2 二进制方式搭建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2 二进制方式搭建K8S集群相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

本文介绍单/多Master的K8S集群搭建全过程。 

目录

1 环境要求、节点规划、配置

1.1 环境要求

1.2 节点规划

1.3 操作系统初始化配置

2 ETCD集群部署

2.1 准备cfssl证书生成工具

2.2 生成ETCD证书

2.3 下载ETCD的二进制文件

2.4 部署ETCD集群

3 安装Docker

4 部署 Master-Node

4.1 生成kube-apiserver证书

4.2 下载并解压二进制文件

4.3 部署 kube-apiserver

4.4 部署 kube-controller-manager

4.5 部署 kube-scheduler

5 部署 Work-Node

5.1 创建工作目录并拷贝二进制文件

5.2 部署kubelet

5.3 批准 kubelet 证书申请并加入集群

5.4 部署 kube-proxy

5.5 部署网络组件

5.6 授权 apiserver 访问 kubelet

5.7 新增加 Worker-Node

6 部署 DashBoard 和 CoreDNS

6.1 部署 DashBoard

6.2 部署 CoreDNS

7 扩容多 Master（高可用架构）

7.1 部署 Master2 Node

7.2 部署 Nginx+Keepalived 高可用负载均衡器

1 环境要求、节点规划、配置

1.1 环境要求

  • 操作系统：CentOS7.8_x64 （mini）
  • 系统配置（每台虚拟机）：2G内存、2个CPU、每个CPU上1个核心、20G硬盘
  • 网络要求：每台虚拟机可访问外网，机器之间可相互访问
  • Docker 版本：19-ce
  • Kubernetes 版本：1.18

1.2 节点规划

由于我只有一台笔记本电脑（WIN10，16G内存），为了在VMWare中少开启几台虚拟机，就把ETCD集群分别放到仅有的3个节点中，单Master节点的K8S集群部署架构及组件安装如下图：

因此，本次环境搭建，一共用到3台虚拟机（单Master节点、双Node节点，1+2=3台）

单Master的K8S集群节点规划如下 ：

   节点              ip                                         需要安装的组件
k8s-master1192.168.200.200kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler、etcd
k8s-node1192.168.200.201kubelet、kube-proxy、docker、etcd
k8s-node2192.168.200.202kubelet、kube-proxy、docker、etcd

1.3 操作系统初始化配置

如下的8个步骤，需要在三台主机上分别执行一遍：

# 1、关闭防火墙
systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld

# 2、关闭selinux（我选择永久关闭，需要重启机器）
永久关闭：sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
临时关闭：setenforce 0

# 3、关闭swap（我选择永久关闭）
永久关闭：sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab
临时关闭：swapoff -a

# 4、根据规划设置主机名（更改后命令行输入：bash 直接生效）
hostnamectl set-hostname k8s-master1
hostnamectl set-hostname k8s-node1
hostnamectl set-hostname k8s-node2

# 5、在master节点中添加集群中各个节点的主机名与ip的对应关系
#只有这个部分是只在Master中执行，其他的指令需要在3台机器上都执行一遍
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.200.200 k8s-master
192.168.200.201 k8s-node1
192.168.200.202 k8s-node2
EOF

# 6、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

# 7、配置生效
sysctl --system  

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

2 ETCD集群部署

Etcd 是一个分布式键值存储系统，Kubernetes使用Etcd进行数据存储，所以先准备一个Etcd数据库，为解决Etcd单点故障，应采用集群方式部署，这里使用3台组建集群，可容忍1台机器故障。为了节省机器，这里把3个ETCD实例分别部署在一个Matser节点和两个Node节点上。

ETCD实例IP
etcd-1192.168.200.200
etcd-2192.168.200.201
etcd-3192.168.200.202

2.1 准备cfssl证书生成工具

#1、安装cfssl证书生成工具（如果下载不了，可尝试换成http协议）
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

2.2 生成ETCD证书

#2、生成自签证书的根证书：创建文件夹
mkdir -p ~/TLS/{etcd,k8s}
cd TLS/etcd
#3、生成自签证书的根证书：文件夹中写入配置文件2个
#配置文件1
cat > ca-config.json << EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "www": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF

#配置文件2
cat > ca-csr.json << EOF
{
    "CN": "etcd CA",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing"
        }
    ]
}
EOF
#4、执行如下指令生成证书
cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -

 接下来，使用自签的根证书签发ETCD HTTPS证书：

#5、创建证书申请文件
cat > server-csr.json << EOF
{
    "CN": "etcd",
    "hosts": [
    "192.168.200.200",
    "192.168.200.201",
    "192.168.200.202"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "BeiJing"
        }
    ]
}
EOF

注意：上面配置文件中hosts字段中的IP为所有etcd节点的集群内部通信IP，为了方便后期扩容可以多写几个预留IP（我没有预留）。 

#6、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

到目前为止，已经基于ETCD的根证书，生成了两个域名证书如下，用于ETCD集群使用HTTPS进行通信 ：

2.3 下载ETCD的二进制文件

浏览器输入地址直接下载，下载之后把压缩包拖动到root目录下。

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

2.4 部署ETCD集群

以下操作只在节点1（Master）上进行一遍，至于节点2、3，直接从节点1中把结果拷贝过去即可。

  • step1：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/
  • step2：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://192.168.200.200:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.200.200:2379"
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.200.200:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.200.200:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://192.168.200.200:2380,etcd-2=https://192.168.200.201:2380,etcd-3=https://192.168.200.202:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
EOF

 配置文件中各个参数含义如下：

#ETCD_NAME：节点名称，集群中唯一
#ETCD_DATA_DIR：数据目录
#ETCD_LISTEN_PEER_URLS：集群通信监听地址
#ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS：客户端访问监听地址
#ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS：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
  • step3：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
  • step4：拷贝证书到配置文件路径下
cp ~/TLS/etcd/ca*pem ~/TLS/etcd/server*pem /opt/etcd/ssl/
  • step5：启动，并设置开机启动
systemctl daemon-reload
systemctl enable etcd
systemctl start etcd

注意：systemctl start etcd 指令执行之后会“卡住”因为其他的ETCD节点还没部署呢。输入以下的指令可以查看日志：

#把和etcd有关的日志保存到a文件中，再从a中检索和ip相关的内容，下图截取了其中的一部分
#注意：本步骤不是必须要执行的
journalctl -u etcd > a
cat a grep|192.168.200

  •  step6：将上述节点1所有生成的文件拷贝到节点2和节点3
#分别拷贝etcd的工作目录、管理服务的配置文件到另外两台主机
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.200.201:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.200.201:/usr/lib/systemd/system/
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.200.202:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.200.202:/usr/lib/systemd/system/

注意：需要修改ETCD配置文件参数（共5处修改点），分别修改另外2个ETCD的参数

vi /opt/etcd/cfg/etcd.conf
#[Member]
ETCD_NAME="etcd-1"   # 修改1，节点2改为etcd-2，节点3改为etcd-3
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.200.201:2380"   # 修改2 当前服务器IP
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.200.201:2379" # 修改3 当前服务器IP

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.200.201:2380" # 修改4 当前服务器IP
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.200.201:2379" # 修改5 当前服务器IP

启动并设置开机启动（同上）：

systemctl daemon-reload
systemctl enable etcd
systemctl start etcd
  • step7：查看集群状态

在任意一个ETCD节点上输入如下指令，可以查看集群状态情况true表示健康（保证IP正确）

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://192.168.200.200:2379,https://192.168.200.201:2379,https://192.168.200.202:2379" endpoint health --write-out=table

3 安装Docker

其实，我这三台虚拟机上本来就安装好了Docker，如果没有安装Docker，可以参考该教程，当然，如果虚拟机本来就安装了Docker，我也会把修改点指出来。

如果虚拟机上本来就没安装Docker，安装步骤分为如下5步：

  • step1：下载Docker的安装包（二级制安装，yum也可以）浏览器输入如下指令就能下载：
https://download.docker.com/linux/static/stable/x86_64/docker-19.03.9.tgz
  • step2：解压，移动
tar zxvf docker-19.03.9.tgz
mv docker/* /usr/bin
  • step3：设置systemd管理docker的配置文件（指定了docker守护进程启动的命令）
cat > /usr/lib/systemd/system/docker.service << EOF
[Unit]
Description=Docker Application Container Engine
Documentation=https://docs.docker.com
After=network-online.target firewalld.service
Wants=network-online.target
[Service]
Type=notify
ExecStart=/usr/bin/dockerd
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
LimitNOFILE=infinity
LimitNPROC=infinity
LimitCORE=infinity
TimeoutStartSec=0
Delegate=yes
KillMode=process
Restart=on-failure
StartLimitBurst=3
StartLimitInterval=60s
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF
  • step4：设置镜像加速
mkdir /etc/docker
cat > /etc/docker/daemon.json << EOF
{
  "registry-mirrors": ["https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
  • step5：启动并设置开机启动
systemctl daemon-reload
systemctl start docker
systemctl enable docker

如果虚拟机上本来就安装了Docker，只需要把修改2个配置文件即可：

  • step1：修改systemd管理docker的配置文件

执行上面的step3。

  • step2：设置镜像加速

执行上面的step4（去掉第一行创建文件夹的操作）。

  • step3：启动并设置开机启动

执行上面的step5。最后，命令行输入：docker info 查看docker是否成功启动，上面所有的操作在3台机器上分别执行。

4 部署 Master-Node

到目前为止，前期准备工作已经完成了（环境准备、部署ETCD集群、安装Docker），接下来基于K8S中的各种组件的二进制文件，进行组件的配置与安装。不过，在进行配置安装操作之前先了解一下K8S的证书机制：

  • K8S所有组件均采用HTTPS通信，基于两套根证书（apiserver、etcd）
  • 证书分为管理节点和工作节点：
  • 管理节点：controller-manager和scheduler连接apiserver时所需要的客户端证书
  • 工作节点：kubelet、kube-proxy连接apiserver时所需要的客户端证书，一般采用BootStrap TLS机制，所以kubelet的证书初次启动会向apiserver申请颁发证书，由controller-manager组件自动颁发，如下图：

4.1 生成kube-apiserver证书

  • step1：切换到目录：
cd TLS/k8s
  • step2：自签证书颁发机构（CA）
cat > ca-config.json << EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "kubernetes": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF
cat > ca-csr.json << EOF
{
    "CN": "kubernetes",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing",
            "O": "k8s",
            "OU": "System"
        }
    ]
}
EOF
  • step3：生成证书
cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -

  •  step4：使用自签CA签发kube-apiserver HTTPS证书

注：上述文件hosts字段中IP为所有Master节点ip、负载均衡器LB的ip、负载均衡器的VIP，一个都不能少！为了方便后期扩容可以多写几个预留的IP（203是第二个Mstser、88是VIP）。

cat > server-csr.json << EOF
{
    "CN": "kubernetes",
    "hosts": [
      "10.0.0.1",
      "127.0.0.1",
      "192.168.200.200",
      "192.168.200.201",
      "192.168.200.202",
      "192.168.200.203",
      "192.168.200.88",
      "kubernetes",
      "kubernetes.default",
      "kubernetes.default.svc",
      "kubernetes.default.svc.cluster",
      "kubernetes.default.svc.cluster.local"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "BeiJing",
            "O": "k8s",
            "OU": "System"
        }
    ]
}
EOF
  • step5：生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes server-csr.json | cfssljson -bare server

4.2 下载并解压二进制文件

下载

https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/CHANGELOG/CHANGELOG-1.18.md#v1183

下载如下这个二进制压缩包即可。

解压

mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs} 
tar zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
cd kubernetes/server/bin
cp kube-apiserver kube-scheduler kube-controller-manager /opt/kubernetes/bin
cp kubectl /usr/bin/

4.3 部署 kube-apiserver

  • step1：创建配置文件

etcd-servers：分别填写3台机器的ip，bind-address、advertise-address填写Master节点ip

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf << EOF
KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=false \\\\
--v=2 \\\\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\\\
--etcd-servers=https://192.168.200.200:2379,https://192.168.200.201:2379,https://192.168.200.202:2379 \\\\
--bind-address=192.168.200.200 \\\\
--secure-port=6443 \\\\
--advertise-address=192.168.200.200 \\\\
--allow-privileged=true \\\\
--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 \\\\
--enable-admission-plugins=NamespaceLifecycle,LimitRanger,ServiceAccount,ResourceQuota,NodeRestriction \\\\
--authorization-mode=RBAC,Node \\\\
--enable-bootstrap-token-auth=true \\\\
--token-auth-file=/opt/kubernetes/cfg/token.csv \\\\
--service-node-port-range=30000-32767 \\\\
--kubelet-client-certificate=/opt/kubernetes/ssl/server.pem \\\\
--kubelet-client-key=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \\\\
--tls-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/server.pem  \\\\
--tls-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \\\\
--client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\\\
--service-account-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \\\\
--etcd-cafile=/opt/etcd/ssl/ca.pem \\\\
--etcd-certfile=/opt/etcd/ssl/server.pem \\\\
--etcd-keyfile=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \\\\
--audit-log-maxage=30 \\\\
--audit-log-maxbackup=3 \\\\
--audit-log-maxsize=100 \\\\
--audit-log-path=/opt/kubernetes/logs/k8s-audit.log"
EOF

配置文件中参数解释如下：

logtostderr：启用日志
v：日志等级
log-dir：日志目录
etcd-servers：etcd集群地址
bind-address：监听地址
secure-port：https安全端口
advertise-address：集群通告地址
allow-privileged：启用授权
service-cluster-ip-range：Service虚拟IP地址段
enable-admission-plugins：准入控制模块
authorization-mode：认证授权，启用RBAC授权和节点自管理
enable-bootstrap-token-auth：启用TLS bootstrap机制
token-auth-file：bootstrap token文件
service-node-port-range：Service nodeport类型默认分配端口范围
kubelet-client-xxx：apiserver访问kubelet客户端证书
tls-xxx-file：apiserver https证书
etcd-xxxfile：连接Etcd集群证书
audit-log-xxx：审计日志
  • step2：拷贝证书

把刚才生成的证书拷贝到配置文件中的路径：

cp ~/TLS/k8s/ca*pem ~/TLS/k8s/server*pem /opt/kubernetes/ssl/
  • step3：启用 TLS Bootstrapping 机制

生成token： 

head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' '

创建上述配置文件中token文件（把生成的token替换，格式：token，用户名，UID，用户组）

cat > /opt/kubernetes/cfg/token.csv << EOF
4ec49cd2f31388108e1c8958a805c8d4,kubelet-bootstrap,10001,"system:node-bootstrapper"
EOF
  • step4：systemd管理apiserver 
cat > /usr/lib/systemd/system/kube-apiserver.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes API Server
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-apiserver \\$KUBE_APISERVER_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF
  • step5：启动并设置开机启动
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-apiserver
systemctl enable kube-apiserver
  • step6：授权kubelet-bootstrap用户允许请求证书（给token中的用户最小权限）
kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap \\
--clusterrole=system:node-bootstrapper \\
--user=kubelet-bootstrap

4.4 部署 kube-controller-manager

  • step1：创建配置文件
cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.conf << EOF
KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS="--logtostderr=false \\\\
--v=2 \\\\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\\\
--leader-elect=true \\\\
--master=127.0.0.1:8080 \\\\
--bind-address=127.0.0.1 \\\\
--allocate-node-cidrs=true \\\\
--cluster-cidr=10.244.0.0/16 \\\\
--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 \\\\
--cluster-signing-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\\\
--cluster-signing-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem  \\\\
--root-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\\\
--service-account-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \\\\
--experimental-cluster-signing-duration=87600h0m0s"
EOF

配置文件中参数介绍如下： 

#参数介绍
master：通过本地非安全本地端口8080连接apiserver。
leader-elect：当该组件启动多个时，自动选举（HA）
cluster-signing-cert-file/–cluster-signing-key-file：自动为kubelet颁发证书的CA，与apiserver保持一致
  • step2： 生成kubeconfig文件（这一步似乎不用执行）

除了为该组件创建 .conf 主配置文件之外，还需要生成一个该组件专属的 .kubeconfig 配置文件用于连接apiserver

先生成kube-controller-manager证书

#切换工作目录
cd ~/TLS/k8s

#创建证书请求文件
cat > kube-controller-manager-csr.json << EOF
{
  "CN": "system:kube-controller-manager",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "BeiJing",
      "ST": "BeiJing",
      "O": "system:masters",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

#生成controller-manager 证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-controller-manager-csr.json | cfssljson -bare kube-controller-manager

再生成kubeconfig配置文件

KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://192.168.200.200:6443"

kubectl config set-cluster kubernetes \\
  --certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
  --embed-certs=true \\
  --server=${KUBE_APISERVER} \\
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials kube-controller-manager \\
  --client-certificate=./kube-controller-manager.pem \\
  --client-key=./kube-controller-manager-key.pem \\
  --embed-certs=true \\
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \\
  --cluster=kubernetes \\
  --user=kube-controller-manager \\
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

 kubeconfig配置文件生成之后，可以用以下指令查看：

cat /opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig
  • step3：systemd管理controller-manager
cat > /usr/lib/systemd/system/kube-controller-manager.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Controller Manager
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-controller-manager \\$KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF
  • step4：启动并设置开机启动
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-controller-manager
systemctl enable kube-controller-manager

4.5 部署 kube-scheduler

  • step1：创建配置文件
cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.conf << EOF
KUBE_SCHEDULER_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--leader-elect \\
--master=127.0.0.1:8080 \\
--bind-address=127.0.0.1"
EOF

配置文件中参数介绍如下：

#参数介绍
master：通过本地非安全本地端口8080连接apiserver。
leader-elect：当该组件启动多个时，自动选举（HA）
  • step2：生成 kubeconfig 文件（这一步似乎不用执行）

除了为该组件创建 .conf 主配置文件之外，还需要生成一个该组件专属的 .kubeconfig 配置文件用于连接apiserver

先生成 kube-scheduler证书

#切换工作目录
cd ~/TLS/k8s

#创建证书请求文件
cat > kube-scheduler-csr.json << EOF
{
  "CN": "system:kube-scheduler",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "BeiJing",
      "ST": "BeiJing",
      "O": "system:masters",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

#生成 kube-scheduler 证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-scheduler-csr.json | cfssljson -bare kube-scheduler

 再生成kubeconfig配置文件

KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://192.168.200.200:6443"

kubectl config set-cluster kubernetes \\
  --certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
  --embed-certs=true \\
  --server=${KUBE_APISERVER} \\
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials kube-scheduler \\
  --client-certificate=./kube-scheduler.pem \\
  --client-key=./kube-scheduler-key.pem \\
  --embed-certs=true \\
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \\
  --cluster=kubernetes \\
  --user=kube-scheduler \\
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

kubeconfig配置文件生成之后，可以用以下指令查看：

cat /opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig
  • step3：systemd管理scheduler
cat > /usr/lib/systemd/system/kube-scheduler.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Scheduler
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-scheduler \\$KUBE_SCHEDULER_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF
  • step4：启动并设置开机启动
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-scheduler
systemctl enable kube-scheduler
  • step5：查看集群状态

查看集群状态用到kubectl工具，kubectl连接集群前进行配置（生成证书+生成连接用配置文件，但是，这一步似乎不用执行）

#1、切换工作目录
cd ~/TLS/k8s

#2、生成kubectl连接K8S集群的证书
cat > admin-csr.json << EOF
{
  "CN": "admin",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "BeiJing",
      "ST": "BeiJing",
      "O": "system:masters",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

#3、生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes admin-csr.json | cfssljson -bare admin

#4、生成kubeconfig配置文件（放到kubectl默认的配置文件夹/root/.kube/config下）
mkdir /root/.kube
KUBE_CONFIG="/root/.kube/config"
KUBE_APISERVER="https://192.168.200.200:6443"

kubectl config set-cluster kubernetes \\
  --certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
  --embed-certs=true \\
  --server=${KUBE_APISERVER} \\
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials cluster-admin \\
  --client-certificate=./admin.pem \\
  --client-key=./admin-key.pem \\
  --embed-certs=true \\
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \\
  --cluster=kubernetes \\
  --user=cluster-admin \\
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

到目前为止，Matser节点上的所有组件都已经启动成功（scheduler、controller-manager、etcd-0），通过kubectl工具查看当前集群组件状态：

kubectl get cs

5 部署 Work-Node

  • 注意：Node节点所需要配置和安装的所有操作，都会在Matser节点机器上执行一遍，即Master既作为Master节点，同时又作为工作节点（只不过不使用工作节点的功能而已）。
  • 注意：在Matser节点上还是要部署Node组件的，一方面，如果要在Master上运行Pod容器就需要部署Node组件。另一方面，如果只是想让Matser节点单纯的作为容器管理的节点，那么可以给Matser打上污点即可，这样Pod就不会部署到Matser节点上了。此外，如果不在Matser上部署Node组件，“kubectl get node” 指令中就没法找到Master组件了。
  • 配置完成后，会把在Master节点上生成的所有文件拷贝到各个Node节点中，并修改必要的配置参数信息。

5.1 创建工作目录并拷贝二进制文件

在所有worker node创建工作目录，并从master节点上把二进制文件拷贝到Node节点工作目录

mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs} 
cd kubernetes/server/bin
cp kubelet kube-proxy /opt/kubernetes/bin   # 本地拷贝

5.2 部署kubelet

  • step1：创建主配置文件
cat > /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf << EOF
KUBELET_OPTS="--logtostderr=false \\\\
--v=2 \\\\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\\\
--hostname-override=k8s-master1 \\\\
--network-plugin=cni \\\\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig \\\\
--bootstrap-kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig \\\\
--config=/opt/kubernetes/cfg/kubelet-config.yml \\\\
--cert-dir=/opt/kubernetes/ssl \\\\
--pod-infra-container-image=lizhenliang/pause-amd64:3.0"
EOF

#配置文件参数解释
hostname-override：显示名称，集群中唯一
network-plugin：启用CNI
kubeconfig：空路径，会自动生成，后面用于连接apiserver
bootstrap-kubeconfig：首次启动向apiserver申请证书
config：配置参数文件
cert-dir：kubelet证书生成目录
pod-infra-container-image：管理Pod网络容器的镜像
  • step2：配置参数文件
cat > /opt/kubernetes/cfg/kubelet-config.yml << EOF
kind: KubeletConfiguration
apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
address: 0.0.0.0
port: 10250
readOnlyPort: 10255
cgroupDriver: cgroupfs
clusterDNS:
- 10.0.0.2
clusterDomain: cluster.local 
failSwapOn: false
authentication:
  anonymous:
    enabled: false
  webhook:
    cacheTTL: 2m0s
    enabled: true
  x509:
    clientCAFile: /opt/kubernetes/ssl/ca.pem 
authorization:
  mode: Webhook
  webhook:
    cacheAuthorizedTTL: 5m0s
    cacheUnauthorizedTTL: 30s
evictionHard:
  imagefs.available: 15%
  memory.available: 100Mi
  nodefs.available: 10%
  nodefs.inodesFree: 5%
maxOpenFiles: 1000000
maxPods: 110
EOF
  • step3：生成kubelet初次加入集群引导kubeconfig文件
KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://192.168.200.200:6443" # apiserver IP:PORT
TOKEN="4ec49cd2f31388108e1c8958a805c8d4" # 与token.csv里保持一致

# 生成 kubelet bootstrap kubeconfig 配置文件
kubectl config set-cluster kubernetes \\
  --certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
  --embed-certs=true \\
  --server=${KUBE_APISERVER} \\
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials "kubelet-bootstrap" \\
  --token=${TOKEN} \\
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \\
  --cluster=kubernetes \\
  --user="kubelet-bootstrap" \\
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
  • step4：systemd管理kubelet
cat > /usr/lib/systemd/system/kubelet.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Kubelet
After=docker.service

[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kubelet \\$KUBELET_OPTS
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF
  • step5：启动并设置开机启动
systemctl daemon-reload
systemctl start kubelet
systemctl enable kubelet

5.3 批准 kubelet 证书申请并加入集群

查看kubelet证书请求，批准请求（请求name按实际填写）

kubectl get csr 
kubectl certificate approve node-csr-BWueBGbAmxsFfA8nydpgvg0wEX592ppsxXVChZZGapU

查看节点

kubectl get node 

 查看节点时，由于 网络插件还没有部署，所以显示NotReady状态：

5.4 部署 kube-proxy

  • step1：创建主配置文件
cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.conf << EOF
KUBE_PROXY_OPTS="--logtostderr=false \\\\
--v=2 \\\\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\\\
--config=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml"
EOF
  • step2：配置参数文件
cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml << EOF
kind: KubeProxyConfiguration
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
bindAddress: 0.0.0.0
metricsBindAddress: 0.0.0.0:10249
clientConnection:
  kubeconfig: /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig
hostnameOverride: k8s-master1
clusterCIDR: 10.244.0.0/16
EOF
  • step3：生成kube-proxy.kubeconfig文件
# 1、切换工作目录
cd ~/TLS/k8s

# 2、创建证书请求文件
cat > kube-proxy-csr.json << EOF
{
  "CN": "system:kube-proxy",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "BeiJing",
      "ST": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

# 3、生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy

# 4、生成kubeconfig文件：
KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://192.168.200.200:6443"

kubectl config set-cluster kubernetes \\
  --certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
  --embed-certs=true \\
  --server=${KUBE_APISERVER} \\
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials kube-proxy \\
  --client-certificate=./kube-proxy.pem \\
  --client-key=./kube-proxy-key.pem \\
  --embed-certs=true \\
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \\
  --cluster=kubernetes \\
  --user=kube-proxy \\
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
  • step4：systemd 管理kube-proxy
cat > /usr/lib/systemd/system/kube-proxy.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Proxy
After=network.target

[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-proxy \\$KUBE_PROXY_OPTS
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF
  • step5：启动并设置开机启动
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-proxy
systemctl enable kube-proxy

5.5 部署网络组件

Calico是一个纯三层的数据中心网络方案，是目前Kubernetes主流的网络方案

首先把Calico的配置文件 calico.yaml 拖动到：/root/ 目录下，并cd回到root下：cd，然后执行如下两条指令：

#安装calico
kubectl apply -f calico.yaml

#列出“kube-system”命名空间下的所有pod
kubectl get pods -n kube-system

当Calico Pod都Running起来后，节点网络也会准备就绪，此时查看集群中的节点信息：

kubectl get node

5.6 授权 apiserver 访问 kubelet

应用场景：kubectl logs

cat > apiserver-to-kubelet-rbac.yaml << EOF
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  annotations:
    rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate: "true"
  labels:
    kubernetes.io/bootstrapping: rbac-defaults
  name: system:kube-apiserver-to-kubelet
rules:
  - apiGroups:
      - ""
    resources:
      - nodes/proxy
      - nodes/stats
      - nodes/log
      - nodes/spec
      - nodes/metrics
      - pods/log
    verbs:
      - "*"
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: system:kube-apiserver
  namespace: ""
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: system:kube-apiserver-to-kubelet
subjects:
  - apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
    kind: User
    name: kubernetes
EOF

kubectl apply -f apiserver-to-kubelet-rbac.yaml

到目前为止，在Matser节点中要部署的所有组件都已经安装配置到Matser节点中了
（1）Matser组件：apiserver、controller-manager、scheduler
（2）Node组件：kubelet、kube-proxy
当然，Node工作节点中的组件可以不部署在Matser节点中，但是本案例还是这样做了，无伤大雅，接下来就把在Master节点中所部署的Node组件直接拷贝到各个Node节点上来，并修改必要的配置信息。Node节点的部署就轻松很多了。

5.7 新增加 Worker-Node

  • step1：拷贝已部署好的Node相关文件到新节点

在Master节点中，将Worker Node涉及文件拷贝到另外2个新节点192.168.200.201/202

#拷贝工作目录（连带Master的内容一起拷贝了，没关系，反正也用不到）
scp -r /opt/kubernetes root@192.168.200.201:/opt/

#拷贝配置文件
scp -r /usr/lib/systemd/system/{kubelet,kube-proxy}.service root@192.168.200.201:/usr/lib/systemd/system

#拷贝证书文件
scp /opt/kubernetes/ssl/ca.pem root@192.168.200.201:/opt/kubernetes/ssl

#对202机器同样执行一遍
scp -r /opt/kubernetes root@192.168.200.202:/opt/
scp -r /usr/lib/systemd/system/{kubelet,kube-proxy}.service root@192.168.200.202:/usr/lib/systemd/system
scp /opt/kubernetes/ssl/ca.pem root@192.168.200.202:/opt/kubernetes/ssl
  • step2：删除 kubelet 证书和 kubeconfig 文件

由于这几个文件是证书申请审批后自动生成的，每个Node不同，因此必须删除

#在node1、node2两个节点上分别执行如下命令
rm -f /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig 
rm -f /opt/kubernetes/ssl/kubelet*
  • step3：修改主机名

在两台机器上分别打开2个配置文件，并修改主机名

#修改kubelet配置文件
vi /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
--hostname-override=k8s-node1

#修改kube-proxy配置文件
vi /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml
hostnameOverride: k8s-node1

#名称换成：k8s-node2再执行一遍
  • step4：启动并设置开机启动
systemctl daemon-reload
systemctl start kubelet kube-proxy
systemctl enable kubelet kube-proxy
  • step5：在Master上批准新的Node kubelet证书申请

注意：该操作在Master节点上完成！

先查看证书请求：

kubectl get csr

在两台node机器上分别执行完前4步操作之后（node节点中启动kubelet后就会有请求信息），查看证书请求会看到2条信息：

 根据证书请求name进行授权

#授权ndoe1
kubectl certificate approve node-csr-MYWfZXy8o2n8Gb6dZ-fVKw1qVFkmgEkSFdg7m1VL56w
#授权node2
kubectl certificate approve node-csr-XAp5v8JU6qlAkDwzXPiN0DkJ9xlqsq4KbMekUFqBwKM
  • step6：查看Node状态
kubectl get node

  

6 部署 DashBoard 和 CoreDNS

  • dashboard是k8s官方的UI工具，可以通过可视化界面的方式查看、操作k8s集群，但是功能较弱。
  • CoreDNS用于集群内部Service名称解析

6.1 部署 DashBoard

  • step1：把 DashBoard 的yaml文件拷贝到Master节点的 /root/路径下

  • step2： 安装 DashBoard
kubectl apply -f kubernetes-dashboard.yaml
  •  step3：查看 DashBoard 部署情况
kubectl get pods,svc -n kubernetes-dashboard

  • step4： 访问地址 https://192.168.200.200:30001

 此时需要一个token，生成token步骤如下（Master主机下操作）：

#创建service account
kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kube-system
#将service account绑定到集群角色，具备管理员权限
kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard-admin
#获取token
kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk '/dashboard-admin/{print $1}')

 输入token后进入DashBoard界面：

6.2 部署 CoreDNS

  • step1：把 CoreDNS 的yaml文件拷贝到Master节点的 /root/路径下
  • step2：安装
kubectl apply -f coredns.yaml
  • step3：查看部署情况
kubectl get pods -n kube-system

到目前为止，一个单Master集群就搭建完成了，接下来进行多Master集群扩容。

如果你的机器配置不够用，到这里就已经可以进行后续的K8S学习了。

但是如果追求K8S集群的高可用的话，就再搞一台虚拟机作为第二个Matser-Node，操作如下。

7 扩容多 Master（高可用架构）

  • 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Etcd我们已经采用3个节点组建集群实现高可用，本节将对Master节点高可用进行说明和实施。
  • 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。

7.1 部署 Master2 Node

现在需要再增加一台新服务器（虚拟机），作为Master2 Node，IP是192.168.200.203。
Master2 与已部署的Master1所有操作一致，只需将Master1所有K8s文件拷贝过来，再修改下服务器IP和主机名启动即可。

  • step1：安装Docker 
##在Matser1节点上进行如下拷贝操作，拷贝到Master2节点
scp /usr/bin/docker* root@192.168.200.203:/usr/bin
scp /usr/bin/runc root@192.168.200.203:/usr/bin
scp /usr/bin/containerd* root@192.168.200.203:/usr/bin
scp /usr/lib/systemd/system/docker.service root@192.168.200.203:/usr/lib/systemd/system
scp -r /etc/docker root@192.168.200.203:/etc

# 在Master2中启动Docker
systemctl daemon-reload
systemctl start docker
systemctl enable docker
  • step2：在Matser2中创建ETCD证书目录
mkdir -p /opt/etcd/ssl
  • step3：拷贝Master1上所有K8s文件和etcd证书到Master2
scp -r /opt/kubernetes root@192.168.200.203:/opt
scp -r /opt/etcd/ssl root@192.168.200.203:/opt/etcd
scp /usr/lib/systemd/system/kube* root@192.168.200.203:/usr/lib/systemd/system
scp /usr/bin/kubectl  root@192.168.200.203:/usr/bin
scp -r ~/.kube root@192.168.200.203:~
  • step4：删除kubelet证书和kubeconfig文件
rm -f /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig 
rm -f /opt/kubernetes/ssl/kubelet*
  • step5：修改配置文件ip与主机名

修改apiserver、kubelet

以上是关于2 二进制方式搭建K8S集群的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

云原生 Kubernetes基于 Minikube 搭建第一个k8s集群

部署k8s集群（k8s集群搭建详细实践版）

部署k8s集群（k8s集群搭建详细实践版）

k8s单节点集群二进制部署（步骤详细，图文详解）

k8s单节点集群二进制部署（步骤详细，图文详解）

k8s单节点集群二进制部署（步骤详细，图文详解）