADVERTISE_PEERURLS：集群通告地址
  • ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS：客户端通告地址
  • ETCD_INITIAL_CLUSTER：集群节点地址
  • ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN：集群Token
  • ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE：加入集群的当前状态，new是新集群，existing表示加入已有集群

3、systemd管理etcd

cat > /usr/lib/systemd/system/etcd.service << EOF
[Unit]
Description=Etcd Server
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target

[Service]
Type=notify
EnvironmentFile=/opt/etcd/cfg/etcd.conf
ExecStart=/opt/etcd/bin/etcd \\
--cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem \\
--key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \\
--peer-cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem \\
--peer-key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \\
--trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem \\
--peer-trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem \\
--logger=zap
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

4、拷贝刚才生成的证书
把刚才生成的证书拷贝到配置文件中的路径：

cp ~/etcd_tls/ca*pem ~/etcd_tls/server*pem /opt/etcd/ssl/

5、启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start etcd
systemctl enable etcd

6、将上面节点1所有生成的文件拷贝到节点2和节点3

scp -r /opt/etcd/ root@10.0.100.135:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@10.0.100.135:/usr/lib/systemd/system/
scp -r /opt/etcd/ root@10.0.100.137:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@10.0.100.137:/usr/lib/systemd/system/

然后在节点2和节点3分别修改etcd.conf配置文件中的节点名称和当前服务器IP：

cat > /opt/etcd/cfg/etcd.conf << EOF
#[Member]
ETCD_NAME="etcd-2"   # 修改此处，节点2改为etcd-2，节点3改为etcd-3
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://10.0.100.135:2380"   # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://10.0.100.135:2379" # 修改此处为当前服务器IP

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://10.0.100.135:2380" # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://10.0.100.135:2379" # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://10.0.100.132:2380,etcd-2=https://10.0.100.135:2380,etcd-3=https://10.0.100.137:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
EOF

cat > /opt/etcd/cfg/etcd.conf << EOF
#[Member]
ETCD_NAME="etcd-3"   # 修改此处，节点2改为etcd-2，节点3改为etcd-3
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://10.0.100.137:2380"   # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://10.0.100.137:2379" # 修改此处为当前服务器IP

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://10.0.100.137:2380" # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://10.0.100.137:2379" # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://10.0.100.132:2380,etcd-2=https://10.0.100.135:2380,etcd-3=https://10.0.100.137:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
EOF

最后启动etcd并设置开机启动，同上。

systemctl daemon-reload
systemctl start etcd
systemctl enable etcd

7、查看集群状态

[root@k8s-master1 ~]# ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints="https://10.0.100.132:2379,https://10.0.100.135:2379,https://10.0.100.137:2379" endpoint health --write-out=table

+----------------------------+--------+-------------+-------+
|          ENDPOINT    | HEALTH |    TOOK     | ERROR |
+----------------------------+--------+-------------+-------+
| https://10.0.100.132:2379 |   true | 10.301506ms |    |
| https://10.0.100.135:2379 |   true | 12.87467ms |     |
| https://10.0.100.137:2379 |   true | 13.225954ms |    |
+----------------------------+--------+-------------+-------+

如果输出上面信息，就说明集群部署成功。
如果有问题第一步先看日志：/var/log/message 或 journalctl -u etcd

四、安装Docker/kubeadm/kubelet【所有节点】

这里使用Docker作为容器引擎，

4.1 安装Docker

wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce用 kubeadm 部署生产级 k8s 集群


 Docker&K8s---通过kubeadm快速部署K8s


 Docker&K8s---通过kubeadm快速部署K8s


 通过kubeadm部署高可用的k8s集群


 kubeadm安装k8s集群1.17版本


 云原生 | kubernetes - kubeadm部署k8s集群（超详细）