Kubernetes 集群部署 之 多Master节点 实现高可用
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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Kubernetes 集群部署 之 多Master节点 实现高可用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
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前言
- 之前我做过 单Master节点的二进制安装部署k8s服务。但是万一这台 Master 宕机了，整个服务就崩了，所以为了实现集群高可用，需要增加多台 Master 解决单点故障。
https://blog.csdn.net/duanbaoke/article/details/119593573
https://blog.csdn.net/duanbaoke/article/details/117997765
一、K8s Master 高可用架构
- Keepalived + Load Balancer ： LB 可以是 LVS、Haproxy 或 Nginx，结合 keepalived 实现负载均衡高可用。
- Load Balancer 服务 接受前台用户发送过来的 kubectl 等请求，再通过反向代理转发到后台的 Master 节点上面，
- 单节点的话，多台 Node 直接指向 一台Master 节点；而多Master集群结构中，Master 会指向 Load Balancer 服务，请求都来自负载均衡服务，所以LB要做高可用。
- Master 的 Apiserver 都指向 Keepalived 的虚拟 IP上
- Master 上通过 Apiserver 直接 操作 Node 节点上的 kubelet，不需要再通过 VIP 的负载均衡转发。Node 节点会由 Master 管理实现高可用。
- 首先 ETCD 集群实现 去中心化高可用（奇数台机器），通过 Raft 算法保持数据库数据一致性。
由于LVS 消耗资源，我们用 keeplived，实现负载均衡高可用。
二、在单Master节点基础上搭建 多Master集群架构
2.1 环境准备 与 搭建步骤
搭建步骤：
多Master 高可用
- 从master01 复制 etcd，k8s 的证书、可执行命令文件、配置文件、master组件的服务管理文件 到 master02 节点
- 在master02 节点 修改 apiserver 的配置文件
- 启动 master02 相关组件
- 部署 keepalived + LB（nginx，haproxy） 实现 高可用 和 负载均衡
- keepalived 需要健康检查脚本来实现自动的故障切换
- 在 nodes 节点上修改 node相关组件的 kubeconfig 文件配置 ，把对接的 server ip 指定为 VIP
环境准备：
在上一篇单节点二进制部署的基础上扩充，需要新增 一台 master02 ，和 两台 LB 负载均衡机器。
准备机器需要是和 master01 中 /opt/k8s/k8s-cert/ k8s-cert.sh 生成证书文件中定义的地址。否则要重新生成证书。
Master 节点
| k8s集群master01 | 192.168.10.40 | kube-apiserver、kube-controller-manage、kube-scheduler、etcd |
| k8s集群master02 | 192.168.10.70 |
Worker Node 节点
| k8s集群node01 | 192.168.10.50 | kubelet、kube-proxy、docker、flannel |
| k8s集群node02 | 192.168.10.60 |
ETCD（实验为了节省机器，和Master Node 节点共用机器）
| etcd集群节点1 | 192.168.10.40 |
| etcd集群节点2 | 192.168.10.50 |
| etcd集群节点3 | 192.168.10.60 |
web 服务负载均衡
| 负载均衡 Nginx + keepalive01 (master) | 192.168.10.111 |
| 负载均衡 Nginx + keepalive02 (backup) | 192.168.10.101 |
keepalived 生成的虚拟漂移IP 就是 192.168.10.120
关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker
systemctl restart kubelet
systemctl restart kube-proxy
修改主机名
hostnamectl set-hostname master02 192.168.10.70
hostnamectl set-hostname lb1 192.168.10.111
hostnamectl set-hostname lb2 192.168.10.101
2.2 首先部署 Master02 节点
Master 01、02 和 ETCD 通信用的证书都是一样的。因为 ETCD 和 Node 节点不管你是哪个 master
2.2.1 从 Master01 节点上拷贝etcd 证书文件、各Master组件的 配置文件 和 服务管理文件 到 Master02 节点上**。
在 master01 上操作
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.10.70:/opt/
scp -r /opt/kubernetes/ root@192.168.10.70:/opt
scp /usr/lib/systemd/system/kube-apiserver,kube-controller-manager,kube-scheduler.service root@192.168.10.70:/usr/lib/systemd/system/
2.2.2 Master02 修改配置文件 kube-apiserver 中的 IP
在 master02 上操作
修改配置文件 kube-apiserver 中的 IP
vim /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver
KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=true \\
--v=4 \\
--etcd-servers-https://192.168.10.40:2379,https://192.168.10.50:2379,http://192.168.10.60:2379 --bind-address=192.168.10.70\\
--secure-port=6443 \\ #修改
--advertise-address=192.168.10.70\\ #修改
在 Master02 节点上 启动 Master上各服务并设置开机自启
systemctl start kube-apiserver.service
systemctl enable kube-apiserver.service
systemctl start kube-controller-manager.service
systemctl enable kube-controller-manager.service
systemctl start kube-scheduler.service
systemctl enable kube-scheduler.service
systemctl restart kube-apiserver.service
systemctl restart kube-controller-manager.service
systemctl restart kube-scheduler.service
2.3 查看 Node 节点状态
//查看node节点状态
ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/
kubectl get nodes
kubectl get nodes -o wide #-o=wide：输出额外信息；对于Pod，将输出Pod所在的Node名
//此时在master02节点查到的node节点状态仅是从etcd查询到的信息，而此时node节点实际上并未与master02节点建立通信连接，因此需要使用一个VIP 把node节点与master节点都关联起来
三、负载均衡 集群部署
- 配置 Load Balancer 集群双机热备负载均衡（Nginx 实现负载均衡，keepalived 实现双机热备）
3.1 在线安装 Nginx
在 lb01、lb02 节点上操作
#配置 Nginx 的官方在线yum源，配置本地 Nginx 的yum源，因为Centos 中默认没有nginx的yum源
cat > /etc/yum.repos.d/nginx.repo << 'EOF'
[nginx]
name=nginx repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/7/$basearch/
gpgcheck=0
EOF
#使用在线yum源安装
yum install nginx -y
yum 安装其实就是 先通过 编译安装，重新封装成 yum 包。
3.2 配置 Nginx 反向代理（四层）
注意：使用四层单项代理功能，需要在安装 Nginx 时安装 stream 模块。
lb1
//修改nginx配置文件，配置四层反向代理负载均衡，指定k8s群集 2台master的节点ip和6443端口
vim /etc/nginx/nginx.conf
events
worker_connections 1024;
stream
log_format main '$remote_addr $upstream_addr - [$time_local] $status $upstream_bytes_sent';
access_log /var/log/nginx/k8s-access.log main;
upstream k8s-apiserver
server 192.168.10.40:6443; #两个master服务
server 192.168.10.70:6443;
server
listen 6443;
proxy_pass k8s-apiserver;
http
nginx -t
systemctl start nginx
systemctl enable nginx
netstat -natp | grep nginx
启动成功
lb2
同样的，另一台负载均衡集群中的 Nginx lb2 也要做相同的配置，直接将配置文件复制过去。
==lb1==
scp nginx.conf root@192.168.10.101:/etc/nginx/nginx.conf
==lb2==
nginx -t
systemctl start nginx
systemctl enable nginx
netstat -natp | grep nginx
3.3 部署 keepalived 服务高可用
3.3.1 部署 keepalived 服务
lb1
安装 keepalived
yum install keepalived -y
修改keepalived配置文件
vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
global_defs
# 接收邮件地址
notification_email
acassen@firewall.loc
failover@firewall.loc
sysadmin@firewall.loc
# 邮件发送地址
notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout 30
router_id NGINX_MASTER #lb01节点的为 NGINX_MASTER，lb02节点的为 NGINX_BACKUP
#添加一个周期性执行的脚本
vrrp_script check_nginx
script "/etc/nginx/check_nginx.sh" #指定检查nginx存活的脚本路径
vrrp_instance VI_1
state MASTER #lb01节点的为 MASTER，lb02节点的为 BACKUP
interface ens33 #指定网卡名称 ens33
virtual_router_id 51 #指定vrid，两个节点要一致
priority 100 #lb01主Master节点的为 100，lb02节点的为 90
advert_int 1
authentication
auth_type PASS
auth_pass 1111
virtual_ipaddress
192.168.10.120/24 #指定 VIP，用之前master 证书中的VIP，见上一篇博客的6.3节
track_script
check_nginx #指定vrrp_script配置的脚本
3.3.2 创建Nginx状态检查脚本，启动 keepalived 服务
lb1 lb2 都安装 keepalived 服务
- keepalived 默认的配置项都是围绕LVS 配置的，但是我们用的Nginx来做负载均衡。所以，我们需要自己创建 Nginx 检查脚本，用来检查Nginx 节点的存活状态。
- 然后在 keepalived 的配置中，添加这个脚本。
创建 Nginx 检查脚本
vim /etc/nginx/check_nginx.sh
#!/bin/bash
count=$(ps -ef | grep nginx | egrep -cv "grep|$$")
if [ "$count" -eq 0 ]; then
systemctl stop keepalived
fi
chmod +x /etc/nginx/check_nginx.sh
lb2
创建nginx 检查脚本，安装 keepalived ，修改配置文件中的优先级等
==lb1 lb2 ==
//启动keepalived服务（一定要先启动了nginx服务，再启动keepalived服务）
systemctl start keepalived
systemctl enable keepalived
ip addr #查看VIP是否生成
验证：
-
在 lb1 上 执行
systemctl stop nginx，过一会，再查看 ip a，看 VIP 是不是漂移已到了 BACKUP上，成为新的 MASTER。 -
注意，关闭 nginx 时，会将 keepalived 也一起管理==关闭，启动时应该一定要先启动了nginx服务，再启动keepalived服务。
3.4 K8S + Keepalived 集群配置
Keepalived 集群 对接 Node 节点
3.4.1 修改Node节点上一些配置文件指定为VIP
node01 node02 都修改
//修改node节点上的bootstrap.kubeconfig,kubelet.kubeconfig配置文件为VIP
cd /opt/kubernetes/cfg/
vim bootstrap.kubeconfig
server: https://192.168.10.120:6443
vim kubelet.kubeconfig
server: https://192.168.10.120:6443
vim kube-proxy.kubeconfig
server: https://192.168.10.120:6443
两个节点改6次
//重启kubelet和kube-proxy服务
systemctl restart kubelet.service
systemctl restart kube-proxy.service
//在lb01上查看nginx的k8s日志（keepalived 的 Master机器上看）
tail /var/log/nginx/k8s-access.log
3.4.2 在 master01 节点上操作
//测试创建pod
kubectl run nginx --image=nginx
3.5 验证 keepalived + LB 高可用集群
//查看Pod的状态信息
kubectl get pods
STATUS ContainerCreating #正在创建中
kubectl get pods
STATUS Running #创建完成，运行中
kubectl get pods -o wide
//READY为1/1，表示这个Pod中有1个容器
//在对应网段的node节点上操作，可以直接使用浏览器或者curl命令访问
curl 172.17.49.4
//这时在master01节点上查看nginx日志，发现没有权限查看
#pod 查看节点日志
kubectl logs nginx-dbddb74b8-x2dxp
Error from server (Forbidden): Forbidden (user=system:anonymous, verb=get, resource=nodes, subresource=proxy) ( pods/log nginx-dbddb74b8-x2dxp)
//在master01节点上，将cluster-admin角色授予用户system:anonymous
kubectl create clusterrolebinding cluster-system-anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/cluster-system-anonymous created
//再次查看nginx日志
kubectl logs nginx-dbddb74b8-x2dxp
五、Dashboard UI 界面
K8S 网站管理系统（网页展示集群状态）。
5.1 Dashboard 介绍
- 仪表板是基于Web的 Kubernetes用户界面。
- 您可以使用仪表板将容器化应用程序部署到 Kubernetes集群，对容器化应用程序进行故障排除，并管理集群本身及其伴随资源。
- 您可以使用仪表板来概述群集上运行的应用程序，以及创建或修改单个Kubernetes资源（例如部署，作业，守护进程等）。
- 例如，您可以使用部署向导扩展部署，启动滚动更新，重新启动 Pod 或 部署新应用程序。
- 仪表板还提供有关群集中Kubernetes资源状态以及可能发生的任何错误的信息。
- Dashboard 是在Pod 中，以容器运行的
5.2 部署 Dashboard UI
5.2.1 准备软件包
在 master01 节点上操作
//在k8s工作目录中创建dashborad工作目录
mkdir /opt/k8s/dashboard
cd /opt/k8s/dashboard
//上传 Dashboard.zip 压缩包，并解压，一共有6个yaml文件，一个脚本文件。
//包含了5个构建该界面的核心文件，
//一个k8s-admin.yaml文件是自己写的，用来生成待会在浏览器中登录时所用的令牌；
//一个dashboard-cert.sh，用来快速生成解决谷歌浏览器加密通信问题所需的证书文件
unzip Dashboard.zip
#因为dashboard-cert.sh 脚本是在Windows 中写的，需要用工具 dos2unix 转换成 Linux 能识别的格式
cat -v dashboard-cert.sh
yum install -y dos2unix.x86_64
dos2unix dashboard-cert.sh
//核心文件官方下载资源地址：https://github.com/kubernetes/kubernetes/tree/master/cluster/addons/dashboard
dashboard-configmap.yaml dashboard-rbac.yaml dashboard-service.yaml
dashboard-controller.yaml dashboard-secret.yaml k8s-admin.yaml
dashboard-cert.sh
------------------------------------------------------------------------------------------
1、dashboard-rbac.yaml：用于访问控制设置，配置各种角色的访问控制权限及角色绑定（绑定角色和服务账户），内容中包含对应各种角色所配置的规则（rules）
2、dashboard-secret.yaml：提供令牌，访问API服务器所用（个人理解为一种安全认证机制）
3、dashboard-configmap.yaml：配置模板文件，负责设置Dashboard的文件，ConfigMap提供了将配置数据注入容器的方式，保证容器中的应用程序配置从 Image 内容中解耦
4、dashboard-controller.yaml：负责控制器及服务账户的创建，来管理pod副本
5、dashboard-service.yaml：负责将容器中的服务提供出去，供外部访问
------------------------------------------------------------------------------------------
在 node01 node02节点上操作
//上传 dashboard.tar 压缩包，使用 docker load 加载这个镜像，是一种加载方法。
docker load -i dashboard.tar
docker imags
5.2.2 通过 kubectl create 命令创建 resources
master01
cd /opt/k8s/dashboard
1、规定 kubernetes-dashboard-minimal 该角色的权限：例如其中具备获取更新删除等不同的权限
kubectl create -f dashboard-rbac.yaml
//有几个kind就会有几个结果被创建，格式为kind+apiServer/name
role.rbac.authorization.k8s.io/kubernetes-dashboard-minimal created
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/kubernetes-dashboard-minimal created
//查看类型为 Role,以上是关于Kubernetes 集群部署 之 多Master节点 实现高可用的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
Kubernetes 集群 之 二进制安装部署（单Master节点）