kubernetes学习记录（5）——服务发现机制与Cluster DNS的安装(无CA认证版)

服务发现机制

Kubernetes提供了两种发现Service的方法：

1.环境变量

当Pod运行的时候，Kubernetes会将之前存在的Service的信息通过环境变量写到Pod中。

这种方法要求Pod必须要在Service之后启动。

在Service之前启动的Pod就不会有该Service的环境变量。

采用DNS的方式就没有这个限制。

2.DNS

当有新的Service创建时，就会自动生成一条DNS记录。

使用这种方法，需要安装Cluster DNS。

Kubernetes1.2.7版本下Cluster DNS的安装

阅读github上官方源码发现:
Cluster DNS自Kubernetes1.3版本开始，结构发生了变化。这里先以1.2.7版本作为研究。

1.2.7版本中，Cluster DNS主要包含如下几项：

1）SkyDNS
提供DNS解析服务。
2）Etcd
用于DNS的存储。
3）Kube2sky
监听Kubernetes，当有新的Service创建时，将其注册到etcd上。
4）healthz
提供对skydns服务的健康检查功能。

安装过程参考官方github文档。

在Master服务器上下载Kubernetes发布包

Cluster DNS在Kubernetes发布包的cluster/addons/dns目录下

yum -y install wget
wget https://codeload.github.com/kubernetes/kubernetes/tar.gz/v1.2.7
tar zxvf v1.2.7
cd kubernetes-1.2.7/cluster/addons/dns

需要注意，skydns服务使用的clusterIP需要我们指定一个固定的IP地址，每个Node的kubelet进程都将使用这个IP地址，不能通过Kuberneters自动给skydns分配。

通过环境变量，配置参数

export DNS_SERVER_IP="10.254.10.2"
export DNS_DOMAIN="cluster.local"
export DNS_REPLICAS=1

设置 Cluster DNS Service的IP为 10.254.10.2（不能和已分配的IP重复），Cluster DNS的本地域为 cluster.local。

修改每台Node上的kubelet启动参数

vim /etc/kubernetes/kubelet

在KUBELET_ARGS里增加：

--cluster_dns=10.254.10.2 
--cluster_domain=cluster.local

cluster_dns为DNS服务的ClusterIP地址
cluster_domain为DNS服务中设置的域名

重启kubelet服务

systemctl restart kubelet

生成dns-rc.yaml和dns-svc.yaml

kubernetes-1.2.7/cluster/addons/dns目录下。

skydns-rc.yaml.in和skydns-svc.yaml.in是两个模板文件，通过设置的环境变量修改其中的相应属性值，可以生成Replication Controller和Service的定义文件。

生成Replication Controller的定义文件dns-rc.yaml创建RC

sed -e "s/{{ pillar\['dns_replicas'\] }}/${DNS_REPLICAS}/g;s/{{ pillar\['dns_domain'\] }}/${DNS_DOMAIN}/g" \skydns-rc.yaml.in > dns-rc.yaml

需要注意kube2sky需要ServiceAccount来调用Kubernetes API。
而ServiceAccount的使用需要对Kubernetes集群进行安全认证，否则可能会导致RC无法自动创建Pod等错误。

这里有两种解决办法：

（1）选择禁用ServiceAccount。编辑/etc/kubernetes/apiserver。
去除 KUBE_ADMISSION_CONTROL中的SecurityContextDeny,ServiceAccount，并重启kube-apiserver.service服务

#vim /etc/kubernetes/apiserver
KUBE_ADMISSION_CONTROL="--admission_control=NamespaceLifecycle,NamespaceExists,LimitRanger,ResourceQuota"
#systemctl restart kube-apiserver.service

而关闭ServiceAccount，需要在kube2sky显示指定Kubernetes API的URL
（2）对集群进行安全认证，参考kubernetes学习记录（9）——集群基于CA签名的安全设置 ，不需要对kube2sky显示指定Kubernetes API的URL

修改生成的dns-rc.yaml，设置Kube2sky的启动参数如下：

args:
  - --domain=cluster.local
  #如果已经进行CA认证，则可以不指定kube_master_url
  - --kube-master-url=http://192.168.121.143:8080

这里特别注意:
在设置Kube2sky的启动参数时
《Kubernetes实战》和某些技术博客中
将“- –domain”和“- –kube-master-url”错误地写成了“- -domain”和“ - -kube-master-url”，均少了一个“-”

导致，Kube2sky的pod在启动过程中，报CrashLoopBackOff的错误。

建议将dns-rc.yaml里镜像的下载地址gcr.io改成index.tenxcloud.com，能够加速下载。

最终的dns-rc.yaml如下

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: kube-dns-v11
  namespace: kube-system
  labels:
    k8s-app: kube-dns
    version: v11
    kubernetes.io/cluster-service: "true"
spec:
  replicas: 1
  selector:
    k8s-app: kube-dns
    version: v11
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s-app: kube-dns
        version: v11
        kubernetes.io/cluster-service: "true"
    spec:
      containers:
      - name: etcd
        image: index.tenxcloud.com/google_containers/etcd-amd64:2.2.1
        resources:
          # TODO: Set memory limits when we've profiled the container for large
          # clusters, then set request = limit to keep this container in
          # guaranteed class. Currently, this container falls into the
          # "burstable" category so the kubelet doesn't backoff from restarting it.
          limits:
            cpu: 100m
            memory: 500Mi
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 50Mi
        command:
        - /usr/local/bin/etcd
        - -data-dir
        - /var/etcd/data
        - -listen-client-urls
        - http://127.0.0.1:2379,http://127.0.0.1:4001
        - -advertise-client-urls
        - http://127.0.0.1:2379,http://127.0.0.1:4001
        - -initial-cluster-token
        - skydns-etcd
        volumeMounts:
        - name: etcd-storage
          mountPath: /var/etcd/data
      - name: kube2sky
        image: index.tenxcloud.com/google_containers/kube2sky:1.14
        resources:
          # TODO: Set memory limits when we've profiled the container for large
          # clusters, then set request = limit to keep this container in
          # guaranteed class. Currently, this container falls into the
          # "burstable" category so the kubelet doesn't backoff from restarting it.
          limits:
            cpu: 100m
            # Kube2sky watches all pods.
            memory: 200Mi
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 50Mi
        livenessProbe:
          httpGet:
            path: /healthz
            port: 8080
            scheme: HTTP
          initialDelaySeconds: 60
          timeoutSeconds: 5
          successThreshold: 1
          failureThreshold: 5
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /readiness
            port: 8081
            scheme: HTTP
          # we poll on pod startup for the Kubernetes master service and
          # only setup the /readiness HTTP server once that's available.
          initialDelaySeconds: 30
          timeoutSeconds: 5
        args:
        # command = "/kube2sky"
        #特别注意
        #- -domain=cluster.local是错误的写法
        #- -kube-master-url=http://192.168.121.143:8080是错误的设置
        #会导致CrashLoopBackOff的错误
        #如果已经进行CA认证，则可以不指定kube-master-url
        - --domain=cluster.local
        - --kube-master-url=http://192.168.121.143:8080
      - name: skydns
        image: index.tenxcloud.com/google_containers/skydns:2015-10-13-8c72f8c
        resources:
          # TODO: Set memory limits when we've profiled the container for large
          # clusters, then set request = limit to keep this container in
          # guaranteed class. Currently, this container falls into the
          # "burstable" category so the kubelet doesn't backoff from restarting it.
          limits:
            cpu: 100m
            memory: 200Mi
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 50Mi
        args:
        # command = "/skydns"
        - -machines=http://127.0.0.1:4001
        - -addr=0.0.0.0:53
        - -ns-rotate=false
        - -domain=cluster.local.
        ports:
        - containerPort: 53
          name: dns
          protocol: UDP
        - containerPort: 53
          name: dns-tcp
          protocol: TCP
      - name: healthz
        image: index.tenxcloud.com/google_containers/exechealthz:1.0
        resources:
          # keep request = limit to keep this container in guaranteed class
          limits:
            cpu: 10m
            memory: 20Mi
          requests:
            cpu: 10m
            memory: 20Mi
        args:
        - -cmd=nslookup kubernetes.default.svc.cluster.local 127.0.0.1 >/dev/null
        - -port=8080
        ports:
        - containerPort: 8080
          protocol: TCP
      volumes:
      - name: etcd-storage
        emptyDir: {}
      dnsPolicy: Default  # Don't use cluster DNS.

通过定义文件dns-rc.yaml创建Cluster DNS Replication Controller

kubectl create -f dns-rc.yaml

验证Cluster DNS Pod是否创建运行成功：

kubectl get pod --namespace=kube-system -o wide

生成Service的定义文件dns-svc.yaml创建Service

sed -e "s/{{ pillar\['dns_server'\] }}/${DNS_SERVER_IP}/g" \skydns-svc.yaml.in > dns-svc.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: kube-dns
  namespace: kube-system
  labels:
    k8s-app: kube-dns
    kubernetes.io/cluster-service: "true"
    kubernetes.io/name: "KubeDNS"
spec:
  selector:
    k8s-app: kube-dns
  clusterIP: 10.254.10.2
  ports:
  - name: dns
    port: 53
    protocol: UDP
  - name: dns-tcp
    port: 53
    protocol: TCP

根据dns-svc.yaml创建Cluster DNS Service

kubectl create -f dns-svc.yaml

查询验证Cluster DNS Service

kubectl get svc --namespace=kube-system -o wide

创建Pod验证Cluster DNS

使用一个带有nslookup的工具来验证DNS是否能够正常工作：
busybox.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: busybox
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: busybox
    image: index.tenxcloud.com/google_containers/busybox
    command:
      - sleep
      - "3600"

#kubectl create -f busybox.yaml
#kubectl exec busybox -- nslookup kubernetes.default.svc.cluster.local

发现报错

Error from server: error dialing backend: dial tcp 192.168.121.144:10250: getsockopt: connection refused

调试解决该问题的过程：
1）在192.168.121.144上执行

ip addr

发现没有flanneld网桥。
《kubernetes学习记录（4）——创建kubernetes覆盖网络》忘记设置flanneld开机自启了，博客中已修改。
重启flanneld网桥，仍报错。
（所以这里flanneld是否需要开机自启还不确定）
2）在Master上执行

#curl 192.168.121.144:10250
curl: (7) Failed connect to 192.168.121.144:10250; Connection refused

端口无法连接。
10250是kubelet的端口。
在Node上检查/etc/kubernetes/kubelet。
经过多方对比和测试发现。
KUBELET_ADDRESS需要修改为node ip。
最终的/etc/kubernetes/kubelet内容(未经过CA验证版)如下：

KUBELET_ADDRESS="--address=192.168.121.145"
# The port for the info server to serve on
# KUBELET_PORT="--port=10250"
# You may leave this blank to use the actual hostname
KUBELET_HOSTNAME="--hostname-override=192.168.121.145"
# location of the api-server
KUBELET_API_SERVER="--api-servers=http://192.168.121.143:8080"
# pod infrastructure container
KUBELET_POD_INFRA_CONTAINER="--pod-infra-container-image=registry.access.redhat.com/rhel7/pod-infrastructure:latest"
# Add your own!
KUBELET_ARGS="--cluster_dns=10.254.10.2 --cluster_domain=cluster.local"

重启kubelet。
最后重新执行

kubectl exec busybox -- nslookup kubernetes.default.svc.cluster.local

总结

网上的各种安装教程和配置教程多多少少都存在一些问题，不能完全相信书籍和教程，我的博客里估计也有很多的坑。慢慢学习中。