centos7基于kubeadm安装部署Kubernetes （1.15.2）集群

Posted 2022-08-01

一、什么是 Kubernetes

Kubernetes 是 Google （谷歌内部:Borg）开源的容器集群管理系统，其提供应用部署、维护、 扩展机制等功能，利用 Kubernetes 能方便地管理跨机器运行容器化的应用，可以实现容器集群的自动化部署、自动扩缩容、维护等功能。它既是一款容器编排工具，也是全新的基于容器技术的分布式架构领先方案。

二、 Kubernetes架构和组件

K8S集群中有管理节点与工作节点两种类型。

1）架构

k8s集群的管理节点，负责管理集群，提供集群的资源数据访问入口。拥有Etcd存储服务（可选），运行Api Server进程，Controller Manager服务进程及Scheduler服务进程，关联工作节点Node。Kubernetes API server提供HTTP Rest接口的关键服务进程，是Kubernetes里所有资源的增、删、改、查等操作的唯一入口。也是集群控制的入口进程；Kubernetes Controller Manager是Kubernetes所有资源对象的自动化控制中心；Kubernetes Schedule是负责资源调度（Pod调度）的进程
工作节点是Kubernetes集群架构中真正运行Pod的节点，为容器和Pod提供计算资源，Pod及容器全部运行在工作节点上，工作节点通过kubelet服务与管理节点通信以管理容器的生命周期，并与集群其他节点进行通信。

2）核心组件

管理节点：
1.Kubernetes API Server
　　 作为Kubernetes系统的入口，其封装了核心对象的增删改查操作，以RESTful API接口方式提供给外部客户和内部组件调用。维护的REST对象持久化到Etcd中存储。
　 2.Kubernetes Scheduler
　　为新建立的Pod进行节点(node)选择(即分配机器)，负责集群的资源调度。组件抽离，可以方便替换成其他调度器。
　3.Kubernetes Controller
　　负责执行各种控制器，目前已经提供了很多控制器来保证Kubernetes的正常运行。
工作节点：
1.Kubelet
　　负责管控容器，Kubelet会从Kubernetes API Server接收Pod的创建请求，启动和停止容器，监控容器运行状态并汇报给Kubernetes API Server。
　 2.Kubernetes Proxy
　　负责为Pod创建代理服务，Kubernetes Proxy会从Kubernetes API Server获取所有的Service信息，并根据Service的信息创建代理服务，实现Service到Pod的请求路由和转发，从而实现Kubernetes层级的虚拟转发网络。

三、基础环境准备

环境配置信息如下（本次采用虚拟机作为测试环境）：

IP地址	主机名	系统	内核版本	CPU	内存
192.168.100.6	master01.cluster.k8	CentOS 7.6	5.2.6	4c	4G
192.168.100.7	node01.cluster.k8	CentOS 7.6	5.2.6	4c	4G
192.168.100.8	node02.cluster.k8	CentOS 7.6	5.2.6	4c	4G

1.设置主机名hostname，如在master节点上执行：

[root@master01 ~]# hostnamectl set-hostname master01.cluster.k8

可以按照此方式设置其它主机的主机名

2.添加本机的域名解析，修改master和node节点上的/etc/hosts文件，执行如下命令：

[root@master01 ~]# cat <<EOF >>/etc/hosts
192.168.100.6 master01.cluster.k8
192.168.100.7 node01.cluster.k8
192.168.100.8 node02.cluster.k8
EOF

3.关闭防火墙、selinux和swap

1）关闭防火墙

[root@master01 ~]#  systemctl stop firewalld
[root@master01 ~]#  systemctl disable firewalld

2）禁用selinux

[root@master01 ~]#  setenforce 0  #临时生效
[root@master01 ~]#  sed -i "s/^SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g" /etc/selinux/config  #永久生效（需要重启服务器）

3）关闭交换分区

[root@master01 ~]# swapoff -a
[root@master01 ~]# sed -i ‘s/.*swap.*/#&/‘ /etc/fstab

4.配置内核参数，将桥接的IPv4流量传递到iptables的链中

[root@master01 ~]# cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf  <<EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
[root@master01 ~]# sysctl --system

注意：如果配置时出现No such file or directory,简单来说就是执行一下

[root@master01 ~]#  modprobe br_netfilter

5.安装ntpdate，保证集群时间同步

[root@master01 ~]# yum install -y ntpdate
[root@master01 ~]# ntpdate -u ntp.aliyun.com
#可以添加定时任务，进行时钟定时同步
[root@master01 ~]# crontab -e
*/10 * * * * /usr/sbin/ntpdate ntp.aliyun.com;/sbin/hwclock -w;

6.其他软件安装

[root@master01 ~]#yum install wget

7.配置yum源

1）配置阿里云的Kubernetes源

[root@master01 ~]#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=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpghttps://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF

2）配置docker源

[root@master01 ~]#wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo

四、安装部署

1、安装docker

[root@master01 ~]#yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
# 列出Docker版本
[root@master01 ~]#yum list docker-ce --showduplicates | sort -r
# 安装指定版本
[root@master01 ~]#yum install docker-ce-18.06.3
[root@master01 ~]#systemctl enable docker && systemctl start docker

注意，如果测试环境没有公网ip的情况下，为了保证docker能够正常去拉取镜像，这时就需要为docker配置代理，配置方式如下：

1）直接修改/etc/sysconfig/docker，添加如下内容 （不建议这种方式，这种方式在docker升级或者一些更新操作的时候会导致失效）

HTTP_PROXY="http://[proxy-addr]:[proxy-port]/"
HTTPS_PROXY="https://[proxy-addr]:[proxy-port]/"
export HTTP_PROXY HTTPS_PROXY

2）为docker服务创建一个systemd的目录，并创建docker proxy的代理配置文件，该方式配置后会一直生效

[root@master01 ~]# mkdir -p /etc/systemd/system/docker.service.d

创建/etc/systemd/system/docker.service.d/http-proxy.conf文件，并添加HTTP_PROXY环境变量

[root@master01 ~]#vim /etc/systemd/system/docker.service.d/http-proxy.conf
[Service]
Environment="HTTP_PROXY=http://[proxy-addr]:[proxy-port]/" "HTTPS_PROXY=https://[proxy-addr]:[proxy-port]/" "NO_PROXY=localhost,127.0.0.1,docker-registry.somecorporation.com"

重新加载配置：

 [root@master01 ~]#systemctl daemon-reload

重新启动docker

 [root@master01 ~]#systemctl restart docker

2、在三个节点分别安装kubeadm、kubelet、kubectl

[root@master01 ~]# yum install -y kubeadm、kubelet、kubectl
[root@master01 ~]# systemctl enable kubelet

Kubelet负责与其他节点集群通信，并进行本节点Pod和容器生命周期的管理。Kubeadm是Kubernetes的自动化部署工具，降低了部署难度，提高效率。Kubectl是Kubernetes集群管理工具

3、部署master管理节点

[root@master01 ~]# kubeadm init --kubernetes-version=1.15.2 --apiserver-advertise-address=192.168.100.6 --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers --service-cidr=100.64.0.0/10 --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

注意：kubeadm在部署的过程中，默认是从k8s.grc.io下载镜像，国内访问会有问题，所以建议通过--image-repository自己来指定国内的镜像仓库，
这里使用阿里云的镜像仓库
如果集群初始化成功，则会返回如下信息

kubeadm join 192.168.100.6:6443 --token v***ht.38oa8f6snaaiycga     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:4930dc9796565dd23f221ad7336afee37a7f4790c7487ded6ca26efffae3058a

这些信息是用于将其它node节点加入到Kubernetes集群，在其它node节点上直接执行上边这条命令信息，即可将节点加入到集群。

4、配置集群的管理工具kubectl

[root@master01 ~]#mkdir -p /root/.kube
cp /etc/kubernetes/admin.conf /root/.kube/config

注意：需要将master节点的/root/.kube/config同时也拷贝到其它node节点，否则在通过kubectl查看集群资源信息时会出现The connection to the server localhost:8080 was refused - did you specify the right host or port?错误。
如果将master节点的/root/.kube/config拷贝到其它node节点后，在其它node节点通过kubectl获取相关集群资源对象信息时出现Unable to connect to the server: Forbidden，请检查一下节点是否配置了https代理，如果需要取消代理。

5、部署node节点

直接节点上执行第三步中集群初始化完成后输出的信息，就可以将节点加入到Kubernetes集群中：

[root@node01 ~]#kubeadm join 192.168.100.6:6443 --token v***ht.38oa8f6snaaiycga     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:4930dc9796565dd23f221ad7336afee37a7f4790c7487ded6ca26efffae3058a

此时查看集群的节点信息：

[root@master01 ~]#kubectl get nodes
NAME                STATUS   ROLES    AGE     VERSION
node01.cluster.k8   NotReady    master   5m   v1.15.2
node02.cluster.k8   NotReady    <none>   1m   v1.15.2
node03.cluster.k8   NotReady    <none>   1m   v1.15.2

可以看到集群节点的状态现在还处于NotReady状态，应为现在还没有安装网络插件，主流的网络插件有：flannel、calico、canel等

6、部署flannel网络

[root@master01 ~]#kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/a70459be0084506e4ec919aa1c114638878db11b/Documentation/kube-flannel.yml

部署过程中需要去拉取flannel镜像，可能会稍微慢一点，等部署完成后，在去查看集群状态，可以发现集群节点都已经Ready了。

[root@master01 ~]#kubectl get nodes
NAME                STATUS   ROLES    AGE     VERSION
node01.cluster.k8   Ready    master   15m   v1.15.2
node02.cluster.k8   Ready    <none>   10m   v1.15.2
node03.cluster.k8   Ready    <none>   10m   v1.15.2

这时候我们就可以通过kubectl工具去创建Pod了。

7、为了管理方便，可以为集群部署一个Dashboard

[root@master01 ~]#kubectl apply -f  https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v1.10.1/src/deploy/recommended/kubernetes-dashboard.yaml

注意点：

第一：k8s dashboard 的docker镜像默认是从k8s.grc.io下载镜像，国内可能无法访问，所以可以先下载kubernetes-dashboard.yaml到本地，然后修改 docker镜像的仓库地址为阿里云仓库地址。

[root@master01 ~]#wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v1.10.1/src/deploy/recommended/kubernetes-dashboard.yaml
#替换镜像仓库
[root@master01 ~]#sed -i ‘s/k8s.gcr.io/registry.aliyuncs.com/google_containers/g‘ kubernetes-dashboard.yaml

第二：在kubernetes-dashboard.yaml中，关于 kubernetes-dashboard的服务（Service）的定义如下：

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kube-system
spec:
  ports:
    - port: 443
      targetPort: 8443
  selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard

默认没有指定spec.type，所以默认类型为ClusterIP，所以导致结果为kubernetes-dashboard服务没有映射本地端口，为能够通过节点IP+端口号的方式访问dashboard，则需要对kubernetes-dashboard.yaml做如下修改：

[root@master01 ~]#sed -i ‘/targetPort:/a\ \ \ \ \ \ nodePort: 30443\n\ \ type: NodePort‘ kubernetes-dashboard.yaml
#修改后，kubernetes-dashboard的服务（Service）的定义如下：
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kube-system
spec:
  ports:
    - port: 443
      targetPort: 8443
      nodePort: 30443
  type: NodePort
  selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard

重新部署Dashboard

[root@master01 ~]#kubectl delete -f kubernetes-dashboard.yaml
[root@master01 ~]#kubectl apply -f kubernetes-dashboard.yaml

建议使用火狐浏览器Firefox访问Dashboard的地址：https://192.168.100.6:30443

注意：使用其它浏览器可能无法访问， 原因是Kubernetes Dashboard自身证书的问题，所以可以通过自己生成自签签证书来解决这个问题。可以参看：https://blog.51cto.com/10616534/2430512

8、获取登录Dashboard的token(令牌)：

#创建一个用于Dashboard访问集群的服务账号dashboard-admin
[root@master01 ~]#kubectl create serviceaccount  dashboard-admin -n kube-system
#将服务账号dashboard-admin和默认的集群角色cluster-admin绑定
[root@master01 ~]#kubectl create clusterrolebinding  dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard-admin
#获取token
[root@master01 ~]#kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk ‘/dashboard-admin/print $1‘)

9、使用token登录Dashboard

认证通过后可以看到如下的Dashboard界面：

10、尝试部署一个pod，并通过Dashboard进行查看

[root@master01 ~]#kubectl create deployment my-nginx --image=nginx