云原生 • Kubernetes搭建 k8s 集群(Kubeadm 方式)

Posted 2023-03-10 敬 之

目录

• 一、k8s 集群平台规划
• • 1. 单 master 集群
  • 2. 多 master 集群(推荐)
• 二、集群环境硬件配置要求
• 三、k8s 集群搭建(Kubeadm 方式)
• • 1. 主机准备
  • 2. 系统初始化
  • 3. Docker 的安装
  • 4. 添加阿里云 yum 源
  • 5. kubeadm、kubelet、kubectl 的安装
  • 6. 在 Master 节点中部署集群
  • 7. 将 node 节点加入集群
  • 8. 部署 CNI 网络插件
• 四、方法总结

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一、k8s 集群平台规划

k8s 集群可以有两种规划方式，单master集群 和 多master集群。

1. 单 master 集群

顾名思义该集群中只有一个 master 节点，在这样的集群规划中，如果 master 节点出了任何问题，它所管理的各个 node 节点都会受到影响，缺点是很明显的。

2. 多 master 集群(推荐)

包含多个 master 节点，在该集群中，master 通过负载均衡对 node 节点进行管理。

多 master 集群也称为高可用的 master 集群，即使其中一个 master 节点出现了问题，也不会影响到其他节点。

二、集群环境硬件配置要求

提示：由于此处是基于虚拟机进行演示操作的，所以以下配置适用于基于虚拟机的测试环境使用，如果是基于服务器的生产环境则该配置需要更高。

master 节点：

• CPU 两核及以上
• 内存 4G 及以上
• 硬盘 20G 及以上

node 节点，作为“具体做事”的节点，它的配置要求会更高：

• CPU 四核及以上
• 内存 8G 及以上
• 硬盘 40G 及以上

三、k8s 集群搭建(Kubeadm 方式)

Kubeadm 是 k8s 的部署工具，它提供了 kubeadm init 和 kubeadm join，专用于快速部署 k8s 集群，它能通过两条指令完成一个 Kubenetes 集群的搭建。Kubeadm 部署方式的优点是降低了部署门槛，部署方式快捷且简单；但缺点是屏蔽了诸多细节，遇到问题难以排查是哪里出现了问题。

注意：下文中的操作步骤，除特别说明在哪个节点操作之外，未说明的均表示该操作在所有节点都得执行。

1. 主机准备

准备三台虚拟机，分别安装 CentOS 系统。一台作为 master 节点，另两台作为 node 节点，且每台虚拟机有自己的专属 IP 地址。

虚拟机的创建和配置注意以下几点：

• 硬件按照上文要求进行配置；
• 虚拟机之间可以进行网络互通；
• 虚拟机可以访问外网，便于下载镜像；
• 安装好 wget 工具 yum install wget；
• 禁止 swap 分区。

2. 系统初始化

第一步：关闭防火墙

#临时关闭
systemctl stop firewalld
#永久关闭
systemctl disable firewalld

第二步：关闭 selinux

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

第三步：关闭 swap

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

第四步：设置主机名称，使用命令 hostnamectl set-hostname 主机名，如下三台主机分别设置为：

hostnamectl set-hostname master
hostnamectl set-hostname node1
hostnamectl set-hostname node2

#查看当前主机名称
hostname

第五步：在master节点中添加 hosts，即节点 IP地址+节点名称；

cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.200.132 master
192.168.200.133 node1
192.168.200.134 node2
EOF

第六步：将桥接的 IPv4 流量传递到 iptables 的链(所有节点都设置)；

#设置
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF

#使其生效
sysctl --system

第七步：时间同步，让各个节点(虚拟机)中的时间与本机时间保持一致。

yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com

3. Docker 的安装

Kubernetes 默认容器运行时(CRI)为 Docker，所以需要先在各个节点中安装 Docker。
docker 的详细安装步骤往期文章已有讲述，此处不再赘述。详情参见：

【云原生 • Docker】docker 环境搭建、docker与容器常用指令大全

安装 Docker 后，之后的操作均需在 docker 服务开启的前提下进行 systemctl start docker。

4. 添加阿里云 yum 源

此步骤是为了便于今后的下载，在每个节点中执行以下配置；

cat > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo << EOF
[Kubernetes]
name=kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg
https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF

5. kubeadm、kubelet、kubectl 的安装

此处指定版本为 1.18.0，如果不指定默认下载最新版本。

#下载软件
yum install -y kubelet-1.18.0 kubeadm-1.18.0 kubectl-1.18.0
#开机自启动
systemctl enable kubelet

安装成功如下：

6. 在 Master 节点中部署集群

在 master 节点中执行以下命令，注意将 master 节点 IP 和 kube 版本号修改为自己主机中所对应的。

kubeadm init \\
--apiserver-advertise-address=192.168.200.132 \\
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \\
--kubernetes-version v1.18.0 \\
--service-cidr=10.96.0.0/12 \\
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16

此步骤执行完成之后，使用命令docker images查看系统中的镜像，可以我们需要的镜像均已安装完成。

查看提示信息，看到 initialized successfully 说明我们 master 节点上的 k8s 集群已经搭建成功；

7. 将 node 节点加入集群

查看上一步执行成功后的提示信息，可以看到系统给了我们两条命令；

这两条命令分别表示：

① 开启 kubectl 工具的使用(该命令在master节点中执行)。

mkdir -p $HOME/.kube
  sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
  sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

② 将 node 节点加入 master 中的集群(该命令在工作节点node中执行)。

kubeadm join 192.168.200.132:6443 --token pahgrt.7gn13u88wz4f89an \\
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:7f73daa421d7564a6f813985a03f860350a923967d05cd955f8223d56200eb5b

分别在 master 节点中执行第 ① 条命令，在各个 node 节点中执行第 ② 条命令；

执行完成之后在 master 节点中使用命令 kubectl get nodes 查看此时集群中的工作节点。可以看到，node1 和 node2 工作节点已加入至 master 中的集群。

8. 部署 CNI 网络插件

在上述操作完成后，各个工作节点已经加入了集群，但是它们的状态都是 NoReady，这是由于无它们无法跨主机通信的原因。而 CNI 网络插件的主要功能就是实现 pod 资源能够跨宿主机进行通信。在master节点中执行以下命令进行配置：

kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/v3.10/manifests/calico.yaml

然后使用命令 kubectl get pods -n kube-system 查看运行状态，1 代表运行中；

最后再次使用kubectl get nodes查看集群中的工作节点；可以看到处于开机状态的 master 节点和 node2 节点已经是 ready 状态，处于关闭状态的 node1 节点为 NoReady 状态，测试无误。

Kubernetes 集群搭建完成。

四、方法总结

kubeadm 搭建 k8s 集群简单总结为以下几步：

1. 准备虚拟机 3 台，分别安装 CentOS 操作系统，一台作为主控节点 master，两台作为工作节点 node；
2. 对安装后的虚拟机进行初始化操作；
3. 在所有的节点中安装 docker、kubeadm、kubelet、kubectl；
4. 在 master 节点中使用 kubeadm init 命令部署集群；
5. 在 node 节点中使用 kubeadm join 命令将 node 节点添加至集群；
6. 部署网络插件 CNI。