centos7.5搭建k8s1.11.2多master多node的高可用集群

实验环境说明

实验架构图

lab1: etcd master haproxy keepalived 11.11.11.111
lab2: etcd master haproxy keepalived 11.11.11.112
lab3: etcd master haproxy keepalived 11.11.11.113
lab4: node  11.11.11.114
lab5: node  11.11.11.115
lab6: node  11.11.11.116

vip(loadblancer ip): 11.11.11.110

实验使用的Vagrantfile

# -*- mode: ruby -*-
# vi: set ft=ruby :

ENV["LC_ALL"] = "en_US.UTF-8"

Vagrant.configure("2") do |config|
    (1..6).each do |i|
      config.vm.define "lab#{i}" do |node|
        node.vm.box = "centos-7.4-docker-17"
        node.ssh.insert_key = false
        node.vm.hostname = "lab#{i}"
        node.vm.network "private_network", ip: "11.11.11.11#{i}"
        node.vm.provision "shell",
          inline: "echo hello from node #{i}"
        node.vm.provider "virtualbox" do |v|
          v.cpus = 2
          v.customize ["modifyvm", :id, "--name", "lab#{i}", "--memory", "2048"]
        end
      end
    end
end

安装配置docker

v1.11.0版本推荐使用docker v17.03,
v1.11,v1.12,v1.13, 也可以使用，再高版本的docker可能无法正常使用。
测试发现17.09无法正常使用，不能使用资源限制(内存CPU)

如下操作在所有节点操作

安装docker

# 卸载安装指定版本docker-ce
yum remove -y docker-ce docker-ce-selinux container-selinux
yum install -y --setopt=obsoletes=0 \
docker-ce-17.03.1.ce-1.el7.centos \
docker-ce-selinux-17.03.1.ce-1.el7.centos

启动docker

systemctl enable docker && systemctl restart docker

安装 kubeadm, kubelet 和 kubectl

如下操作在所有节点操作

使用阿里镜像安装

# 配置源
cat < /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.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF

# 安装

yum install -y kubelet kubeadm kubectl ipvsadm

配置系统相关参数

# 临时禁用selinux
# 永久关闭 修改/etc/sysconfig/selinux文件设置
sed -i 's/SELINUX=permissive/SELINUX=disabled/' /etc/sysconfig/selinux
setenforce 0

# 临时关闭swap
# 永久关闭 注释/etc/fstab文件里swap相关的行
swapoff -a

# 开启forward
# Docker从1.13版本开始调整了默认的防火墙规则
# 禁用了iptables filter表中FOWARD链
# 这样会引起Kubernetes集群中跨Node的Pod无法通信

iptables -P FORWARD ACCEPT

# 配置转发相关参数，否则可能会出错
cat <  /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
vm.swappiness=0
EOF
sysctl --system

# 加载ipvs相关内核模块
# 如果重新开机，需要重新加载
modprobe ip_vs
modprobe ip_vs_rr
modprobe ip_vs_wrr
modprobe ip_vs_sh
modprobe nf_conntrack_ipv4
lsmod | grep ip_vs

配置hosts解析

如下操作在所有节点操作

cat >>/etc/hosts<

配置haproxy代理和keepalived

如下操作在节点lab1,lab2,lab3操作

# 拉取haproxy镜像
docker pull haproxy:1.7.8-alpine
mkdir /etc/haproxy
cat >/etc/haproxy/haproxy.cfg<

# 查看日志

docker logs my-haproxy

# 浏览器查看状态

http://11.11.11.111:1080/haproxy-status
http://11.11.11.112:1080/haproxy-status

# 拉取keepalived镜像

docker pull osixia/keepalived:1.4.4

# 启动
# 载入内核相关模块

lsmod | grep ip_vs
modprobe ip_vs

# 启动keepalived
# eth1为本次实验11.11.11.0/24网段的所在网卡

docker run --net=host --cap-add=NET_ADMIN \
-e KEEPALIVED_INTERFACE=eth1 \
-e KEEPALIVED_VIRTUAL_IPS="#PYTHON2BASH:['11.11.11.110']" \
-e KEEPALIVED_UNICAST_PEERS="#PYTHON2BASH:['11.11.11.111','11.11.11.112','11.11.11.113']" \
-e KEEPALIVED_PASSWORD=hello \
--name k8s-keepalived \
--restart always \
-d osixia/keepalived:1.4.4

# 查看日志
# 会看到两个成为backup 一个成为master

docker logs k8s-keepalived

# 此时会配置 11.11.11.110 到其中一台机器
# ping测试

ping -c4 11.11.11.110

# 如果失败后清理后，重新实验

docker rm -f k8s-keepalived
ip a del 11.11.11.110/32 dev eth1

配置启动kubelet

如下操作在所有节点操作

# 配置kubelet使用国内pause镜像
# 配置kubelet的cgroups
# 获取docker的cgroups
DOCKER_CGROUPS=$(docker info | grep 'Cgroup' | cut -d' ' -f3)
echo $DOCKER_CGROUPS
cat >/etc/sysconfig/kubelet<

# 启动

systemctl daemon-reload
systemctl enable kubelet && systemctl restart kubelet

配置master

配置第一个master节点

如下操作在lab1节点操作

# 1.11 版本 centos 下使用 ipvs 模式会出问题
# 参考 https://github.com/kubernetes/kubernetes/issues/65461

# 生成配置文件
CP0_IP="11.11.11.111"
CP0_HOSTNAME="lab1"
cat >kubeadm-master.config<

配置第二个master节点

如下操作在lab2节点操作

# 1.11 版本 centos 下使用 ipvs 模式会出问题
# 参考 https://github.com/kubernetes/kubernetes/issues/65461

# 生成配置文件
CP0_IP="11.11.11.111"
CP0_HOSTNAME="lab1"
CP1_IP="11.11.11.112"
CP1_HOSTNAME="lab2"
cat >kubeadm-master.config<

配置第三个master节点

如下操作在lab3节点操作

# 1.11 版本 centos 下使用 ipvs 模式会出问题
# 参考 https://github.com/kubernetes/kubernetes/issues/65461

# 生成配置文件
CP0_IP="11.11.11.111"
CP0_HOSTNAME="lab1"
CP1_IP="11.11.11.112"
CP1_HOSTNAME="lab2"
CP2_IP="11.11.11.113"
CP2_HOSTNAME="lab3"
cat >kubeadm-master.config<

配置使用kubectl

如下操作在任意master节点操作

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

# 查看node节点
kubectl get nodes

# 只有网络插件也安装配置完成之后，才能会显示为ready状态
# 设置master允许部署应用pod，参与工作负载，现在可以部署其他系统组件
# 如 dashboard, heapster, efk等
kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/master-

配置使用网络插件

如下操作在任意master节点操作

# 下载配置
mkdir flannel && cd flannel
wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/v0.10.0/Documentation/kube-flannel.yml

# 修改配置
# 此处的ip配置要与上面kubeadm的pod-network一致
  net-conf.json: |
    {
      "Network": "10.244.0.0/16",
      "Backend": {
        "Type": "vxlan"
      }
    }

# 修改镜像
image: registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/gcr-k8s/flannel:v0.10.0-amd64

# 如果Node有多个网卡的话，参考flannel issues 39701，
# https://github.com/kubernetes/kubernetes/issues/39701
# 目前需要在kube-flannel.yml中使用--iface参数指定集群主机内网网卡的名称，
# 否则可能会出现dns无法解析。容器无法通信的情况，需要将kube-flannel.yml下载到本地，
# flanneld启动参数加上--iface=
    containers:
      - name: kube-flannel
        image: registry.cn-shanghai.aliyuncs.com/gcr-k8s/flannel:v0.10.0-amd64
        command:
        - /opt/bin/flanneld
        args:
        - --ip-masq
        - --kube-subnet-mgr
        - --iface=eth1

# 启动
kubectl apply -f kube-flannel.yml

# 查看
kubectl get pods --namespace kube-system
kubectl get svc --namespace kube-system

配置node节点加入集群

如下操作在所有node节点操作

# 此命令为初始化master成功后返回的结果
kubeadm join 11.11.11.110:8443 --token yzb7v7.dy40mhlljt1d48i9 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:61ec309e6f942305006e6622dcadedcc64420e361231eff23cb535a183c0e77a

基础测试

测试容器间的通信和DNS

配置好网络之后，kubeadm会自动部署coredns

如下测试可以在配置kubectl的节点上操作

启动

kubectl run nginx --replicas=2 --image=nginx:alpine --port=80
kubectl expose deployment nginx --type=NodePort --name=example-service-nodeport
kubectl expose deployment nginx --name=example-service

查看状态

kubectl get deploy
kubectl get pods
kubectl get svc
kubectl describe svc example-service

DNS解析

kubectl run curl --image=radial/busyboxplus:curl -i --tty
nslookup kubernetes
nslookup example-service
curl example-service

访问测试

# 10.96.59.56 为查看svc时获取到的clusterip
curl "10.96.59.56:80"

# 32223 为查看svc时获取到的 nodeport
http://11.11.11.112:32223/
http://11.11.11.113:32223/

清理删除

kubectl delete svc example-service example-service-nodeport
kubectl delete deploy nginx curl

高可用测试

关闭任一master节点测试集群是能否正常执行上一步的基础测试，查看相关信息，不能同时关闭两个节点，因为3个节点组成的etcd集群，最多只能有一个当机。

# 查看组件状态
kubectl get pod --all-namespaces -o wide
kubectl get pod --all-namespaces -o wide | grep lab1
kubectl get pod --all-namespaces -o wide | grep lab2
kubectl get pod --all-namespaces -o wide | grep lab3
kubectl get nodes -o wide
kubectl get deploy
kubectl get pods
kubectl get svc

# 访问测试
CURL_POD=$(kubectl get pods | grep curl | grep Running | cut -d ' ' -f1)
kubectl exec -ti $CURL_POD -- sh --tty
nslookup kubernetes
nslookup example-service
curl example-service

小技巧

忘记初始master节点时的node节点加入集群命令怎么办

# 简单方法

kubeadm token create --print-join-command

# 第二种方法

token=$(kubeadm token generate)
kubeadm token create $token --print-join-command --ttl=0

Kubernetes Dashboard

Kubernetes Dashboard 是一个管理Kubernetes集群的全功能Web界面，旨在以UI的方式完全替代命令行工具（kubectl 等）。

部署

Dashboard需要用到k8s.gcr.io/kubernetes-dashboard的镜像，由于网络原因，可以采用预先拉取并打Tag或者修改yaml文件中的镜像地址，本文使用后者：

kubectl apply -f http://mirror.faasx.com/kubernetes/dashboard/master/src/deploy/recommended/kubernetes-dashboard.yaml

上面使用的yaml只是将https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/master/src/deploy/recommended/kubernetes-dashboard.yaml 中的 k8s.gcr.io 替换为了 reg.qiniu.com/k8s。

然后可以使用kubectl get pods命令来查看部署状态：

kubectl get pods --all-namespaces

 

如果要在本地访问dashboard，我们需要创建一个安全通道，可运行如下命令：

kubectl proxy

现在就可以通过 http://localhost:8001/api/v1/namespaces/kube-system/services/https:kubernetes-dashboard:/proxy/ 来访问Dashborad UI了。

创建用户

跳转到登录页面后，那我们就先创建个用户：

1.创建服务账号

首先创建一个叫admin-user的服务账号，并放在kube-system名称空间下：

# admin-user.yaml
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: admin-user
  namespace: kube-system

执行kubectl create命令：

kubectl create -f admin-user.yaml

2.绑定角色

默认情况下，kubeadm创建集群时已经创建了admin角色，我们直接绑定即可：

# admin-user-role-binding.yaml
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: admin-user
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: admin-user
  namespace: kube-system

执行kubectl create命令：

kubectl create -f  admin-user-role-binding.yaml

3.获取Token

现在我们需要找到新创建的用户的Token，以便用来登录dashboard：

kubectl -n kube-system describe secret $(kubectl -n kube-system get secret | grep admin-user | awk '{print $1}')

然后把Token复制到登录界面的Token输入框中，登入后就可以显示页面了。

集成Heapster

Heapster是容器集群监控和性能分析工具，天然的支持Kubernetes和CoreOS。

Heapster支持多种储存方式，本示例中使用influxdb，直接执行下列命令即可：

kubectl create -f http://mirror.faasx.com/kubernetes/heapster/deploy/kube-config/influxdb/influxdb.yaml
kubectl create -f http://mirror.faasx.com/kubernetes/heapster/deploy/kube-config/influxdb/grafana.yaml
kubectl create -f http://mirror.faasx.com/kubernetes/heapster/deploy/kube-config/influxdb/heapster.yaml
kubectl create -f http://mirror.faasx.com/kubernetes/heapster/deploy/kube-config/rbac/heapster-rbac.yaml

上面命令中用到的yaml是从 https://github.com/kubernetes/heapster/tree/master/deploy/kube-config/influxdb 复制的，并将k8s.gcr.io修改为国内镜像。

#修改 yaml 文件
# heapster.yaml 文件

#### 修改如下部分 #####

#因为 kubelet 启用了 https 所以如下配置需要增加 https 端口

        - --source=kubernetes:https://kubernetes.default

#修改为

        - --source=kubernetes:https://kubernetes.default?kubeletHttps=true&kubeletPort=10250&insecure=true

# heapster-rbac.yaml  文件

#### 修改为部分 #####

#将 serviceAccount kube-system:heapster 与 ClusterRole system:kubelet-api-admin 绑定，授予#它调用 kubelet API 的权限；


kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: heapster
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: system:heapster
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: heapster
  namespace: kube-system
---
kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: heapster-kubelet-api
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: system:kubelet-api-admin
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: heapster
  namespace: kube-system

 

然后，查看一下Pod的状态。

kubectl get pods --namespace=kube-system

访问

Kubernetes提供了以下四种访问服务的方式：

kubectl proxy

在上面的示例中，我们使用的便是kubectl proxy，它在您的机器与Kubernetes API之间创建一个代理，默认情况下，只能从本地访问（启动它的机器）。

我们可以使用kubectl cluster-info命令来检查配置是否正确，集群是否可以访问等：

kubectl cluster-info

启动代理只需执行如下命令：

kubectl proxy

我们也可以使用--address和--accept-hosts参数来允许外部访问：

kubectl proxy --address='0.0.0.0'  --accept-hosts='^*$'

然后我们在外网访问http://:8001/api/v1/namespaces/kube-system/services/https:kubernetes-dashboard:/proxy/，可以成功访问到登录界面，但是却无法登录，这是因为Dashboard只允许localhost和127.0.0.1使用HTTP连接进行访问，而其它地址只允许使用HTTPS。因此，如果需要在非本机访问Dashboard的话，只能选择其他访问方式。

NodePort

NodePort是将节点直接暴露在外网的一种方式，只建议在开发环境，单节点的安装方式中使用。

启用NodePort很简单，只需执行kubectl edit命令进行编辑：

kubectl -n kube-system edit service kubernetes-dashboard

然后我们将上面的type: ClusterIP修改为type: NodePort，保存后使用kubectl get service命令来查看自动生产的端口：

kubectl -n kube-system get service kubernetes-dashboard

如上所示，Dashboard已经在31795端口上公开，现在可以在外部使用https://:31795进行访问。需要注意的是，在多节点的集群中，必须找到运行Dashboard节点的IP来访问，而不是Master节点的IP，

但是最后访问不到页面：

遗憾的是，由于证书问题，我们无法访问，需要在部署Dashboard时指定有效的证书，才可以访问。由于在正式环境中，并不推荐使用NodePort的方式来访问Dashboard，故不再多说，关于如何为Dashboard配置证书可参考：Certificate management。

API Server

如果Kubernetes API服务器是公开的，并可以从外部访问，那我们可以直接使用API Server的方式来访问，也是比较推荐的方式。

Dashboard的访问地址为：
https://:/api/v1/namespaces/kube-system/services/https:kubernetes-dashboard:/proxy/，但是返回的结果可能如下：

{
  "kind": "Status",
  "apiVersion": "v1",
  "metadata": {
    
  },
  "status": "Failure",
  "message": "services \"https:kubernetes-dashboard:\" is forbidden: User \"system:anonymous\" cannot get services/proxy in the namespace \"kube-system\"",
  "reason": "Forbidden",
  "details": {
    "name": "https:kubernetes-dashboard:",
    "kind": "services"
  },
  "code": 403
}

这是因为最新版的k8s默认启用了RBAC，并为未认证用户赋予了一个默认的身份：anonymous。

对于API Server来说，它是使用证书进行认证的，我们需要先创建一个证书：

1.首先找到kubectl命令的配置文件，默认情况下为/etc/kubernetes/admin.conf，在 上一篇 中，我们已经复制到了$HOME/.kube/config中。

2.然后我们使用client-certificate-data和client-key-data生成一个p12文件，可使用下列命令：

# 生成client-certificate-data
grep 'client-certificate-data' ~/.kube/config | head -n 1 | awk '{print $2}' | base64 -d >> kubecfg.crt

# 生成client-key-data
grep 'client-key-data' ~/.kube/config | head -n 1 | awk '{print $2}' | base64 -d >> kubecfg.key

# 生成p12
openssl pkcs12 -export -clcerts -inkey kubecfg.key -in kubecfg.crt -out kubecfg.p12 -name "kubernetes-client"

3.最后在浏览器中的证书一栏导入上面生成的p12文件，重新打开浏览器，会显示select a certificate 的弹出框

点击确定，便可以看到熟悉的登录界面了：

 

我们可以使用一开始创建的admin-user用户的token进行登录，登录之后就可以看到页面了。