在centos stream 9上搭建k8s最新版本（当前：v1.26.1）集群环境

Posted 2023-02-18 梦客小溪

为了尽可能契合生产环境的部署情况，这里用kubeadm安装集群，同时方便跟随笔记一步步实践的过程，也更加了解k8s的一些特性和基础知识。

先决条件

这里将通过虚拟机安装3台centos stream 9服务器，并组成kubeneters集群（1个master，2个worker节点）,以下是本次实践的基本环境信息：

• VMware Workstation Pro 版本：17.0.1 build-21139696
• 操作系统：centos stream 9，下载 CentOS-Stream-9-latest-x86_64-dvd1.iso
• k8s版本：v1.26.1
• k8s网络插件：flannel
• k8s存储插件：nfs

一、在虚拟机（VMware Workstation Pro）上安装操作系统

在虚拟机中按安装3台服务器（内存2G，处理器数量1，处理器内核数量2，网络桥接模式）：

• 10.20.33.11 k8s-master
• 10.20.33.12 k8s-node01
• 10.20.33.13 k8s-node02

简要步骤如下：
1、创建新的虚拟机
2、选择典型
3、安装程序光盘映像文件-选择下载好的centos stream 9 文件
4、输入个性化的Linux信息（后面步骤中如果选择精简安装，这里输入信息则无用，这里的信息主要用于桌面版的账户登录）
5、输入虚拟机名称，并选择虚拟的文件存放位置（这里建议不要放到C盘）
6、指定磁盘容量50G，选择【将虚拟磁盘拆分成多个文件】
7、自定义硬件：内存2G，处理器数量1，处理器内核数量2，网络桥接模式（不勾选复制物理网络连接状态）
其他都默认即可，点击完成即自动装centos stream 9的引导程序，等待几分钟出现界面配置信息（选择语言）
8、选择中文（简体中文）
9、配置安装目的地-->存储配置默认选择自动即可
10、软件选择-->基本环境-->Minimal Install，这里选择最小安装不需要桌面，需要桌面版的则默认Server with GUI即可
11、网络和主机名-->配置主机名k8s-master(按照上面的规划ip即名称配置)-->配置-->IPv4 设置-->手动（参考你的主机配置地址、DNS），我这里配置如下：

12、ROOT密码-->输入密码-->取消锁定root账户,允许root用户使用密码进行SSH登录--完成后，点击开始安装，等待10分钟左右系统安装完成启动系统
13、启动后，用xshell（或其他连接工具）连接，安装一些基础工具：

$ yum install -y wget vim net-tools telnet

3个节点重复以上步骤安装完成即可！

二、安装k8s前的系统配置准备

在安装k8s前，通过官方文档了解到有一些服务器的配置工作，来保证k8s能顺利创建和工作。
在每个节点上进行如下操作：
1、关闭防火墙

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

2、关闭selinux

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

3、关闭swap

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

4、将桥接的 IPv4 流量传递到 iptables 的链(所有节点都设置)

#启用必要的模块
$ sudo modprobe overlay
$ sudo modprobe br_netfilter

$ cat <<EOF | sudo tee /etc/modules-load.d/containerd.conf
overlay
br_netfilter
EOF

$ cat <<EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/99-kubernetes-cri.conf
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.ipv4.ip_forward = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
EOF

#配置生效
$ sudo sysctl --system

5、安装containerd
k8s依赖容器运行时（v1.24 弃用 dockershim）（如果需要使用docker，需要安装cri-dockerd组件），我们这里直接使用containerd。

$ sudo dnf config-manager --add-repo=https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo

$ sudo dnf update
$ sudo dnf install -y containerd

$ sudo mkdir -p /etc/containerd
$ sudo containerd config default | sudo tee /etc/containerd/config.toml

# 修改containerd配置
$ sudo vi /etc/containerd/config.toml
# 1、找到[plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.runtimes.runc.options]并将值更改SystemdCgroup为true
# 2、找到sandbox_image = "k8s.gcr.io/pause:3.6"并改为sandbox_image = "registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.6"

# 重启以应用更改
$ sudo systemctl restart containerd
# 加入开机启动
$ sudo systemctl enable containerd

以上完成后我们的服务器就准备就绪了。

三、安装k8s集群及网络插件（flannel）

以下步骤没有显示说明在指定节点上执行的步骤，则在所有节点上执行。
1、添加kubernetes仓库

$ cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[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

2、安装Kubernetes modules

# 当前最新版本v1.26.1
$ sudo dnf update
$ sudo dnf install -y kubelet kubeadm kubectl
# 加入开机启动
$ sudo systemctl enable kubelet

3、部署kubernetes集群
(1)、在k8s-master节点上初始化集群

# pod-network-cidr填写地址与后面安装的flannel插件默认的网段保持一致
$ kubeadm init \\
  --apiserver-advertise-address=10.20.33.11 \\
  --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \\
  --pod-network-cidr=10.244.0.0/16
# 等待一会，成功初始化后，输出内容如下：
-------------------------------------
Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!

To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:

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

Alternatively, if you are the root user, you can run:

  export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf

You should now deploy a pod network to the cluster.
Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:
  https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/

Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:

kubeadm join 10.20.33.11:6443 --token uh9zuw.gy0m40a90sd4o3kl \\
        --discovery-token-ca-cert-hash sha256:24490dd585768bc80eb9943432d6beadb3df40c9865e9cff03659943b57585b2
-------------------------------------

kubeadm join从输出的末尾复制命令并将其保存在安全的地方。稍后我们将使用此命令来允许工作节点加入集群。如果您忘记复制该命令，或者找不到它，您可以使用以下命令重新生成它：

$ sudo kubeadm token create --print-join-command

接下来按照输出提示创建和声明目录

$ 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pod网络部署到集群

$ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
-------------------------------------
podsecuritypolicy.policy/psp.flannel.unprivileged created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/flannel created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/flannel created
serviceaccount/flannel created
configmap/kube-flannel-cfg created
daemonset.apps/kube-flannel-ds created
-------------------------------------

验证主节点现在是否准备就绪：

$ sudo kubectl get nodes
-------------------------------------
NAME          STATUS   ROLES             AGE   VERSION
k8s-master   Ready    control-plane     2m50s v1.26.1
-------------------------------------

建议检查所有 Pod 是否正常运行：

$ kubectl get pods --all-namespaces
-------------------------------------
NAMESPACE NAME READY STATUS RESTARTS AGE
kube-system coredns-64897985d-5r6zx 0/1 Running 0 22m
kube-system coredns-64897985d-zplbs 0/1 Running 0 22m
kube-system etcd-master-node 1/1 Running 0 22m
kube-system kube-apiserver-master-node 1/1 Running 0 22m
kube-system kube-controller-manager-master-node 1/1 Running 0 22m
kube-system kube-flannel-ds-brncs 0/1 Running 0 22m
kube-system kube-flannel-ds-vwjgc 0/1 Running 0 22m
kube-system kube-proxy-bvstw 1/1 Running 0 22m
kube-system kube-proxy-dnzmw 1/1 Running 0 20m
kube-system kube-scheduler-master-node 1/1 Running 0 22m
-------------------------------------

(3)、在子节点（k8s-node01、k8s-node02）按照上面的提示添加工作节点
运行第（1）步kubeadm join的命令，将节点加入集群：

$ kubeadm join 10.20.33.11:6443 --token uh9zuw.gy0m40a90sd4o3kl \\
        --discovery-token-ca-cert-hash sha256:24490dd585768bc80eb9943432d6beadb3df40c9865e9cff03659943b57585b2
-------------------------------------
This node has joined the cluster:
* Certificate signing request was sent to apiserver and a response was received.
* The Kubelet was informed of the new secure connection details.

Run \'kubectl get nodes\' on the control-plane to see this node join the cluster.
-------------------------------------

两个节点加入完成后，在k8s-master节点上验证：

$ kubectl get nodes
-------------------------------------
NAME          STATUS   ROLES             AGE   VERSION
k8s-master   Ready    control-plane     2m50s v1.26.1
k8s-node01   Ready                     83s    v1.26.1
k8s-node02   Ready                     93s    v1.26.1
-------------------------------------

将子节点设置为worker角色：

$ kubectl label node k8s-node01 node-role.kubernetes.io/worker=worker

完成后，再次查看节点，可以看到ROLES变为了worker，至此，我们的集群就准备就绪了。

四、安装Dashboard

dashboard提供界面化查看kubernetes集群相关资源使用情况，且可在线化编辑和操作资源。
1、安装Dashboard服务，下载dashborad.yaml（当前版本：v2.7.0）

$ wget https://raw.githubusercontent.com/cby-chen/Kubernetes/main/yaml/dashboard.yaml

# 修改dashboard.yaml,暴露端口
$ vim dashboard.yaml
-------------------------------------
spec:
  ports:
    - port: 443
      targetPort: 8443
      nodePort: 30001
  type: NodePort
  selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
-------------------------------------
$ kubectl apply -f dashboard.yaml

2、创建用户：

$ wget https://raw.githubusercontent.com/cby-chen/Kubernetes/main/yaml/dashboard-user.yaml
$ kubectl apply -f dashboard-user.yaml

3、创建登录Token：

$ kubectl -n kubernetes-dashboard create token admin-user
-------------------------------------
eyJhbGciOiJSUzI1NiIsImtpZCI6IkQ1aFlySU9EYzBORlFiZkxLUU5KN0hFRlJZMXNjcUtSeUZoVHFnMW1UU00ifQ.eyJhdWQiOlsiaHR0cHM6Ly9rdWJlcm5ldGVzLmRlZmF1bHQuc3ZjLmNsdXN0ZXIubG9jYWwiXSwiZXhwIjoxNjc2NjI0ODM3LCJpYXQiOjE2NzY2MjEyMzcsImlzcyI6Imh0dHBzOi8va3ViZXJuZXRlcy5kZWZhdWx0LnN2Yy5jbHVzdGVyLmxvY2FsIiwia3ViZXJuZXRlcy5pbyI6eyJuYW1lc3BhY2UiOiJrdWJlcm5ldGVzLWRhc2hib2FyZCIsInNlcnZpY2VhY2NvdW50Ijp7Im5hbWUiOiJhZG1pbi11c2VyIiwidWlkIjoiZjk0MjU5MGItZjgzNC00ZDVkLTlhZGItNmI0NzY0MjAyNmUzIn19LCJuYmYiOjE2NzY2MjEyMzcsInN1YiI6InN5c3RlbTpzZXJ2aWNlYWNjb3VudDprdWJlcm5ldGVzLWRhc2hib2FyZDphZG1pbi11c2VyIn0.eWxD-pVzY9S-QcS4r-YpY7MAzZMg0jgP_Dj0i64aH8z2_NU25IJuNYHWB-3A7H6oEMEAofSbIYui-uE8a2oroLylwSPPP_IjcKmGZ2AUiFOfSD_R2QXzl2AC5-BsXBK068KzSYBfieesB-oWQjS8hKd4AOHjLKWWZlp9gJd_qdc8BbQWrKlKpmdmczQvXpeufj371W_taJIH_xxogmUVMgJOVxwawNsD5YGt0O7-_Y70s8AL9DQs3fAAU4YXGG8TmOI3yvOQCqNgfZuiVg2uE5dc4SGzk_FfBOf3QNCpcL1tvjKe6mH5GWlCNEYbJ4eu9flny9a4iRR2gGpt30AA5Q
-------------------------------------

打开地址：https://10.20.33.11:30001/,输入输出的Token，即可完成登录。

五、安装存储插件（nfs）并测试

未来部署很多应用（mysql、mongodb、minio...）都会用到存储，kubernetes集群常见的存储插件有NFS、Ceph、GlusterFS、iSCSI 等，这里选用NFS。
1、安装NFS服务器
(1)、在k8s-master节点上安装nfs服务作为存储服务器

$ sudo dnf install -y nfs-utils
$ sudo mkdir -p /var/nfs/data
$ sudo chown nobody:nobody /var/nfs/data
$ sudo chmod 755 /var/nfs/data
# 启动nfs服务
$ sudo systemctl start nfs-server
# 加入开机启动
$ sudo systemctl enable nfs-server

(2)、配置NFS共享

$ sudo vim /etc/exports
-------------------------------------
/var/nfs/data *(rw,sync,no_root_squash,no_all_squash)
-------------------------------------
# 应用更改：
$ sudo exportfs -rav

2、在子节点（k8s-node01、k8s-node02）安装nfs作为客户端访问nfs服务，并测试
安装 NFS 软件包：

$ sudo dnf install nfs-utils

挂载NFS共享目录：

$ sudo mkdir -p /nfs/data
$ sudo mount 10.20.33.11:/var/nfs/data /nfs/data

验证NFS是否可用：

# 在客户端上创建一个测试文件并写入内容，然后在`NFS`服务器上检查文件是否存在并是否包含相同的内容
$ echo "Hello World 01" > /nfs/data/test-01.txt
$ cat /nfs/data/test-01.txt

如果输出的内容为 "Hello World 01"，则说明NFS配置正确，可用性正常。
3、在k8s-master节点上安装helm，请参考官方文档：https://helm.sh/zh/docs/intro/install/，推荐二进制安装方式
4、在kubernetes集群中安装nfs插件
nfs-client-provisioner是一个Kubernetes存储插件，可以使用NFS作为存储后端，为Pod提供 PV（Persistent Volume）和 PVC（Persistent Volume Claim）。

$ helm repo add nfs-subdir-external-provisioner https://kubernetes-sigs.github.io/nfs-subdir-external-provisioner/

$ helm install nfs-subdir-external-provisioner nfs-subdir-external-provisioner/nfs-subdir-external-provisioner \\
  --set nfs.server=10.20.33.11 \\
  --set nfs.path=/var/nfs/data \\
  --set storageClass.defaultClass=true

# 这里镜像可能拉取失败，需通过Dashboard将镜像地址更换为：misterli/k8s.gcr.io_sig-storage_nfs-subdir-external-provisioner:v4.0.2

查看是否安装成功：

$ kubectl get pods
-------------------------------------
NAME                                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nfs-subdir-external-provisioner-7f45674486-r5fhc   1/1     Running   0          6h20m
-------------------------------------

查看storageclass是否创建并且是默认的：

$ kubectl get storageclass
-------------------------------------
NAME                   PROVISIONER                                     RECLAIMPOLICY   VOLUMEBINDINGMODE   ALLOWVOLUMEEXPANSION   AGE
nfs-client (default)   cluster.local/nfs-subdir-external-provisioner   Delete          Immediate           true                   6h35m
-------------------------------------

5、在kubernetes中部署一个应用，验证nfs使用是否正常
通过在Kubernetes集群中创建一个 PVC，将其绑定到一个Pod上并验证它是否能够成功地挂载到NFS存储。
(1)、在 Kubernetes 集群中创建一个 PVC：

$ vim nfs-pvc.yaml
-------------------------------------
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: nfs-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi
  storageClassName: nfs-client
-------------------------------------
$ kubectl apply -f nfs-pvc.yaml

在accessModes中指定了ReadWriteMany权限，这样这个PVC就可以被多个Pod共享，并且在不同的节点上可以同时挂载这个NFS存储。
(2)、创建一个测试用的 Pod，并将 PVC 绑定到该 Pod 上：

$ vim test-pvc-pod.yaml
-------------------------------------
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: test-pod
spec:
  containers:
    - name: test-container
      image: nginx
      volumeMounts:
        - name: test-pv
          mountPath: /mnt/data
  volumes:
    - name: test-pv
      persistentVolumeClaim:
        claimName: nfs-pvc
-------------------------------------
$ kubectl apply -f test-pvc-pod.yaml

在这个Pod中，我们将上面创建的test-pvcPVC 绑定到了一个名为test-pv的volume上，然后将该volume挂载到了容器的/mnt/data目录下。
(3)、检查Pod是否正常启动并能够成功挂载NFS存储：

$ kubectl get pod
-------------------------------------
NAME       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
test-pod   1/1     Running   0          1m
-------------------------------------

$ kubectl exec -it test-pod -- ls /mnt/data
-------------------------------------
index.html
-------------------------------------

通过kubectl get pod命令可以看到Pod已经处于Running状态，然后使用kubectl exec命令进入该Pod并在容器中检查/mnt/data目录下是否存在一个名为index.html的文件。如果文件存在，则说明NFS存储已经成功挂载到了Pod中。
如果遇到挂载失败的情况，可以使用kubectl describe pod test-pod命令来查看Pod的详细日志信息，从而定位问题。