k8s-高可用架构设计

Posted 2020-12-30 fuyuteng

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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k8s-高可用架构设计相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

docker的私有仓库harbor、容器化kubernetes部分组建、使用阿里云日志服务收集日志。

部署完成后，你将理解系统各组件的交互原理，进而能快速解决实际问题，所以本文档主要适合于那些有一定kubernetes基础，想通过一步步部署的方式来学习和了解系统配置、运行原理的人。

本系列系文档适用于 CentOS 7、Ubuntu 16.04 及以上版本系统，由于启用了 TLS 双向认证、RBAC 授权等严格的安全机制，建议从头开始部署，否则可能会认证、授权等失败！

有人问我为什么这么长的文章不分拆成几篇文章啊？这样阅读起来也方便啊，然而在我自己学习的过程中，这种整个一篇文章把一件事情从头到尾讲清楚的形式是最好的，能给读者提供一种沉浸式的学习体验，阅读完整个文章后有种酣畅淋漓的感觉，所以我选择这种一篇文章的形式。

另外我录制了基于1.9版本手动搭建高可用Kubernetes集群的视频教程，对视频感兴趣的同学可以观看视频：?

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1. 组件版本 && 集群环境

组件版本

Kubernetes 1.8.2(1.9.x版本也可以，只有细微的差别)
Docker 17.10.0-ce
Etcd 3.2.9
Flanneld
TLS 认证通信（所有组件，如etcd、kubernetes master 和node）
RBAC 授权
kubelet TLS Bootstrapping
kubedns、dashboard、heapster等插件
harbor，使用nfs后端存储

etcd 集群 && k8s master 机器 && k8s node 机器

master01：192.168.1.137
master02：192.168.1.138
master03/node03：192.168.1.170
由于机器有限，所以我们将master03 也作为node 节点，后续有新的机器增加即可
node01: 192.168.1.161
node02: 192.168.1.162

集群环境变量

后面的嗯部署将会使用到的全局变量，定义如下（根据自己的机器、网络修改）：

# TLS Bootstrapping 使用的Token，可以使用命令 head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ‘ ‘ 生成
BOOTSTRAP_TOKEN="8981b594122ebed7596f1d3b69c78223"

# 建议使用未用的网段来定义服务网段和Pod 网段
# 服务网段(Service CIDR)，部署前路由不可达，部署后集群内部使用IP:Port可达
SERVICE_CIDR="10.254.0.0/16"
# Pod 网段(Cluster CIDR)，部署前路由不可达，部署后路由可达(flanneld 保证)
CLUSTER_CIDR="172.30.0.0/16"

# 服务端口范围(NodePort Range)
NODE_PORT_RANGE="30000-32766"

# etcd集群服务地址列表
ETCD_ENDPOINTS="https://192.168.1.137:2379,https://192.168.1.138:2379,https://192.168.1.170:2379"

# flanneld 网络配置前缀
FLANNEL_ETCD_PREFIX="/kubernetes/network"

# kubernetes 服务IP(预先分配，一般为SERVICE_CIDR中的第一个IP)
CLUSTER_KUBERNETES_SVC_IP="10.254.0.1"

# 集群 DNS 服务IP(从SERVICE_CIDR 中预先分配)
CLUSTER_DNS_SVC_IP="10.254.0.2"

# 集群 DNS 域名
CLUSTER_DNS_DOMAIN="cluster.local."

# MASTER API Server 地址
MASTER_URL="k8s-api.virtual.local"

将上面变量保存为: env.sh，然后将脚本拷贝到所有机器的/usr/k8s/bin目录。

为方便后面迁移，我们在集群内定义一个域名用于访问apiserver，在每个节点的/etc/hosts文件中添加记录：192.168.1.137 k8s-api.virtual.local k8s-api

其中192.168.1.137为master01 的IP，暂时使用该IP 来做apiserver 的负载地址

如果你使用的是阿里云的ECS 服务，强烈建议你先将上述节点的安全组配置成允许所有访问，不然在安装过程中会遇到各种访问不了的问题，待集群配置成功以后再根据需要添加安全限制。

2. 创建CA 证书和密钥

kubernetes 系统各个组件需要使用TLS证书对通信进行加密，这里我们使用CloudFlare的PKI 工具集cfssl 来生成Certificate Authority(CA) 证书和密钥文件， CA 是自签名的证书，用来签名后续创建的其他TLS 证书。

安装 CFSSL

$ wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
$ chmod +x cfssl_linux-amd64
$ sudo mv cfssl_linux-amd64 /usr/k8s/bin/cfssl

$ wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
$ chmod +x cfssljson_linux-amd64
$ sudo mv cfssljson_linux-amd64 /usr/k8s/bin/cfssljson

$ wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64
$ chmod +x cfssl-certinfo_linux-amd64
$ sudo mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/k8s/bin/cfssl-certinfo

$ export PATH=/usr/k8s/bin:$PATH
$ mkdir ssl && cd ssl
$ cfssl print-defaults config > config.json
$ cfssl print-defaults csr > csr.json

为了方便，将/usr/k8s/bin设置成环境变量，为了重启也有效，可以将上面的export PATH=/usr/k8s/bin:$PATH添加到/etc/rc.local文件中。

创建CA

修改上面创建的config.json文件为ca-config.json：

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

config.json：可以定义多个profiles，分别指定不同的过期时间、使用场景等参数；后续在签名证书时使用某个profile；
signing: 表示该证书可用于签名其它证书；生成的ca.pem 证书中CA=TRUE；
server auth: 表示client 可以用该CA 对server 提供的证书进行校验；
client auth: 表示server 可以用该CA 对client 提供的证书进行验证。

修改CA 证书签名请求为ca-csr.json：

$ cat ca-csr.json
{
    "CN": "kubernetes",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "BeiJing",
            "O": "k8s",
            "OU": "System"
        }
    ]
}

CN: Common Name，kube-apiserver 从证书中提取该字段作为请求的用户名(User Name)；浏览器使用该字段验证网站是否合法；
O: Organization，kube-apiserver 从证书中提取该字段作为请求用户所属的组(Group)；

生成CA 证书和私钥：

$ cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca
$ ls ca*
$ ca-config.json  ca.csr  ca-csr.json  ca-key.pem  ca.pem

分发证书

将生成的CA 证书、密钥文件、配置文件拷贝到所有机器的/etc/kubernetes/ssl目录下面：

$ sudo mkdir -p /etc/kubernetes/ssl
$ sudo cp ca* /etc/kubernetes/ssl

3. 部署高可用etcd 集群

kubernetes 系统使用etcd存储所有的数据，我们这里部署3个节点的etcd 集群，这3个节点直接复用kubernetes master的3个节点，分别命名为etcd01、etcd02、etcd03:

etcd01：192.168.1.137
etcd02：192.168.1.138
etcd03：192.168.1.170

定义环境变量

使用到的变量如下：

$ export NODE_NAME=etcd01 # 当前部署的机器名称(随便定义，只要能区分不同机器即可)
$ export NODE_IP=192.168.1.137 # 当前部署的机器IP
$ export NODE_IPS="192.168.1.137 192.168.1.138 192.168.1.170" # etcd 集群所有机器 IP
$ # etcd 集群间通信的IP和端口
$ export ETCD_NODES=etcd01=https://192.168.1.137:2380,etcd02=https://192.168.1.138:2380,etcd03=https://192.168.1.170:2380
$ # 导入用到的其它全局变量：ETCD_ENDPOINTS、FLANNEL_ETCD_PREFIX、CLUSTER_CIDR
$ source /usr/k8s/bin/env.sh

下载etcd 二进制文件

到https://github.com/coreos/etcd/releases页面下载最新版本的二进制文件：

$ wget https://github.com/coreos/etcd/releases/download/v3.2.9/etcd-v3.2.9-linux-amd64.tar.gz
$ tar -xvf etcd-v3.2.9-linux-amd64.tar.gz
$ sudo mv etcd-v3.2.9-linux-amd64/etcd* /usr/k8s/bin/

创建TLS 密钥和证书

为了保证通信安全，客户端(如etcdctl)与etcd 集群、etcd 集群之间的通信需要使用TLS 加密。

创建etcd 证书签名请求：

$ cat > etcd-csr.json <<EOF
{
  "CN": "etcd",
  "hosts": [
    "127.0.0.1",
    "${NODE_IP}"
  ],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

hosts 字段指定授权使用该证书的etcd节点IP

生成etcd证书和私钥：

$ cfssl gencert -ca=/etc/kubernetes/ssl/ca.pem   -ca-key=/etc/kubernetes/ssl/ca-key.pem   -config=/etc/kubernetes/ssl/ca-config.json   -profile=kubernetes etcd-csr.json | cfssljson -bare etcd
$ ls etcd*
etcd.csr  etcd-csr.json  etcd-key.pem  etcd.pem
$ sudo mkdir -p /etc/etcd/ssl
$ sudo mv etcd*.pem /etc/etcd/ssl/

创建etcd 的systemd unit 文件

$ sudo mkdir -p /var/lib/etcd  # 必须要先创建工作目录
$ cat > etcd.service <<EOF
[Unit]
Description=Etcd Server
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target
Documentation=https://github.com/coreos

[Service]
Type=notify
WorkingDirectory=/var/lib/etcd/
ExecStart=/usr/k8s/bin/etcd   --name=${NODE_NAME}   --cert-file=/etc/etcd/ssl/etcd.pem   --key-file=/etc/etcd/ssl/etcd-key.pem   --peer-cert-file=/etc/etcd/ssl/etcd.pem   --peer-key-file=/etc/etcd/ssl/etcd-key.pem   --trusted-ca-file=/etc/kubernetes/ssl/ca.pem   --peer-trusted-ca-file=/etc/kubernetes/ssl/ca.pem   --initial-advertise-peer-urls=https://${NODE_IP}:2380   --listen-peer-urls=https://${NODE_IP}:2380   --listen-client-urls=https://${NODE_IP}:2379,http://127.0.0.1:2379   --advertise-client-urls=https://${NODE_IP}:2379   --initial-cluster-token=etcd-cluster-0   --initial-cluster=${ETCD_NODES}   --initial-cluster-state=new   --data-dir=/var/lib/etcd
Restart=on-failure
RestartSec=5
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

指定etcd的工作目录和数据目录为/var/lib/etcd，需要在启动服务前创建这个目录；
为了保证通信安全，需要指定etcd 的公私钥(cert-file和key-file)、Peers通信的公私钥和CA 证书(peer-cert-file、peer-key-file、peer-trusted-ca-file)、客户端的CA 证书(trusted-ca-file)；
--initial-cluster-state值为new时，--name的参数值必须位于--initial-cluster列表中；

启动etcd 服务

$ sudo mv etcd.service /etc/systemd/system/
$ sudo systemctl daemon-reload
$ sudo systemctl enable etcd
$ sudo systemctl start etcd
$ sudo systemctl status etcd

最先启动的etcd 进程会卡住一段时间，等待其他节点启动加入集群，在所有的etcd 节点重复上面的步骤，直到所有的机器etcd 服务都已经启动。

验证服务

部署完etcd 集群后，在任一etcd 节点上执行下面命令：

for ip in ${NODE_IPS}; do
  ETCDCTL_API=3 /usr/k8s/bin/etcdctl   --endpoints=https://${ip}:2379    --cacert=/etc/kubernetes/ssl/ca.pem   --cert=/etc/etcd/ssl/etcd.pem   --key=/etc/etcd/ssl/etcd-key.pem   endpoint health; done

输出如下结果：

https://192.168.1.137:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 1.509032ms
https://192.168.1.138:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 1.639228ms
https://192.168.1.170:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 1.4152ms

可以看到上面的信息3个节点上的etcd 均为healthy，则表示集群服务正常。

4. 配置kubectl 命令行工具

kubectl默认从~/.kube/config配置文件中获取访问kube-apiserver 地址、证书、用户名等信息，需要正确配置该文件才能正常使用kubectl命令。

需要将下载的kubectl 二进制文件和生产的~/.kube/config配置文件拷贝到需要使用kubectl 命令的机器上。

很多童鞋说这个地方不知道在哪个节点上执行，kubectl只是一个和kube-apiserver进行交互的一个命令行工具，所以你想安装到那个节点都想，master或者node任意节点都可以，比如你先在master节点上安装，这样你就可以在master节点使用kubectl命令行工具了，如果你想在node节点上使用(当然安装的过程肯定会用到的)，你就把master上面的kubectl二进制文件和~/.kube/config文件拷贝到对应的node节点上就行了。

环境变量

$ source /usr/k8s/bin/env.sh
$ export KUBE_APISERVER="https://${MASTER_URL}:6443"

注意这里的KUBE_APISERVER地址，因为我们还没有安装haproxy，所以暂时需要手动指定使用apiserver的6443端口，等haproxy安装完成后就可以用使用443端口转发到6443端口去了。

变量KUBE_APISERVER 指定kubelet 访问的kube-apiserver 的地址，后续被写入~/.kube/config配置文件

下载kubectl

$ wget https://dl.k8s.io/v1.8.2/kubernetes-client-linux-amd64.tar.gz # 如果服务器上下载不下来，可以想办法下载到本地，然后scp上去即可
$ tar -xzvf kubernetes-client-linux-amd64.tar.gz
$ sudo cp kubernetes/client/bin/kube* /usr/k8s/bin/
$ sudo chmod a+x /usr/k8s/bin/kube*
$ export PATH=/usr/k8s/bin:$PATH

创建admin 证书

kubectl 与kube-apiserver 的安全端口通信，需要为安全通信提供TLS 证书和密钥。创建admin 证书签名请求：

$ cat > admin-csr.json <<EOF
{
  "CN": "admin",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "system:masters",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

后续kube-apiserver使用RBAC 对客户端(如kubelet、kube-proxy、Pod)请求进行授权
kube-apiserver 预定义了一些RBAC 使用的RoleBindings，如cluster-admin 将Group system:masters与Role cluster-admin绑定，该Role 授予了调用kube-apiserver所有API 的权限
O 指定了该证书的Group 为system:masters，kubectl使用该证书访问kube-apiserver时，由于证书被CA 签名，所以认证通过，同时由于证书用户组为经过预授权的system:masters，所以被授予访问所有API 的劝降
hosts 属性值为空列表

生成admin 证书和私钥：

$ cfssl gencert -ca=/etc/kubernetes/ssl/ca.pem   -ca-key=/etc/kubernetes/ssl/ca-key.pem   -config=/etc/kubernetes/ssl/ca-config.json   -profile=kubernetes admin-csr.json | cfssljson -bare admin
$ ls admin
admin.csr  admin-csr.json  admin-key.pem  admin.pem
$ sudo mv admin*.pem /etc/kubernetes/ssl/

创建kubectl kubeconfig 文件

# 设置集群参数
$ kubectl config set-cluster kubernetes   --certificate-authority=/etc/kubernetes/ssl/ca.pem   --embed-certs=true   --server=${KUBE_APISERVER}
# 设置客户端认证参数
$ kubectl config set-credentials admin   --client-certificate=/etc/kubernetes/ssl/admin.pem   --embed-certs=true   --client-key=/etc/kubernetes/ssl/admin-key.pem   --token=${BOOTSTRAP_TOKEN}
# 设置上下文参数
$ kubectl config set-context kubernetes   --cluster=kubernetes   --user=admin
# 设置默认上下文
$ kubectl config use-context kubernetes

admin.pem证书O 字段值为system:masters，kube-apiserver 预定义的 RoleBinding cluster-admin 将 Group system:masters 与 Role cluster-admin 绑定，该 Role 授予了调用kube-apiserver 相关 API 的权限
生成的kubeconfig 被保存到 ~/.kube/config 文件

分发kubeconfig 文件

将~/.kube/config文件拷贝到运行kubectl命令的机器的~/.kube/目录下去。

5. 部署Flannel 网络

kubernetes 要求集群内各节点能通过Pod 网段互联互通，下面我们来使用Flannel 在所有节点上创建互联互通的Pod 网段的步骤。

需要在所有的Node节点安装。

环境变量

$ export NODE_IP=192.168.1.137  # 当前部署节点的IP
# 导入全局变量
$ source /usr/k8s/bin/env.sh

创建TLS 密钥和证书

etcd 集群启用了双向TLS 认证，所以需要为flanneld 指定与etcd 集群通信的CA 和密钥。

创建flanneld 证书签名请求：

$ cat > flanneld-csr.json <<EOF
{
  "CN": "flanneld",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

生成flanneld 证书和私钥：

$ cfssl gencert -ca=/etc/kubernetes/ssl/ca.pem   -ca-key=/etc/kubernetes/ssl/ca-key.pem   -config=/etc/kubernetes/ssl/ca-config.json   -profile=kubernetes flanneld-csr.json | cfssljson -bare flanneld
$ ls flanneld*
flanneld.csr  flanneld-csr.json  flanneld-key.pem flanneld.pem
$ sudo mkdir -p /etc/flanneld/ssl
$ sudo mv flanneld*.pem /etc/flanneld/ssl

向etcd 写入集群Pod 网段信息

该步骤只需在第一次部署Flannel 网络时执行，后续在其他节点上部署Flanneld 时无需再写入该信息

$ etcdctl   --endpoints=${ETCD_ENDPOINTS}   --ca-file=/etc/kubernetes/ssl/ca.pem   --cert-file=/etc/flanneld/ssl/flanneld.pem   --key-file=/etc/flanneld/ssl/flanneld-key.pem   set ${FLANNEL_ETCD_PREFIX}/config ‘{"Network":"‘${CLUSTER_CIDR}‘", "SubnetLen": 24, "Backend": {"Type": "vxlan"}}‘
# 得到如下反馈信息
{"Network":"172.30.0.0/16", "SubnetLen": 24, "Backend": {"Type": "vxlan"}}

写入的 Pod 网段(${CLUSTER_CIDR}，172.30.0.0/16) 必须与kube-controller-manager 的 --cluster-cidr 选项值一致；

安装和配置flanneld

前往flanneld release页面下载最新版的flanneld 二进制文件：

$ mkdir flannel
$ wget https://github.com/coreos/flannel/releases/download/v0.9.0/flannel-v0.9.0-linux-amd64.tar.gz
$ tar -xzvf flannel-v0.9.0-linux-amd64.tar.gz -C flannel
$ sudo cp flannel/{flanneld,mk-docker-opts.sh} /usr/k8s/bin

创建flanneld的systemd unit 文件

$ cat > flanneld.service << EOF
[Unit]
Description=Flanneld overlay address etcd agent
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target
After=etcd.service
Before=docker.service

[Service]
Type=notify
ExecStart=/usr/k8s/bin/flanneld   -etcd-cafile=/etc/kubernetes/ssl/ca.pem   -etcd-certfile=/etc/flanneld/ssl/flanneld.pem   -etcd-keyfile=/etc/flanneld/ssl/flanneld-key.pem   -etcd-endpoints=${ETCD_ENDPOINTS}   -etcd-prefix=${FLANNEL_ETCD_PREFIX}
ExecStartPost=/usr/k8s/bin/mk-docker-opts.sh -k DOCKER_NETWORK_OPTIONS -d /run/flannel/docker
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
RequiredBy=docker.service
EOF

mk-docker-opts.sh脚本将分配给flanneld 的Pod 子网网段信息写入到/run/flannel/docker 文件中，后续docker 启动时使用这个文件中的参数值为 docker0 网桥
flanneld 使用系统缺省路由所在的接口和其他节点通信，对于有多个网络接口的机器(内网和公网)，可以用 --iface 选项值指定通信接口(上面的 systemd unit 文件没指定这个选项)

启动flanneld

$ sudo cp flanneld.service /etc/systemd/system/
$ sudo systemctl daemon-reload
$ sudo systemctl enable flanneld
$ sudo systemctl start flanneld
$ systemctl status flanneld

检查flanneld 服务

ifconfig flannel.1

检查分配给各flanneld 的Pod 网段信息

$ # 查看集群 Pod 网段(/16)
$ etcdctl   --endpoints=${ETCD_ENDPOINTS}   --ca-file=/etc/kubernetes/ssl/ca.pem   --cert-file=/etc/flanneld/ssl/flanneld.pem   --key-file=/etc/flanneld/ssl/flanneld-key.pem   get ${FLANNEL_ETCD_PREFIX}/config
{ "Network": "172.30.0.0/16", "SubnetLen": 24, "Backend": { "Type": "vxlan" } }
$ # 查看已分配的 Pod 子网段列表(/24)
$ etcdctl   --endpoints=${ETCD_ENDPOINTS}   --ca-file=/etc/kubernetes/ssl/ca.pem   --cert-file=/etc/flanneld/ssl/flanneld.pem   --key-file=/etc/flanneld/ssl/flanneld-key.pem   ls ${FLANNEL_ETCD_PREFIX}/subnets
/kubernetes/network/subnets/172.30.77.0-24
$ # 查看某一 Pod 网段对应的 flanneld 进程监听的 IP 和网络参数
$ etcdctl   --endpoints=${ETCD_ENDPOINTS}   --ca-file=/etc/kubernetes/ssl/ca.pem   --cert-file=/etc/flanneld/ssl/flanneld.pem   --key-file=/etc/flanneld/ssl/flanneld-key.pem   get ${FLANNEL_ETCD_PREFIX}/subnets/172.30.77.0-24
{"PublicIP":"192.168.1.137","BackendType":"vxlan","BackendData":{"VtepMAC":"62:fc:03:83:1b:2b"}}

确保各节点间Pod 网段能互联互通

在各个节点部署完Flanneld 后，查看已分配的Pod 子网段列表：

$ etcdctl   --endpoints=${ETCD_ENDPOINTS}   --ca-file=/etc/kubernetes/ssl/ca.pem   --cert-file=/etc/flanneld/ssl/flanneld.pem   --key-file=/etc/flanneld/ssl/flanneld-key.pem   ls ${FLANNEL_ETCD_PREFIX}/subnets

/kubernetes/network/subnets/172.30.19.0-24
/kubernetes/network/subnets/172.30.30.0-24
/kubernetes/network/subnets/172.30.77.0-24
/kubernetes/network/subnets/172.30.41.0-24
/kubernetes/network/subnets/172.30.83.0-24

当前五个节点分配的 Pod 网段分别是：172.30.77.0-24、172.30.30.0-24、172.30.19.0-24、172.30.41.0-24、172.30.83.0-24。

6. 部署master 节点

kubernetes master 节点包含的组件有：

kube-apiserver
kube-scheduler
kube-controller-manager

目前这3个组件需要部署到同一台机器上：（后面再部署高可用的master）

kube-scheduler、kube-controller-manager 和 kube-apiserver 三者的功能紧密相关；
同时只能有一个 kube-scheduler、kube-controller-manager 进程处于工作状态，如果运行多个，则需要通过选举产生一个 leader；

master 节点与node 节点上的Pods 通过Pod 网络通信，所以需要在master 节点上部署Flannel 网络。

环境变量

$ export NODE_IP=192.168.1.137  # 当前部署的master 机器IP
$ source /usr/k8s/bin/env.sh

下载最新版本的二进制文件

在kubernetes changelog 页面下载最新版本的文件：

$ wget https://dl.k8s.io/v1.8.2/kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
$ tar -xzvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz

将二进制文件拷贝到/usr/k8s/bin目录

$ sudo cp -r server/bin/{kube-apiserver,kube-controller-manager,kube-scheduler} /usr/k8s/bin/

创建kubernetes 证书

创建kubernetes 证书签名请求：

$ cat > kubernetes-csr.json <<EOF
{
  "CN": "kubernetes",
  "hosts": [
    "127.0.0.1",
    "${NODE_IP}",
    "${MASTER_URL}",
    "${CLUSTER_KUBERNETES_SVC_IP}",
    "kubernetes",
    "kubernetes.default",
    "kubernetes.default.svc",
    "kubernetes.default.svc.cluster",
    "kubernetes.default.svc.cluster.local"
  ],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

如果 hosts 字段不为空则需要指定授权使用该证书的 IP 或域名列表，所以上面分别指定了当前部署的 master 节点主机 IP 以及apiserver 负载的内部域名
还需要添加 kube-apiserver 注册的名为 kubernetes 的服务 IP (Service Cluster IP)，一般是 kube-apiserver --service-cluster-ip-range 选项值指定的网段的第一个IP，如 “10.254.0.1”

生成kubernetes 证书和私钥：

$ cfssl gencert -ca=/etc/kubernetes/ssl/ca.pem   -ca-key=/etc/kubernetes/ssl/ca-key.pem   -config=/etc/kubernetes/ssl/ca-config.json   -profile=kubernetes kubernetes-csr.json | cfssljson -bare kubernetes
$ ls kubernetes*
kubernetes.csr  kubernetes-csr.json  kubernetes-key.pem  kubernetes.pem
$ sudo mkdir -p /etc/kubernetes/ssl/
$ sudo mv kubernetes*.pem /etc/kubernetes/ssl/

6.1 配置和启动kube-apiserver

创建kube-apiserver 使用的客户端token 文件

kubelet 首次启动时向kube-apiserver 发送TLS Bootstrapping 请求，kube-apiserver 验证请求中的token 是否与它配置的token.csv 一致，如果一致则自动为kubelet 生成证书和密钥。

$ # 导入的 environment.sh 文件定义了 BOOTSTRAP_TOKEN 变量
$ cat > token.csv <<EOF
${BOOTSTRAP_TOKEN},kubelet-bootstrap,10001,"system:kubelet-bootstrap"
EOF
$ sudo mv token.csv /etc/kubernetes/

创建kube-apiserver 的systemd unit文件

$ cat  > kube-apiserver.service <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes API Server
Documentation=https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes
After=network.target

[Service]
ExecStart=/usr/k8s/bin/kube-apiserver   --admission-control=NamespaceLifecycle,LimitRanger,ServiceAccount,DefaultStorageClass,ResourceQuota   --advertise-address=${NODE_IP}   --bind-address=0.0.0.0   --insecure-bind-address=${NODE_IP}   --authorization-mode=Node,RBAC   --runtime-config=rbac.authorization.k8s.io/v1alpha1   --kubelet-https=true   --experimental-bootstrap-token-auth \ #kubernetes1.8是experimental 而kubernates1.9版本变成enable-bootstrap-token-auth
  --token-auth-file=/etc/kubernetes/token.csv   --service-cluster-ip-range=${SERVICE_CIDR}   --service-node-port-range=${NODE_PORT_RANGE}   --tls-cert-file=/etc/kubernetes/ssl/kubernetes.pem   --tls-private-key-file=/etc/kubernetes/ssl/kubernetes-key.pem   --client-ca-file=/etc/kubernetes/ssl/ca.pem   --service-account-key-file=/etc/kubernetes/ssl/ca-key.pem   --etcd-cafile=/etc/kubernetes/ssl/ca.pem   --etcd-certfile=/etc/kubernetes/ssl/kubernetes.pem   --etcd-keyfile=/etc/kubernetes/ssl/kubernetes-key.pem   --etcd-servers=${ETCD_ENDPOINTS}   --enable-swagger-ui=true   --allow-privileged=true   --apiserver-count=2   --audit-log-maxage=30   --audit-log-maxbackup=3   --audit-log-maxsize=100   --audit-log-path=/var/lib/audit.log   --audit-policy-file=/etc/kubernetes/audit-policy.yaml   --event-ttl=1h   --logtostderr=true   --v=6
Restart=on-failure
RestartSec=5
Type=notify
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

如果你安装的是1.9.x版本的，一定要记住上面的参数experimental-bootstrap-token-auth，需要替换成enable-bootstrap-token-auth，因为这个参数在1.9.x里面已经废弃掉了
kube-apiserver 1.6 版本开始使用 etcd v3 API 和存储格式
--authorization-mode=RBAC 指定在安全端口使用RBAC 授权模式，拒绝未通过授权的请求
kube-scheduler、kube-controller-manager 一般和 kube-apiserver 部署在同一台机器上，它们使用非安全端口和 kube-apiserver通信
kubelet、kube-proxy、kubectl 部署在其它 Node 节点上，如果通过安全端口访问 kube-apiserver，则必须先通过 TLS 证书认证，再通过 RBAC 授权
kube-proxy、kubectl 通过使用证书里指定相关的 User、Group 来达到通过 RBAC 授权的目的
如果使用了 kubelet TLS Boostrap 机制，则不能再指定 --kubelet-certificate-authority、--kubelet-client-certificate 和 --kubelet-client-key 选项，否则后续 kube-apiserver 校验 kubelet 证书时出现 ”x509: certificate signed by unknown authority“ 错误
--admission-control 值必须包含 ServiceAccount，否则部署集群插件时会失败
--bind-address 不能为 127.0.0.1
--service-cluster-ip-range 指定 Service Cluster IP 地址段，该地址段不能路由可达
--service-node-port-range=${NODE_PORT_RANGE} 指定 NodePort 的端口范围
缺省情况下 kubernetes 对象保存在etcd/registry 路径下，可以通过 --etcd-prefix 参数进行调整
kube-apiserver 1.8版本后需要在--authorization-mode参数中添加Node，即：--authorization-mode=Node,RBAC，否则Node 节点无法注册
注意要开启审查日志功能，指定--audit-log-path参数是不够的，这只是指定了日志的路径，还需要指定一个审查日志策略文件：--audit-policy-file，我们也可以使用日志收集工具收集相关的日志进行分析。

审查日志策略文件内容如下：（/etc/kubernetes/audit-policy.yaml）

apiVersion: audit.k8s.io/v1beta1 # This is required.
kind: Policy
# Don‘t generate audit events for all requests in RequestReceived stage.
omitStages:
  - "RequestReceived"
rules:
  # Log pod changes at RequestResponse level
  - level: RequestResponse
    resources:
    - group: ""
      # Resource "pods" doesn‘t match requests to any subresource of pods,
      # which is consistent with the RBAC policy.
      resources: ["pods"]
  # Log "pods/log", "pods/status" at Metadata level
  - level: Metadata
    resources:
    - group: ""
      resources: ["pods/log", "pods/status"]

  # Don‘t log requests to a configmap called "controller-leader"
  - level: None
    resources:
    - group: ""
      resources: ["configmaps"]
      resourceNames: ["controller-leader"]

  # Don‘t log watch requests by the "system:kube-proxy" on endpoints or services
  - level: None
    users: ["system:kube-proxy"]
    verbs: ["watch"]
    resources:
    - group: "" # core API group
      resources: ["endpoints", "services"]

  # Don‘t log authenticated requests to certain non-resource URL paths.
  - level: None
    userGroups: ["system:authenticated"]
    nonResourceURLs:
    - "/api*" # Wildcard matching.
    - "/version"

  # Log the request body of configmap changes in kube-system.
  - level: Request
    resources:
    - group: "" # core API group
      resources: ["configmaps"]
    # This rule only applies to resources in the "kube-system" namespace.
    # The empty string "" can be used to select non-namespaced resources.
    namespaces: ["kube-system"]

  # Log configmap and secret changes in all other namespaces at the Metadata level.
  - level: Metadata
    resources:
    - group: "" # core API group
      resources: ["secrets", "configmaps"]

  # Log all other resources in core and extensions at the Request level.
  - level: Request
    resources:
    - group: "" # core API group
    - group: "extensions" # Version of group should NOT be included.

  # A catch-all rule to log all other requests at the Metadata level.
  - level: Metadata
    # Long-running requests like watches that fall under this rule will not
    # generate an audit event in RequestReceived.
    omitStages:
      - "RequestReceived"

审查日志的相关配置可以查看文档了解：https://kubernetes.io/docs/tasks/debug-application-cluster/audit/

启动kube-apiserver

$ sudo cp kube-apiserver.service /etc/systemd/system/
$ sudo systemctl daemon-reload
$ sudo systemctl enable kube-apiserver
$ sudo systemctl start kube-apiserver
$ sudo systemctl status kube-apiserver

6.2 配置和启动kube-controller-manager

创建kube-controller-manager 的systemd unit 文件

$ cat > kube-controller-manager.service <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Controller Manager
Documentation=https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes

[Service]
ExecStart=/usr/k8s/bin/kube-controller-manager   --address=127.0.0.1   --master=http://${MASTER_URL}:8080   --allocate-node-cidrs=true   --service-cluster-ip-range=${SERVICE_CIDR}   --cluster-cidr=${CLUSTER_CIDR}   --cluster-name=kubernetes   --cluster-signing-cert-file=/etc/kubernetes/ssl/ca.pem   --cluster-signing-key-file=/etc/kubernetes/ssl/ca-key.pem   --service-account-private-key-file=/etc/kubernetes/ssl/ca-key.pem   --root-ca-file=/etc/kubernetes/ssl/ca.pem   --leader-elect=true   --v=2
Restart=on-failure
RestartSec=5

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

--address 值必须为 127.0.0.1，因为当前 kube-apiserver 期望 scheduler 和 controller-manager 在同一台机器
--master=http://${MASTER_URL}:8080：使用http(非安全端口)与 kube-apiserver 通信，需要下面的haproxy安装成功后才能去掉8080端口。
--cluster-cidr 指定 Cluster 中 Pod 的 CIDR 范围，该网段在各 Node 间必须路由可达(flanneld保证)
--service-cluster-ip-range 参数指定 Cluster 中 Service 的CIDR范围，该网络在各 Node 间必须路由不可达，必须和 kube-apiserver 中的参数一致
--cluster-signing-* 指定的证书和私钥文件用来签名为 TLS BootStrap 创建的证书和私钥
--root-ca-file 用来对 kube-apiserver 证书进行校验，指定该参数后，才会在Pod 容器的 ServiceAccount 中放置该 CA 证书文件
--leader-elect=true 部署多台机器组成的 master 集群时选举产生一处于工作状态的 kube-controller-manager 进程

启动kube-controller-manager

$ sudo cp kube-controller-manager.service /etc/systemd/system/
$ sudo systemctl daemon-reload
$ sudo systemctl enable kube-controller-manager
$ sudo systemctl start kube-controller-manager
$ sudo systemctl status kube-controller-manager

6.3 配置和启动kube-scheduler

创建kube-scheduler 的systemd unit文件

$ cat > kube-scheduler.service <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Scheduler
Documentation=https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes

[Service]
ExecStart=/usr/k8s/bin/kube-scheduler   --address=127.0.0.1   --master=http://${MASTER_URL}:8080   --leader-elect=true   --v=2
Restart=on-failure
RestartSec=5

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

--address 值必须为 127.0.0.1，因为当前 kube-apiserver 期望 scheduler 和 controller-manager 在同一台机器
--master=http://${MASTER_URL}:8080：使用http(非安全端口)与 kube-apiserver 通信，需要下面的haproxy启动成功后才能去掉8080端口
--leader-elect=true 部署多台机器组成的 master 集群时选举产生一处于工作状态的 kube-controller-manager 进程

启动kube-scheduler

$ sudo cp kube-scheduler.service /etc/systemd/system/
$ sudo systemctl daemon-reload
$ sudo systemctl enable kube-scheduler
$ sudo systemctl start kube-scheduler
$ sudo systemctl status kube-scheduler

6.4 验证master 节点

$ kubectl get componentstatuses
NAME                 STATUS    MESSAGE              ERROR
scheduler            Healthy   ok
controller-manager   Healthy   ok
etcd-1               Healthy   {"health": "true"}
etcd-2               Healthy   {"health": "true"}
etcd-0               Healthy   {"health": "true"}

7. kube-apiserver 高可用

按照上面的方式在master01与master02机器上安装kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler，但是现在我们还是手动指定访问的6443和8080端口的，因为我们的域名k8s-api.virtual.local对应的master01节点直接通过http 和https 还不能访问，这里我们使用haproxy 来代替请求。

明白什么意思吗？就是我们需要将http默认的80端口请求转发到apiserver的8080端口，将https默认的443端口请求转发到apiserver的6443端口，所以我们这里使用haproxy来做请求转发。

安装haproxy

$ yum install -y haproxy

配置haproxy

由于集群内部有的组建是通过非安全端口访问apiserver 的，有的是通过安全端口访问apiserver 的，所以我们要配置http 和https 两种代理方式，配置文件 /etc/haproxy/haproxy.cfg：

listen stats
  bind    *:9000
  mode    http
  stats   enable
  stats   hide-version
  stats   uri       /stats
  stats   refresh   30s
  stats   realm     Haproxy Statistics
  stats   auth      Admin:Password

frontend k8s-api
    bind 192.168.1.137:443
    mode tcp
    option tcplog
    tcp-request inspect-delay 5s
    tcp-request content accept if { req.ssl_hello_type 1 }
    default_backend k8s-api

backend k8s-api
    mode tcp
    option tcplog
    option tcp-check
    balance roundrobin
    default-server inter 10s downinter 5s rise 2 fall 2 slowstart 60s maxconn 250 maxqueue 256 weight 100
    server k8s-api-1 192.168.1.137:6443 check
    server k8s-api-2 192.168.1.138:6443 check

frontend k8s-http-api
    bind 192.168.1.137:80
    mode tcp
    option tcplog
    default_backend k8s-http-api

backend k8s-http-api
    mode tcp
    option tcplog
    option tcp-check
    balance roundrobin
    default-server inter 10s downinter 5s rise 2 fall 2 slowstart 60s maxconn 250 maxqueue 256 weight 100
    server k8s-http-api-1 192.168.1.137:8080 check
    server k8s-http-api-2 192.168.1.138:8080 check

通过上面的配置文件我们可以看出通过https的访问将请求转发给apiserver 的6443端口了，http的请求转发到了apiserver 的8080端口。

启动haproxy

$ sudo systemctl start haproxy
$ sudo systemctl enable haproxy
$ sudo systemctl status haproxy

然后我们可以通过上面9000端口监控我们的haproxy的运行状态(192.168.1.137:9000/stats):

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问题

上面我们的haproxy的确可以代理我们的两个master 上的apiserver 了，但是还不是高可用的，如果master01 这个节点down 掉了，那么我们haproxy 就不能正常提供服务了。这里我们可以使用两种方法来实现高可用

方式1：使用阿里云SLB

这种方式实际上是最省心的，在阿里云上建一个内网的SLB，将master01 与master02 添加到SLB 机器组中，转发80(http)和443(https)端口即可（注意下面的提示）

注意：阿里云的负载均衡是四层TCP负责，不支持后端ECS实例既作为Real Server又作为客户端向所在的负载均衡实例发送请求。因为返回的数据包只在云服务器内部转发，不经过负载均衡，所以在后端ECS实例上去访问负载均衡的服务地址是不通的。什么意思？就是如果你要使用阿里云的SLB的话，那么你不能在apiserver节点上使用SLB（比如在apiserver 上安装kubectl，然后将apiserver的地址设置为SLB的负载地址使用），因为这样的话就可能造成回环了，所以简单的做法是另外用两个新的节点做HA实例，然后将这两个实例添加到SLB 机器组中。

方式2：使用keepalived

KeepAlived 是一个高可用方案，通过 VIP（即虚拟 IP）和心跳检测来实现高可用。其原理是存在一组（两台）服务器，分别赋予 Master、Backup 两个角色，默认情况下Master 会绑定VIP 到自己的网卡上，对外提供服务。Master、Backup 会在一定的时间间隔向对方发送心跳数据包来检测对方的状态，这个时间间隔一般为 2 秒钟，如果Backup 发现Master 宕机，那么Backup 会发送ARP 包到网关，把VIP 绑定到自己的网卡，此时Backup 对外提供服务，实现自动化的故障转移，当Master 恢复的时候会重新接管服务。非常类似于路由器中的虚拟路由器冗余协议（VRRP）

开启路由转发，这里我们定义虚拟IP为：192.168.1.139

$ vi /etc/sysctl.conf
# 添加以下内容
net.ipv4.ip_forward = 1
net.ipv4.ip_nonlocal_bind = 1

# 验证并生效
$ sysctl -p
# 验证是否生效
$ cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
1

安装keepalived:

$ yum install -y keepalived

我们这里将master01 设置为Master，master02 设置为Backup，修改配置：

$ vi /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
   }
   router_id kube_api
}

vrrp_script check_haproxy {
    # 自身状态检测
    script "killall -0 haproxy"
    interval 3
    weight 5
}

vrrp_instance haproxy-vip {
    # 使用单播通信，默认是组播通信
    unicast_src_ip 192.168.1.137
    unicast_peer {
        192.168.1.138
    }
    # 初始化状态
    state MASTER
    # 虚拟ip 绑定的网卡 （这里根据你自己的实际情况选择网卡）
    interface eth0
    # 此ID 要与Backup 配置一致
    virtual_router_id 51
    # 默认启动优先级，要比Backup 大点，但要控制量，保证自身状态检测生效
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        # 虚拟ip 地址
        192.168.1.139
    }
    track_script {
        check_k8s
    }
}

virtual_server 192.168.1.139 80 {
  delay_loop 5
  lvs_sched wlc
  lvs_method NAT
  persistence_timeout 1800
  protocol TCP

  real_server 192.168.1.137 80 {
    weight 1
    TCP_CHECK {
      connect_port 80
      connect_timeout 3
    }
  }
}

virtual_server 192.168.1.139 443 {
  delay_loop 5
  lvs_sched wlc
  lvs_method NAT
  persistence_timeout 1800
  protocol TCP

  real_server 192.168.1.137 443 {
    weight 1
    TCP_CHECK {
      connect_port 443
      connect_timeout 3
    }
  }
}

统一的方式在master02 节点上安装keepalived，修改配置，只需要将state 更改成BACKUP，priority更改成99，unicast_src_ip 与unicast_peer 地址修改即可。

启动keepalived:

$ systemctl start keepalived
$ systemctl enable keepalived
# 查看日志
$ journalctl -f -u keepalived

验证虚拟IP:

# 使用ifconfig -a 命令查看不到，要使用ip addr
$ ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN qlen 1
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:16:3e:00:55:c1 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.1.137/24 brd 192.168.1.255 scope global dynamic eth0
       valid_lft 31447746sec preferred_lft 31447746sec
    inet 192.168.1.139/24 brd 192.168.1.255 scope global secondary eth0-vip
       valid_lft forever preferred_lft forever

到这里，我们就可以将上面的6443端口和8080端口去掉了，可以手动将kubectl生成的config文件(~/.kube/config)中的server 地址6443端口去掉，另外kube-controller-manager和kube-scheduler的–master参数中的8080端口去掉了，然后分别重启这两个组件即可。

验证apiserver：关闭master01 节点上的kube-apiserver 进程，然后查看虚拟ip是否漂移到了master02 节点。

然后我们就可以将第一步在/etc/hosts里面设置的域名对应的IP 更改为我们的虚拟IP了

master01 与master 02 节点都需要安装keepalived 和haproxy，实际上我们虚拟IP的自身检测应该是检测haproxy，脚本大家可以自行更改

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这样我们就实现了接入层apiserver 的高可用了，一个部分是多活的apiserver 服务，另一个部分是一主一备的haproxy 服务。

kube-controller-manager 和kube-scheduler 的高可用

Kubernetes 的管理层服务包括kube-scheduler和kube-controller-manager。kube-scheduler和kube-controller-manager使用一主多从的高可用方案，在同一时刻只允许一个服务处以具体的任务。Kubernetes中实现了一套简单的选主逻辑，依赖Etcd实现scheduler和controller-manager的选主功能。如果scheduler和controller-manager在启动的时候设置了leader-elect参数，它们在启动后会先尝试获取leader节点身份，只有在获取leader节点身份后才可以执行具体的业务逻辑。它们分别会在Etcd中创建kube-scheduler和kube-controller-manager的endpoint，endpoint的信息中记录了当前的leader节点信息，以及记录的上次更新时间。leader节点会定期更新endpoint的信息，维护自己的leader身份。每个从节点的服务都会定期检查endpoint的信息，如果endpoint的信息在时间范围内没有更新，它们会尝试更新自己为leader节点。scheduler服务以及controller-manager服务之间不会进行通信，利用Etcd的强一致性，能够保证在分布式高并发情况下leader节点的全局唯一性。整体方案如下图所示：

技术分享图片

当集群中的leader节点服务异常后，其它节点的服务会尝试更新自身为leader节点，当有多个节点同时更新endpoint时，由Etcd保证只有一个服务的更新请求能够成功。通过这种机制sheduler和controller-manager可以保证在leader节点宕机后其它的节点可以顺利选主，保证服务故障后快速恢复。当集群中的网络出现故障时对服务的选主影响不是很大，因为scheduler和controller-manager是依赖Etcd进行选主的，在网络故障后，可以和Etcd通信的主机依然可以按照之前的逻辑进行选主，就算集群被切分，Etcd也可以保证同一时刻只有一个节点的服务处于leader状态。

8. 部署Node 节点

kubernetes Node 节点包含如下组件：

flanneld
docker
kubelet
kube-proxy

环境变量

$ source /usr/k8s/bin/env.sh
$ export KUBE_APISERVER="https://${MASTER_URL}"  // 如果你没有安装`haproxy`的话，还是需要使用6443端口的哦
$ export NODE_IP=192.168.1.170  # 当前部署的节点 IP

按照上面的步骤安装配置好flanneld

开启路由转发

修改/etc/sysctl.conf文件，添加下面的规则：

net.ipv4.ip_forward=1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1

执行下面的命令立即生效：

$ sysctl -p

配置docker

你可以用二进制或yum install 的方式来安装docker，然后修改docker 的systemd unit 文件：

$ cat /usr/lib/systemd/system/docker.service  # 用systemctl status docker 命令可查看unit 文件路径
[Unit]
Description=Docker Application Container Engine
Documentation=https://docs.docker.com
After=network-online.target firewalld.service
Wants=network-online.target

[Service]
Type=notify
# the default is not to use systemd for cgroups because the delegate issues still
# exists and systemd currently does not support the cgroup feature set required
# for containers run by docker
EnvironmentFile=-/run/flannel/docker
ExecStart=/usr/bin/dockerd --log-level=info $DOCKER_NETWORK_OPTIONS
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
# Having non-zero Limit*s causes performance problems due to accounting overhead
# in the kernel. We recommend using cgroups to do container-local accounting.
LimitNOFILE=infinity
LimitNPROC=infinity
LimitCORE=infinity
# Uncomment TasksMax if your systemd version supports it.
# Only systemd 226 and above support this version.
#TasksMax=infinity
TimeoutStartSec=0
# set delegate yes so that systemd does not reset the cgroups of docker containers
Delegate=yes
# kill only the docker process, not all processes in the cgroup
KillMode=process
# restart the docker process if it exits prematurely
Restart=on-failure
StartLimitBurst=3
StartLimitInterval=60s

[Install]
WantedBy=multi-user.target

dockerd 运行时会调用其它 docker 命令，如 docker-proxy，所以需要将 docker 命令所在的目录加到 PATH 环境变量中
flanneld 启动时将网络配置写入到 /run/flannel/docker 文件中的变量 DOCKER_NETWORK_OPTIONS，dockerd 命令行上指定该变量值来设置 docker0 网桥参数
如果指定了多个 EnvironmentFile 选项，则必须将 /run/flannel/docker 放在最后(确保 docker0 使用 flanneld 生成的 bip 参数)
不能关闭默认开启的 --iptables 和 --ip-masq 选项
如果内核版本比较新，建议使用 overlay 存储驱动
docker 从 1.13 版本开始，可能将 iptables FORWARD chain的默认策略设置为DROP，从而导致 ping 其它 Node 上的 Pod IP 失败，遇到这种情况时，需要手动设置策略为 ACCEPT：

  $ sudo iptables -P FORWARD ACCEPT

如果没有开启上面的路由转发(net.ipv4.ip_forward=1)，则需要把以下命令写入/etc/rc.local文件中，防止节点重启iptables FORWARD chain的默认策略又还原为DROP（下面的开机脚本我测试了几次都没生效，不知道是不是方法有误，所以最好的方式还是开启上面的路由转发功能，一劳永逸）

  sleep 60 && /sbin/iptables -P FORWARD ACCEPT

为了加快 pull image 的速度，可以使用国内的仓库镜像服务器，同时增加下载的并发数。(如果 dockerd 已经运行，则需要重启 dockerd 生效。)

  $ cat /etc/docker/daemon.json
  {
    "max-concurrent-downloads": 10
  }

启动docker

$ sudo systemctl daemon-reload
$ sudo systemctl stop firewalld
$ sudo systemctl disable firewalld
$ sudo iptables -F && sudo iptables -X && sudo iptables -F -t nat && sudo iptables -X -t nat
$ sudo systemctl enable docker
$ sudo systemctl start docker

需要关闭 firewalld(centos7)/ufw(ubuntu16.04)，否则可能会重复创建 iptables 规则
最好清理旧的 iptables rules 和 chains 规则
执行命令：docker version，检查docker服务是否正常

注意如果

vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.ip_forward=1 net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1 net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1

sysctl -p

安装和配置kubelet

kubelet 启动时向kube-apiserver 发送TLS bootstrapping 请求，需要先将bootstrap token 文件中的kubelet-bootstrap 用户赋予system:node-bootstrapper 角色，然后kubelet 才有权限创建认证请求(certificatesigningrequests)：

kubelet就是运行在Node节点上的，所以这一步安装是在所有的Node节点上，如果你想把你的Master也当做Node节点的话，当然也可以在Master节点上安装的。

$ kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap --clusterrole=system:node-bootstrapper --user=kubelet-bootstrap

--user=kubelet-bootstrap 是文件 /etc/kubernetes/token.csv 中指定的用户名，同时也写入了文件 /etc/kubernetes/bootstrap.kubeconfig

另外1.8 版本中还需要为Node 请求创建一个RBAC 授权规则：

$ kubectl create clusterrolebinding kubelet-nodes --clusterrole=system:node --group=system:nodes

然后下载最新的kubelet 和kube-proxy 二进制文件（前面下载kubernetes 目录下面其实也有）：

$ wget https://dl.k8s.io/v1.8.2/kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
$ tar -xzvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
$ cd kubernetes
$ tar -xzvf  kubernetes-src.tar.gz
$ sudo cp -r ./server/bin/{kube-proxy,kubelet} /usr/k8s/bin/

创建kubelet bootstapping kubeconfig 文件

$ # 设置集群参数
$ kubectl config set-cluster kubernetes   --certificate-authority=/etc/kubernetes/ssl/ca.pem   --embed-certs=true   --server=${KUBE_APISERVER}   --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig
$ # 设置客户端认证参数
$ kubectl config set-credentials kubelet-bootstrap   --token=${BOOTSTRAP_TOKEN}   --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig
$ # 设置上下文参数
$ kubectl config set-context default   --cluster=kubernetes   --user=kubelet-bootstrap   --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig
$ # 设置默认上下文
$ kubectl config use-context default --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig
$ mv bootstrap.kubeconfig /etc/kubernetes/

--embed-certs 为 true 时表示将 certificate-authority 证书写入到生成的 bootstrap.kubeconfig 文件中；
设置 kubelet 客户端认证参数时没有指定秘钥和证书，后续由 kube-apiserver 自动生成；

创建kubelet 的systemd unit 文件

$ sudo mkdir /var/lib/kubelet # 必须先创建工作目录
$ cat > kubelet.service <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Kubelet
Documentation=https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes
After=docker.service
Requires=docker.service

[Service]
WorkingDirectory=/var/lib/kubelet
ExecStart=/usr/k8s/bin/kubelet   --fail-swap-on=false   --cgroup-driver=cgroupfs   --address=${NODE_IP}   --hostname-override=${NODE_IP}   --experimental-bootstrap-kubeconfig=/etc/kubernetes/bootstrap.kubeconfig   --kubeconfig=/etc/kubernetes/kubelet.kubeconfig   --require-kubeconfig   --cert-dir=/etc/kubernetes/ssl   --cluster-dns=${CLUSTER_DNS_SVC_IP}   --cluster-domain=${CLUSTER_DNS_DOMAIN}   --hairpin-mode promiscuous-bridge   --allow-privileged=true   --serialize-image-pulls=false   --logtostderr=true   --v=2
Restart=on-failure
RestartSec=5

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

请仔细阅读下面的注意事项，不然可能会启动失败。

--fail-swap-on参数，这个一定要注意，Kubernetes 1.8开始要求关闭系统的Swap，如果不关闭，默认配置下kubelet将无法启动，也可以通过kubelet的启动参数–fail-swap-on=false来避免该问题
--cgroup-driver参数，kubelet 用来维护主机的的 cgroups 的，默认是cgroupfs，但是这个地方的值需要你根据docker 的配置来确定（docker info |grep cgroup）
-address 不能设置为 127.0.0.1，否则后续 Pods 访问 kubelet 的 API 接口时会失败，因为 Pods 访问的 127.0.0.1指向自己而不是 kubelet
如果设置了 --hostname-override 选项，则 kube-proxy 也需要设置该选项，否则会出现找不到 Node 的情况
--experimental-bootstrap-kubeconfig 指向 bootstrap kubeconfig 文件，kubelet 使用该文件中的用户名和 token 向 kube-apiserver 发送 TLS Bootstrapping 请求
管理员通过了 CSR 请求后，kubelet 自动在 --cert-dir 目录创建证书和私钥文件(kubelet-client.crt 和 kubelet-client.key)，然后写入 --kubeconfig 文件(自动创建 --kubeconfig 指定的文件)
建议在 --kubeconfig 配置文件中指定 kube-apiserver 地址，如果未指定 --api-servers 选项，则必须指定 --require-kubeconfig 选项后才从配置文件中读取 kue-apiserver 的地址，否则 kubelet 启动后将找不到 kube-apiserver (日志中提示未找到 API Server），kubectl get nodes 不会返回对应的 Node 信息
--cluster-dns 指定 kubedns 的 Service IP(可以先分配，后续创建 kubedns 服务时指定该 IP)，--cluster-domain 指定域名后缀，这两个参数同时指定后才会生效

启动kubelet

$ sudo cp kubelet.service /etc/systemd/system/kubelet.service
$ sudo systemctl daemon-reload
$ sudo systemctl enable kubelet
$ sudo systemctl start kubelet
$ systemctl status kubelet

通过kubelet 的TLS 证书请求

kubelet 首次启动时向kube-apiserver 发送证书签名请求，必须通过后kubernetes 系统才会将该 Node 加入到集群。查看未授权的CSR 请求：

$ kubectl get csr
NAME                                                   AGE       REQUESTOR           CONDITION
node-csr--k3G2G1EoM4h9w1FuJRjJjfbIPNxa551A8TZfW9dG-g   2m        kubelet-bootstrap   Pending
$ kubectl get nodes
No resources found.

通过CSR 请求：

$ kubectl certificate approve node-csr--k3G2G1EoM4h9w1FuJRjJjfbIPNxa551A8TZfW9dG-g
certificatesigningrequest "node-csr--k3G2G1EoM4h9w1FuJRjJjfbIPNxa551A8TZfW9dG-g" approved
$ kubectl get nodes
NAME            STATUS    ROLES     AGE       VERSION
192.168.1.170   Ready     <none>    48s       v1.8.1

自动生成了kubelet kubeconfig 文件和公私钥：

$ ls -l /etc/kubernetes/kubelet.kubeconfig
-rw------- 1 root root 2280 Nov  7 10:26 /etc/kubernetes/kubelet.kubeconfig
$ ls -l /etc/kubernetes/ssl/kubelet*
-rw-r--r-- 1 root root 1046 Nov  7 10:26 /etc/kubernetes/ssl/kubelet-client.crt
-rw------- 1 root root  227 Nov  7 10:22 /etc/kubernetes/ssl/kubelet-client.key
-rw-r--r-- 1 root root 1115 Nov  7 10:16 /etc/kubernetes/ssl/kubelet.crt
-rw------- 1 root root 1675 Nov  7 10:16 /etc/kubernetes/ssl/kubelet.key

配置kube-proxy

创建kube-proxy 证书签名请求：

$ cat > kube-proxy-csr.json <<EOF
{
  "CN": "system:kube-proxy",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

CN 指定该证书的 User 为 system:kube-proxy
kube-apiserver 预定义的 RoleBinding system:node-proxier 将User system:kube-proxy 与 Role system:node-proxier绑定，该 Role 授予了调用 kube-apiserver Proxy 相关 API 的权限
hosts 属性值为空列表

生成kube-proxy 客户端证书和私钥

$ cfssl gencert -ca=/etc/kubernetes/ssl/ca.pem   -ca-key=/etc/kubernetes/ssl/ca-key.pem   -config=/etc/kubernetes/ssl/ca-config.json   -profile=kubernetes kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy
$ ls kube-proxy*
kube-proxy.csr  kube-proxy-csr.json  kube-proxy-key.pem  kube-proxy.pem
$ sudo mv kube-proxy*.pem /etc/kubernetes/ssl/

创建kube-proxy kubeconfig 文件

$ # 设置集群参数
$ kubectl config set-cluster kubernetes   --certificate-authority=/etc/kubernetes/ssl/ca.pem   --embed-certs=true   --server=${KUBE_APISERVER}   --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig
$ # 设置客户端认证参数
$ kubectl config set-credentials kube-proxy   --client-certificate=/etc/kubernetes/ssl/kube-proxy.pem   --client-key=/etc/kubernetes/ssl/kube-proxy-key.pem   --embed-certs=true   --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig
$ # 设置上下文参数
$ kubectl config set-context default   --cluster=kubernetes   --user=kube-proxy   --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig
$ # 设置默认上下文
$ kubectl config use-context default --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig
$ mv kube-proxy.kubeconfig /etc/kubernetes/

设置集群参数和客户端认证参数时 --embed-certs 都为 true，这会将 certificate-authority、client-certificate 和 client-key 指向的证书文件内容写入到生成的 kube-proxy.kubeconfig 文件中
kube-proxy.pem 证书中 CN 为 system:kube-proxy，kube-apiserver 预定义的 RoleBinding cluster-admin 将User system:kube-proxy 与 Role system:node-proxier 绑定，该 Role 授予了调用 kube-apiserver Proxy 相关 API 的权限

创建kube-proxy 的systemd unit 文件

$ sudo mkdir -p /var/lib/kube-proxy # 必须先创建工作目录
$ cat > kube-proxy.service <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Kube-Proxy Server
Documentation=https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes
After=network.target

[Service]
WorkingDirectory=/var/lib/kube-proxy
ExecStart=/usr/k8s/bin/kube-proxy   --bind-address=${NODE_IP}   --hostname-override=${NODE_IP}   --cluster-cidr=${SERVICE_CIDR}   --kubeconfig=/etc/kubernetes/kube-proxy.kubeconfig   --logtostderr=true   --v=2
Restart=on-failure
RestartSec=5
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

--hostname-override 参数值必须与 kubelet 的值一致，否则 kube-proxy 启动后会找不到该 Node，从而不会创建任何 iptables 规则
--cluster-cidr 必须与 kube-apiserver 的 --service-cluster-ip-range 选项值一致
kube-proxy 根据 --cluster-cidr 判断集群内部和外部流量，指定 --cluster-cidr 或 --masquerade-all 选项后 kube-proxy 才会对访问 Service IP 的请求做 SNAT
--kubeconfig 指定的配置文件嵌入了 kube-apiserver 的地址、用户名、证书、秘钥等请求和认证信息
预定义的 RoleBinding cluster-admin 将User system:kube-proxy 与 Role system:node-proxier 绑定，该 Role 授予了调用 kube-apiserver Proxy 相关 API 的权限

启动kube-proxy

$ sudo cp kube-proxy.service /etc/systemd/system/
$ sudo systemctl daemon-reload
$ sudo systemctl enable kube-proxy
$ sudo systemctl start kube-proxy
$ systemctl status kube-proxy

验证集群功能

定义yaml 文件：（将下面内容保存为：nginx-ds.yaml）

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-ds
  labels:
    app: nginx-ds
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: nginx-ds
  ports:
  - name: http
    port: 80
    targetPort: 80
---
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: nginx-ds
  labels:
    addonmanager.kubernetes.io/mode: Reconcile
spec:
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-ds
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: nginx:1.7.9
        ports:
        - containerPort: 80

创建 Pod 和服务：

$ kubectl create -f nginx-ds.yml
service "nginx-ds" created
daemonset "nginx-ds" created

执行下面的命令查看Pod 和SVC：

$ kubectl get pods -o wide
NAME             READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP           NODE
nginx-ds-f29zt   1/1       Running   0          23m       172.17.0.2   192.168.1.170
$ kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
nginx-ds     NodePort    10.254.6.249   <none>        80:30813/TCP   24m

可以看到：

服务IP：10.254.6.249
服务端口：80
NodePort端口：30813

在所有 Node 上执行：

$ curl 10.254.6.249
$ curl 192.168.1.170:30813

执行上面的命令预期都会输出nginx 欢迎页面内容，表示我们的Node 节点正常运行了。

9. 部署kubedns 插件

官方文件目录：kubernetes/cluster/addons/dns

使用的文件：

$ ls *.yaml *.base
kubedns-cm.yaml  kubedns-sa.yaml  kubedns-controller.yaml.base  kubedns-svc.yaml.base

系统预定义的RoleBinding

预定义的RoleBinding system:kube-dns将kube-system 命名空间的kube-dnsServiceAccount 与 system:kube-dns Role 绑定，该Role 具有访问kube-apiserver DNS 相关的API 权限：

$ kubectl get clusterrolebindings system:kube-dns -o yaml
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  annotations:
    rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate: "true"
  creationTimestamp: 2017-11-06T10:51:59Z
  labels:
    kubernetes.io/bootstrapping: rbac-defaults
  name: system:kube-dns
  resourceVersion: "78"
  selfLink: /apis/rbac.authorization.k8s.io/v1/clusterrolebindings/system%3Akube-dns
  uid: 83a25fd9-c2e0-11e7-9646-00163e0055c1
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: system:kube-dns
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: kube-dns
  namespace: kube-system

kubedns-controller.yaml 中定义的 Pods 时使用了 kubedns-sa.yaml 文件定义的 kube-dns ServiceAccount，所以具有访问 kube-apiserver DNS 相关 API 的权限；

配置kube-dns ServiceAccount

无需更改

配置kube-dns 服务

$ diff kubedns-svc.yaml.base kubedns-svc.yaml
30c30
<   clusterIP: __PILLAR__DNS__SERVER__
---
>   clusterIP: 10.254.0.2

需要将 spec.clusterIP 设置为集群环境变量中变量 CLUSTER_DNS_SVC_IP 值，这个IP 需要和 kubelet 的 —cluster-dns参数值一致

配置kube-dns Deployment

$ diff kubedns-controller.yaml.base kubedns-controller.yaml
88c88
<         - --domain=__PILLAR__DNS__DOMAIN__.
---
>         - --domain=cluster.local
128c128
<         - --server=/__PILLAR__DNS__DOMAIN__/127.0.0.1#10053
---
>         - --server=/cluster.local/127.0.0.1#10053
160,161c160,161
<         - --probe=kubedns,127.0.0.1:10053,kubernetes.default.svc.__PILLAR__DNS__DOMAIN__,5,A
<         - --probe=dnsmasq,127.0.0.1:53,kubernetes.default.svc.__PILLAR__DNS__DOMAIN__,5,A
---
>         - --probe=kubedns,127.0.0.1:10053,kubernetes.default.svc.cluster.local,5,A
>         - --probe=dnsmasq,127.0.0.1:53,kubernetes.default.svc.cluster.local,5,A

--domain 为集群环境变量CLUSTER_DNS_DOMAIN 的值
使用系统已经做了 RoleBinding 的 kube-dns ServiceAccount，该账户具有访问 kube-apiserver DNS 相关 API 的权限

执行所有定义文件

$ pwd
/home/ych/k8s-repo/kube-dns
$ ls *.yaml
kubedns-cm.yaml  kubedns-controller.yaml  kubedns-sa.yaml  kubedns-svc.yaml
$ kubectl create -f .

检查kubedns 功能

新建一个Deployment

$ cat > my-nginx.yaml<<EOF
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: nginx:1.7.9
        ports:
        - containerPort: 80
EOF
$ kubectl create -f my-nginx.yaml
deployment "my-nginx" created

Expose 该Deployment，生成my-nginx 服务

$ kubectl expose deploy my-nginx
$ kubectl get services
NAME         TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.254.0.1      <none>        443/TCP   1d
my-nginx     ClusterIP   10.254.32.162   <none>        80/TCP    56s

然后创建另外一个Pod，查看/etc/resolv.conf是否包含kubelet配置的--cluster-dns 和--cluster-domain，是否能够将服务my-nginx 解析到上面显示的CLUSTER-IP 10.254.32.162上

$ cat > pod-nginx.yaml<<EOF
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.7.9
    ports:
    - containerPort: 80
EOF
$ kubectl create -f pod-nginx.yaml
pod "nginx" created
$ kubectl exec  nginx -i -t -- /bin/bash
root@nginx:/# cat /etc/resolv.conf
nameserver 10.254.0.2
search default.svc.cluster.local. svc.cluster.local. cluster.local.
options ndots:5
root@nginx:/# ping my-nginx
PING my-nginx.default.svc.cluster.local (10.254.32.162): 48 data bytes
^C--- my-nginx.default.svc.cluster.local ping statistics ---
14 packets transmitted, 0 packets received, 100% packet loss

root@nginx:/# ping kubernetes
PING kubernetes.default.svc.cluster.local (10.254.0.1): 48 data bytes
^C--- kubernetes.default.svc.cluster.local ping statistics ---
6 packets transmitted, 0 packets received, 100% packet loss

root@nginx:/# ping kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
PING kube-dns.kube-system.svc.cluster.local (10.254.0.2): 48 data bytes
^C--- kube-dns.kube-system.svc.cluster.local ping statistics ---
2 packets transmitted, 0 packets received, 100% packet loss

10. 部署Dashboard 插件

官方文件目录：kubernetes/cluster/addons/dashboard

使用的文件如下：

$ ls *.yaml
dashboard-controller.yaml  dashboard-rbac.yaml  dashboard-service.yaml

新加了 dashboard-rbac.yaml 文件，定义 dashboard 使用的 RoleBinding。

由于 kube-apiserver 启用了 RBAC 授权，而官方源码目录的 dashboard-controller.yaml 没有定义授权的 ServiceAccount，所以后续访问 kube-apiserver 的 API 时会被拒绝，前端界面提示：

技术分享图片

解决办法是：定义一个名为dashboard 的ServiceAccount，然后将它和Cluster Role view 绑定：

$ cat > dashboard-rbac.yaml<<EOF
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: dashboard
  namespace: kube-system
---
kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1alpha1
metadata:
  name: dashboard
subjects:
  - kind: ServiceAccount
    name: dashboard
    namespace: kube-system
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
EOF

配置dashboard-controller

20a21
>       serviceAccountName: dashboard

使用名为 dashboard 的自定义 ServiceAccount

配置dashboard-service

$ diff dashboard-service.yaml.orig dashboard-service.yaml
10a11
>   type: NodePort

指定端口类型为 NodePort，这样外界可以通过地址 nodeIP:nodePort 访问 dashboard

执行所有定义文件

$ pwd
/home/ych/k8s-repo/dashboard
$ ls *.yaml
dashboard-controller.yaml  dashboard-rbac.yaml  dashboard-service.yaml
$ kubectl create -f  .

检查执行结果

查看分配的 NodePort

$ kubectl get services kubernetes-dashboard -n kube-system
NAME                   TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes-dashboard   NodePort   10.254.104.90   <none>        80:31202/TCP   1m

NodePort 31202映射到dashboard pod 80端口；

检查 controller

$ kubectl get deployment kubernetes-dashboard  -n kube-system
NAME                   DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
kubernetes-dashboard   1         1         1            1           3m

$ kubectl get pods  -n kube-system | grep dashboard
kubernetes-dashboard-6667f9b4c-4xbpz   1/1       Running   0          3m

访问dashboard

kubernetes-dashboard 服务暴露了 NodePort，可以使用 http://NodeIP:nodePort 地址访问 dashboard
通过 kube-apiserver 访问 dashboard
通过 kubectl proxy 访问 dashboard

技术分享图片

由于缺少 Heapster 插件，当前 dashboard 不能展示 Pod、Nodes 的 CPU、内存等 metric 图形

注意：如果你的后端apiserver是高可用的集群模式的话，那么Dashboard的apiserver-host最好手动指定，不然，当你apiserver某个节点挂了的时候，Dashboard可能不能正常访问，如下配置

image: gcr.io/google_containers/kubernetes-dashboard-amd64:v1.7.1
ports:
- containerPort: 9090
  protocol: TCP
args:
  - --apiserver-host=http://<api_server_ha_addr>:8080

11. 部署Heapster 插件

到heapster release 页面下载最新版的heapster

$ wget https://github.com/kubernetes/heapster/archive/v1.4.3.tar.gz
$ tar -xzvf v1.4.3.tar.gz

部署相关文件目录：/home/ych/k8s-repo/heapster-1.4.3/deploy/kube-config

$ ls influxdb/ && ls rbac/
grafana.yaml  heapster.yaml  influxdb.yaml
heapster-rbac.yaml

为方便测试访问，将grafana.yaml下面的服务类型设置为type=NodePort

执行所有文件

$ kubectl create -f rbac/heapster-rbac.yaml
clusterrolebinding "heapster" created
$ kubectl create -f influxdb
deployment "monitoring-grafana" created
service "monitoring-grafana" created
serviceaccount "heapster" created
deployment "heapster" created
service "heapster" created
deployment "monitoring-influxdb" created
service "monitoring-influxdb" created

检查执行结果

检查 Deployment

$ kubectl get deployments -n kube-system | grep -E ‘heapster|monitoring‘
heapster               1         1         1            1           2m
monitoring-grafana     1         1         1            0           2m
monitoring-influxdb    1         1         1            1           2m

检查 Pods

$ kubectl get pods -n kube-system | grep -E ‘heapster|monitoring‘
heapster-7cf895f48f-p98tk              1/1       Running            0          2m
monitoring-grafana-c9d5cd98d-gb9xn     0/1       CrashLoopBackOff   4          2m
monitoring-influxdb-67f8d587dd-zqj6p   1/1       Running            0          2m

我们可以看到monitoring-grafana的POD 是没有执行成功的，通过查看日志可以看到下面的错误信息：

Failed to parse /etc/grafana/grafana.ini, open /etc/grafana/grafana.ini: no such file or directory

要解决这个问题(heapster issues)我们需要将grafana 的镜像版本更改成：gcr.io/google_containers/heapster-grafana-amd64:v4.0.2，然后重新执行，即可正常。

访问 grafana

上面我们修改grafana 的Service 为NodePort 类型：

$ kubectl get svc -n kube-system
NAME                   TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)         AGE
monitoring-grafana     NodePort    10.254.34.89    <none>        80:30191/TCP    28m

则我们就可以通过任意一个节点加上上面的30191端口就可以访问grafana 了。

技术分享图片

heapster 正确安装后，我们便可以回去看我们的dashboard 是否有图表出现了：

技术分享图片

12. 安装Ingress

Ingress其实就是从kuberenets集群外部访问集群的一个入口，将外部的请求转发到集群内不同的Service 上，其实就相当于nginx、apache 等负载均衡代理服务器，再加上一个规则定义，路由信息的刷新需要靠Ingress controller来提供

Ingress controller可以理解为一个监听器，通过不断地与kube-apiserver打交道，实时的感知后端service、pod 等的变化，当得到这些变化信息后，Ingress controller再结合Ingress的配置，更新反向代理负载均衡器，达到服务发现的作用。其实这点和服务发现工具consul的consul-template非常类似。

部署traefik

Traefik是一款开源的反向代理与负载均衡工具。它最大的优点是能够与常见的微服务系统直接整合，可以实现自动化动态配置。目前支持Docker、Swarm、Mesos/Marathon、 Mesos、Kubernetes、Consul、Etcd、Zookeeper、BoltDB、Rest API等等后端模型。

技术分享图片

创建rbac

创建文件：ingress-rbac.yaml，用于service account验证

apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: ingress
  namespace: kube-system
---
kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: ingress
subjects:
  - kind: ServiceAccount
    name: ingress
    namespace: kube-system
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

DaemonSet 形式部署traefik

创建文件：traefik-daemonset.yaml，为保证traefik 总能提供服务，在每个节点上都部署一个traefik，所以这里使用DaemonSet 的形式

kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:
  name: traefik-conf
  namespace: kube-system
data:
  traefik-config: |-
    defaultEntryPoints = ["http","https"]
    [entryPoints]
      [entryPoints.http]
      address = ":80"
        [entryPoints.http.redirect]
          entryPoint = "https"
      [entryPoints.https]
      address = ":443"
        [entryPoints.https.tls]
          [[entryPoints.https.tls.certificates]]
          CertFile = "/ssl/ssl.crt"
          KeyFile = "/ssl/ssl.key"

---
kind: DaemonSet
apiVersion: extensions/v1beta1
metadata:
  name: traefik-ingress
  namespace: kube-system
  labels:
    k8s-app: traefik-ingress
spec:
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s-app: traefik-ingress
        name: traefik-ingress
    spec:
      terminationGracePeriodSeconds: 60
      restartPolicy: Always
      serviceAccountName: ingress
      containers:
      - image: traefik:latest
        name: traefik-ingress
        ports:
        - name: http
          containerPort: 80
          hostPort: 80
        - name: https
          containerPort: 443
          hostPort: 443
        - name: admin
          containerPort: 8080
        args:
        - --configFile=/etc/traefik/traefik.toml
        - -d
        - --web
        - --kubernetes
        - --logLevel=DEBUG
        volumeMounts:
        - name: traefik-config-volume
          mountPath: /etc/traefik
        - name: traefik-ssl-volume
          mountPath: /ssl
      volumes:
      - name: traefik-config-volume
        configMap:
          name: traefik-conf
          items:
          - key: traefik-config
            path: traefik.toml
      - name: traefik-ssl-volume
        secret:
          secretName: traefik-ssl

注意上面的yaml 文件中我们添加了一个名为traefik-conf的ConfigMap，该配置是用来将http 请求强制跳转成https，并指定https 所需CA 文件地址，这里我们使用secret的形式来指定CA 文件的路径：

$ ls
ssl.crt     ssl.key
$ kubectl create secret generic traefik-ssl --from-file=ssl.crt --from-file=ssl.key --namespace=kube-system
secret "traefik-ssl" created

创建ingress

创建文件：traefik-ingress.yaml，现在可以通过创建ingress文件来定义请求规则了，根据自己集群中的service 自己修改相应的serviceName 和servicePort

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: traefik-ingress
spec:
  rules:
  - host: traefik.nginx.io
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: my-nginx
          servicePort: 80

执行创建命令：

$ kubectl create -f ingress-rbac.yaml
serviceaccount "ingress" created
clusterrolebinding "ingress" created
$ kubectl create -f traefik-daemonset.yaml
configmap "traefik-conf" created
daemonset "traefik-ingress" created
$ kubectl create -f traefik-ingress.yaml
ingress "traefik-ingress" created

Traefik UI

创建文件：traefik-ui.yaml，

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: traefik-ui
  namespace: kube-system
spec:
  selector:
    k8s-app: traefik-ingress
  ports:
  - name: web
    port: 80
    targetPort: 8080
---
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: traefik-ui
  namespace: kube-system
spec:
  rules:
  - host: traefik-ui.local
    http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: traefik-ui
          servicePort: web

测试

部署完成后，在本地/etc/hosts添加一条配置：

# 将下面的xx.xx.xx.xx替换成任意节点IP
xx.xx.xx.xx master03 traefik.nginx.io traefik-ui.local

配置完成后，在本地访问：traefik-ui.local，则可以访问到traefik的dashboard页面：

技术分享图片

同样的可以访问traefik.nginx.io，得到正确的结果页面：

技术分享图片

上面配置完成后，就可以将我们的所有节点加入到一个SLB中，然后配置相应的域名解析到SLB即可。

13. 日志收集

参考文章kubernetes 日志收集方案

14. 私有仓库harbor 搭建

参考文章在kubernetes 上搭建docker 私有仓库Harbor

15. 问题汇总

15.1 dashboard无法显示监控图

dashboard 和heapster influxdb都部署完成后 dashboard依旧无法显示监控图通过排查 heapster log有超时错误

$ kubectl logs -f pods/heapster-2882613285-58d9r -n kube-system

E0630 17:23:47.339987 1 reflector.go:203] k8s.io/heapster/metrics/sources/kubelet/kubelet.go:342: Failed to list *api.Node: Get http://kubernetes.default/api/v1/nodes?resourceVersion=0: dial tcp: i/o timeout E0630 17:23:47.340274 1 reflector.go:203] k8s.io/heapster/metrics/heapster.go:319: Failed to list *api.Pod: Get http://kubernetes.default/api/v1/pods?resourceVersion=0: dial tcp: i/o timeout E0630 17:23:47.340498 1 reflector.go:203] k8s.io/heapster/metrics/processors/namespace_based_enricher.go:84: Failed to list *api.Namespace: Get http://kubernetes.default/api/v1/namespaces?resourceVersion=0: dial tcp: lookup kubernetes.default on 10.254.0.2:53: dial udp 10.254.0.2:53: i/o timeout E0630 17:23:47.340563 1 reflector.go:203] k8s.io/heapster/metrics/heapster.go:327: Failed to list *api.Node: Get http://kubernetes.default/api/v1/nodes?resourceVersion=0: dial tcp: lookup kubernetes.default on 10.254.0.2:53: dial udp 10.254.0.2:53: i/o timeout E0630 17:23:47.340623 1 reflector.go:203] k8s.io/heapster/metrics/processors/node_autoscaling_enricher.go?? Failed to list *api.Node: Get http://kubernetes.default/api/v1/nodes?resourceVersion=0: dial tcp: lookup kubernetes.default on 10.254.0.2:53: dial udp 10.254.0.2:53: i/o timeout E0630 17:23:55.014414 1 influxdb.go:150] Failed to create infuxdb: failed to ping InfluxDB server at "monitoring-influxdb:8086" - Get http://monitoring-influxdb:8086/ping: dial tcp: lookup monitoring-influxdb on 10.254.0.2:53: read udp 172.30.45.4:48955->10.254.0.2:53: i/o timeout`

我是docker的systemd Unit文件忘记添加

ExecStart=/root/local/bin/dockerd --log-level=error $DOCKER_NETWORK_OPTIONS

后边的$DOCKER_NETWORK_OPTIONS，导致docker0的网段跟flannel.1不一致。

15.2 kube-proxy报错kube-proxy[2241]: E0502 15:55:13.889842 2241 conntrack.go:42] conntrack returned error: error looking for path of conntrack: exec: “conntrack”: executable file not found in $PATH

导致现象：kubedns启动成功，运行正常，但是service 之间无法解析，kubernetes中的DNS解析异常

解决方法：CentOS中安装conntrack-tools包后重启kubernetes 集群即可。

15.3 Unable to access kubernetes services: no route to host

导致现象: 在POD 内访问集群的某个服务的时候出现no route to host

$ curl my-nginx.nx.svc.cluster.local
curl: (7) Failed connect to my-nginx.nx.svc.cluster.local:80; No route to host

解决方法：清除所有的防火墙规则，然后重启docker 服务

$ iptables --flush && iptables -tnat --flush
$ systemctl restart docker

15.4 使用NodePort 类型的服务，只能在POD 所在节点进行访问

导致现象: 使用NodePort 类型的服务，只能在POD 所在节点进行访问，其他节点通过NodePort 不能正常访问

解决方法: kube-proxy 默认使用的是proxy_model就是iptables，正常情况下是所有节点都可以通过NodePort 进行访问的，我这里将阿里云的安全组限制全部去掉即可，然后根据需要进行添加安全限制。

以上是关于k8s-高可用架构设计的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

Linux企业运维——K8s高可用集群架构搭建详解

基于DevOps 微服务以及k8s的高可用架构探索与实现

高可用集群篇-- K8S快速入门及集群部署

k8s的架构设计和节点组成