How-to setup Kubernetes to manage Docker Cluster on ubuntu

Posted 2020-08-02

什么是 Kubernetes

Kubernetes 是来自 Google 云平台的开源容器集群管理系统。基于 Docker 构建一个容器的调度服务。该系统可以自动在一个容器集群中选择一个工作容器供使用。其核心概念是 Container Pod。详细的设计思路请参考这里。

关于 Kubernetes 系统架构及组件介绍见 这里。

本文通过实际操作来演示Kubernetes的使用，主要包括如下内容：

• 部署环境介绍，以及Kubernetes集群逻辑架构

• 安装部署Open vSwitch跨机器容器通信工具

• 安装部署Etcd和Kubernetes的各大组件

• 演示Kubernetes管理容器和服务

部署环境及架构

• 操作系统: ubuntu 14.04 x86_64

• Kubernetes: v1.0.1

• Etcd版本: 3.0.0

• Docker版本: 1.6.2

• Open vSwith版本: 2.0.2

• 主机信息

• 服务器信息:
  

• Role         service                                  Hostname         IP Address
  master       Kube-APIServer kubelet proxy etcd        lucy.suzf.net    172.16.9.86
  Minion1      kubelet proxy open-switch docker         eva.suzf.net     172.16.9.10
  Minion2      kubelet proxy open-switch docker         cali.suzf.net    172.16.9.20

在详细介绍部署Kubernetes集群前，先给大家展示下集群的逻辑架构。从下图可知，整个系统分为两部分，第一部分是Kubernetes APIServer，是整个系统的核心，承担集群中所有容器的管理工作；第二部分是minion，运行Container Daemon，是所有容器栖息之地，同时在minion上运行Open vSwitch程序，通过GRE Tunnel负责minions之间Pod的网络通信工作。

http://suzf.net 纯手工锻造 欢迎关注与交流  ^_^

安装Open vSwitch及配置GRE

为了解决跨minion之间Pod的通信问题，我们在每个minion上安装Open vSwtich，并使用GRE或者VxLAN使得跨机器之间P11od能相互通信，本文使用GRE，而VxLAN通常用在需要隔离的大规模网络中。对于 Open vSwitch的介绍请参考另一篇文章Open vSwitch。

[ both minion ]
sudo apt-get install openvswitch-switch bridge-utils -y

安装完Open vSwitch和桥接工具后，接下来便建立minion节点之间的隧道。
首先在所有minion上分别建立OVS Bridge：

sudo ovs-vsctl add-br obr0

接下来建立gre，并将新建的gre0添加到obr0

# minion1
sudo ovs-vsctl add-port obr0 gre0 -- set Interface gre0 type=gre options:remote_ip=172.16.3.20

# minion2
sudo ovs-vsctl add-port obr0 gre0 -- set Interface gre0 type=gre options:remote_ip=172.16.3.10

至此，minion1和minion2之间的隧道已经建立。然后我们在minion1和minion2上创建Linux网桥kbr0替代 Docker默认的docker0（我们假设minion1和minion2都已安装Docker），设置minion1的kbr0的地址为 172.17.1.1/24， minion2的kbr0的地址为172.17.2.1/24，并添加obr0为kbr0的接口，以下命令在minion1和minion2上执行：

[ both minion ]
# sudo brctl addbr kbr0               # 创建linux bridge代替docker0
# sudo brctl addif kbr0 obr0          # 添加obr0为kbr0的接口
# # sudo ip link set dev obr0 up        # 设置obr0为up状态
# sudo ip link set dev docker0 down   # 设置docker0为down状态
# sudo ip link del dev docker0        # 删除docker0，可选

查看这些接口的状态

# service openvswitch-switch status
openvswitch-switch start/running
@eva:~# ovs-vsctl show
52c65487-12fc-4228-b2ee-7c5ba409d8d2
    Bridge "obr0"
        Port "gre0"
            Interface "gre0"
                type: gre
                options: {remote_ip="172.16.3.20"}
        Port "obr0"
            Interface "obr0"
                type: internal
    ovs_version: "2.0.2"

@eva:~#  brctl show
bridge name    bridge id        STP enabled    interfaces
kbr0        8000.de14d8a90948    no        obr0

为了使新建的kbr0在每次系统重启后任然有效，我们在minion1的/etc/network/interfaces文件中
追加内容如下：（在CentOS上会有些不一样）

@eva:~# tail -9  /etc/network/interfaces 

auto kbr0
iface kbr0 inet static
    address 172.16.1.1
    netmask 255.255.255.0
    # gateway 172.16.1.0
    # dns-nameservers 172.31.1.1
    up route add 172.16.2.0/24 via 172.16.3.20 dev eth0
    down route add 172.16.2.0/24 via 172.16.3.20 dev eth0

minion2 网卡配置类似 。然后 启动虚拟网络接口

sudo ip link set dev obr0 up

你能在minion1和minion2上发现kbr0都设置了相应的IP地址。
这是我们创建的隧道还不能通信。经查找这是因为在minion1和minion2上缺少访问172.17.2.1和172.17.1.1的路由，因此我们需要添加路由保证彼此之间能通信：

# minion1 上执行
sudo ip route add 172.16.2.0/24 via 172.16.3.20 dev eth0

# minion2 上执行
sudo ip route add 172.16.1.0/24 via 172.16.3.10 dev eth0

现在网络之间可以正常通信了

@eva:~# ping 172.16.2.1 -c 2
PING 172.16.2.1 (172.16.2.1) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 172.16.2.1: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.714 ms
64 bytes from 172.16.2.1: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.337 ms

--- 172.16.2.1 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1000ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.337/0.525/0.714/0.189 ms


@cali:~# ping 172.16.1.1 -c 2
PING 172.16.1.1 (172.16.1.1) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 172.16.1.1: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.577 ms
64 bytes from 172.16.1.1: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.269 ms

--- 172.16.1.1 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 999ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.269/0.423/0.577/0.154 ms

Minion 节点安装 docker

[ both minion ]
sudo apt-get install docker.io -y

修改docker默认桥接网桥,并重启

sudo vi /etc/default/docker
DOCKER_OPTS="-b kbr0"

sudo service docker restart

Etcd  安装与配置

etcd是一个开源的用于配置共享和服务发现的高性能的键值存储系统。

注意：创建存放所有组件二进制文件目录，最好是/opt/bin目录，因为启动脚本里面写的就是这个目录。

@lucy:~# cd /usr/local/src/
@lucy:/usr/local/src#sudo wget https://github.com/coreos/etcd/releases/download/v3.0.0/etcd-v3.0.0-linux-amd64.tar.gz
tar xf etcd-v3.0.0-linux-amd64.tar.gz
cd etcd-v3.0.0-linux-amd64/
mkdir /opt/bin
cp -a etcd etcdctl /opt/bin

etcd官方建议使用新的2379端口代替4001

cat >  /etc/default/etcd << EOF
ETCD_OPTS="\--listen-client-urls http://0.0.0.0:4001 \--advertise-client-urls http://0.0.0.0:4001 \--data-dir /var/lib/etcd/default.etcd"
EOF


# 选项说明：
--listen-peer-urls ：etcd作为分布式节点通信端口，默认指定端口7001，我们这里做的是单节点，这个参数可以不写，需要知道的是v2版本中改变为2380，7001仍可用
--listen-client-urls ：客户端操作etcd API的端口，默认指定端口4001，v2中改变为2379，在k8s中我们要使用4001端口
--data-dir ：指定数据存放目录
--advertise-client-urls ：作为分布式的客户端连接端口，如果不写这个参数会出现以下报错

etcdmain: error verifying flags, -advertise-client-urls is required when -listen-client-urls is set explicitly. See ‘etcd --help‘.
etcdmain: When listening on specific address(es), this etcd process must advertise accessible url(s) to each connected client.

etcd服务配置好后先不启动，待会用下面kubernetes提供的启动脚本启动！ one key start  cool ~ ~~

下面安装 Kubernetes APIServer 及kubelet、proxy 等服务。

安装Kubernetes APIServer

下载安装kubernetes各组件

可以自己从源码编译kubernetes（需要安装golang环境），也可以从GitHub Kubernetes repo release page.选择源码包v1.0.1版本下载。

@lucy:~# cd /usr/local/src/
@lucy:/usr/local/src#sudo wget https://github.com/coreos/etcd/releases/download/v3.0.0/etcd-v3.0.0-linux-amd64.tar.gz
@lucy:/usr/local/src#sudo wget https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes/releases/download/v1.0.1/kubernetes.tar.gz

然后解压下载的kubernetes和etcd包，并在kubernetes(minion1)、minion2上创建目录/opt/bin

[ All nodes ]
# mkdir /opt/bin
# echo "export PATH=\$PATH:/opt/bin" >> /etc/profile
# source /etc/profile

解压kubernetes

tar xf kubernetes.tar.gz
cd kubernetes/server && tar xf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
cd kubernetes/server/bin/

APIserver本身需要的是kube-apiserver kube-scheduler kube-controller-manager kubecfg四个

@lucy #cp kube-apiserver kube-scheduler kube-controller-manager kubecfg  /opt/bin/

把proxy和kubelet复制到其他minions，确保这些文件都是可执行的

scp kube-proxy kubelet [email protected]:/opt/bin
scp kube-proxy kubelet [email protected]:/opt/bin

拷贝相关组件启动脚本

cd /usr/local/src/kubernetes/cluster/ubuntu
@lucy:/usr/local/src/kubernetes/cluster/ubuntu# cp master/init_scripts/* /etc/init.d/
@lucy:/usr/local/src/kubernetes/cluster/ubuntu# cp master/init_conf/* /etc/init/

配置kube*启动选项

# kube-apiserver
cat > /etc/default/kube-apiserver << EOF
KUBE_APISERVER_OPTS="--address=0.0.0.0 \--port=8080 \--etcd_servers=http://127.0.0.1:4001 \--logtostderr=true \--portal_net=172.16.9.0/24"
EOF
# 选项说明：
--insecure-bind-address：api监听地址
--insecure-port：api监听端口
--service-cluster-ip-range：上面说到service角色是定义集群中一个pod集合，这个pod中容器提供一种服务，当创建service时会分配一个CLUSTER_IP提供统一的访问入口，那么，这个选项就是指定分配的IP范围
--etcd_servers：指定etcd连接地址


# kube-scheduler
cat > /etc/default/kube-scheduler << EOF
KUBE_SCHEDULER_OPTS="--master=127.0.0.1:8080 \--logtostderr=true"
EOF

# kube-controller-manager
cat > /etc/default/kube-controller-manager << EOF
KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS="--master=127.0.0.1:8080 \--logtostderr=true"
EOF

Minion 配置

* 复制kubelet、kube-proxy等到 minion1：
@lucy:/usr/local/src/kubernetes/cluster/ubuntu# scp minion/init_scripts/kube*  172.16.9.10:/etc/init.d/
@lucy:/usr/local/src/kubernetes/cluster/ubuntu# scp minion/init_conf/{kubelet,kube-proxy}.conf 172.16.9.10:/etc/init/

# 注意：ubuntu默认禁止root远程登录，需要配置允许ssh登录，也可以先将二进制包拷贝到minion服务器能ssh登录的用户，然后再sudo移动到/opt/bin目录

* 在 minion1 端进行
cat> /etc/default/kubelet << EOF
KUBELET_OPTS="--address=0.0.0.0 \--port=10250 \--hostname_override=172.16.3.10 \--api_servers=http://172.16.3.100:8080 \--pod-infra-container-image=docker.io/kubernetes/pause:latest \--logtostderr=true"
EOF

选项说明
--hostname_override：在master端显示的节点名称，对应的minion主机修改对应的IP
--pod-infra-container-image：创建pod时下载镜像地址，默认是gcr.io/google_containers/pause:0.8.0，需要翻墙才能访问，所以指定了官方镜像下载源

cat> /etc/default/kube-proxy << EOF
KUBE_PROXY_OPTS="--master=http://172.16.3.100:8080 \--logtostderr=true"
EOF

# (对 minion2 重复上面 * 两个步骤，把上面.10改成.20)

所有配置就绪，Launch

@lucy:~# service  etcd start
etcd start/running, process 4030

# 注意：如果etcd启动后进程不存在，尝试去掉/etc/init.d/etcd第64行的 >> $ETCD_LOGFILE 2>&1追加日志这部分再启动试试。

@lucy:~# /etc/init.d/kube-apiserver start
 * Kube-Apiserver is managed via upstart, try using service kube-apiserver start

What are you 弄啥嘞? 查看一下etcd 的启动脚本 发现少一个判断
@lucy:~# sed -n ‘36,39‘p /etc/init.d/etcd 
# see also init_is_upstart in /lib/lsb/init-functions (which isn‘t available in Ubuntu 12.04, or we‘d use it)
if false && [ -x /sbin/initctl ] && /sbin/initctl version 2>/dev/null | grep -q upstart; then
log_failure_msg "$ETCD_DESC is managed via upstart, try using service $BASE $1"
exit 1
@lucy:~# sed -n ‘36,39‘p /etc/init.d/kube-apiserver 
# see also init_is_upstart in /lib/lsb/init-functions (which isn‘t available in Ubuntu 12.04, or we‘d use it)
if [ -x /sbin/initctl ] && /sbin/initctl version 2>/dev/null | grep -q upstart; then
log_failure_msg "$KUBE_APISERVER_DESC is managed via upstart, try using service $BASE $1"
exit 1

加上判断在试一试， 呵呵  好了~
@lucy:~# service kube-apiserver  start
kube-apiserver start/running, process 4222

kube-apiserver启动后会自动运行kube-scheduler、kube-controller-manager

这些服务的日志可以从/var/log/upstart/中找到。
lucy:~# ls /var/log/upstart/kube-*
/var/log/upstart/kube-apiserver.log  /var/log/upstart/kube-controller-manager.log  /var/log/upstart/kube-scheduler.log

可以通过etcdctl查看到etcd存储着关于集群的各种信息

@lucy:~# etcdctl ls /registry
/registry/minions
/registry/namespaces
/registry/pods
/registry/ranges
/registry/serviceaccounts
/registry/services
/registry/controllers
/registry/events

启动 minion 节点 服务

[ both minion ]
# service kube-proxy start
# service kubelet start

到这 kubernetes 就配置完了，查看下集群节点：

kubernetes常用命令

# kubectl get nodes                       # 查查看minion主机
# kubectl get pods                        # 查看pods清单
# kubectl get services                    # 查看service清单
# kubectl get services -o json            # 查看service清单 以 json 形式输出
# kubectl get replicationControllers      # 查看replicationControllers清单
# for i in `kubectl get pod|tail -n +2|awk ‘{print $1}‘`; do kubectl delete pod $i; done   #删除所有pods

或者通过Server api for REST方式（推荐，及时性更高）

kubernetes 测试

命令启动一个nginx：

# kubectl run --image=nginx nginx-test-by-suzf-net
replicationcontroller "nginx-test-by-suzf-net" created

初次创建要下载镜像，需等待数分钟，查看集群pods：

# kubectl get pods
NAME                           READY     STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-test-by-suzf-net-uepzq   1/1       Running   0          8h

使用yaml 文件创建 pod

[email protected]:~# cat nginx-pod.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
    name: nginx
    labels:
        app: nginx
spec:
    containers:
        - name: nginx
          image: nginx
          ports:
              - containerPort: 80


[email protected]:~# kubectl create -f nginx-pod.yaml
pods/nginx
[email protected]:~# kubectl get pod
NAME                         READY STATUS   RESTARTS AGE
nginx                        1/1   Running  0        29s
nginx-test-by-suzf-net-uepzq 1/1   Running  0        8h

查看下创建的nginx信息

访问一下 试试

当然我们也可以使用Kubernetes提供的例子Guestbook（下载的源码example目录下可以找到）来做测试。

至此，kubernetes集群就部署成功了。欢迎继续关注 ^_^.

参考文档
http://kubernetes.io/docs/getting-started-guides/ubuntu/
http://lizhenliang.blog.51cto.com/7876557/1736572
http://blog.liuts.com/post/247/
https://segmentfault.com/a/1190000002620961

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