使用开源工具KubeOperator快速部署K8S集群--在 OpenStack 平台上规划、部署及管理 K8s 集群

项目地址 https://github.com/KubeOperator/KubeOperator

KubeOperator 支持两种 Kubernetes 集群部署方式,一种是自动模式,另外一种是手动模式,我们推荐使用自动模式。在自动模式下,用户需要准备软件定义的 IaaS 云平台,比如 VMware vSphere 和 Openstack 等。自动模式下 Kubernetes 集群的规划、部署和管理包含以下内容:

  • 集群规划 (Day 0)
    • 系统设置
    • 创建部署计划
    • 准备存储
  • 集群部署(Day 1)
    • 创建集群
    • 部署集群
    • 服务暴露
  • 集群运营(Day 2)
    • 集群管理
    • 集群升级
    • 集群伸缩
    • 集群备份

本章节以 OpenStack 平台作为示例,讲解整个 K8s 集群的规划、部署及管理过程。

1 集群规划 (Day 0)

1.1 系统设置

在使用 KubeOperator 之前,需要先对 KubeOperator 进行必要的参数设置。这些系统参数将影响到 Kubernetes 集群的安装及相关服务的访问。

1.1.1 主机 IP 和集群域名后缀

主机 IP 指安装 KubeOperator 机器自身的 IP。KubeOperator 所管理的集群将使用该 IP 来访问 KubeOperator。

集群域名后缀为集群节点访问地址的后缀,集群暴露出来的对外服务的 URL 都将以该域名后缀作为访问地址后缀。例如: grafana.apps.cluster.f2c.com。

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1.2 创建部署计划

1.2.1 创建区域(Region)

Region:与 公有云中的 Region 概念相似,可以简单理解为地理上的区域。在 OpenStack 体系中我们使用平台自身 Region 实现划分。创建区域时,首先选择提供商,目前仅支持 VMware vSphere 和 Openstack。

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配置参数时,需要提供 OpenStack 环境信息,包括认证地址、用户名、密码,项目 ID 和 Domain 名称,单击【验证】可以校验 OpenStack 信息是否正确。
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最后一步选择 OpenStack 的一个 Region。

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1.2.2 创建可用区(Zone)

Zone: 与 公有云中的 AZ 概念相似,可以简单理解为 Region 中具体的机房。在 OpenStack 体系中我们使用平台自身的 Zone 来划分。创建可用区时需要选择一个之前添加的区域,如下图:

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选择可用区配置参数时,需要选择 OpenStack 可用区,存储类型以及网络等信息,这些信息依赖于 OpenStack 环境配置。最后单击【检测】按钮,校验输入的起始 IP 地址等信息格式是否正确,检测通过之后才可以单击【完成】。

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添加成功后会有一个初始化的过程,状态变为就绪后可以选择该可用区创建部署计划。

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1.2.3 创建部署计划(Plan)

Plan: 在 KubeOperator 中用来描述在哪个区域下,哪些可用区中,使用什么样的机器规格,部署什么类型的集群的一个抽象概念。
这里以一主多节点类型举例。

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部署计划配置包括选择可用区(可用区可以单选或多选),并设置 Master 节点,Worker 节点的规格,即 CPU,内存和磁盘。

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1.3 准备存储

KubeOperator 支持自动创建 NFS 存储和添加自行准备的 NFS 存储,供自动模式和手动模式的 K8s 集群使用。下面先介绍如何添加 KubeOperator 自动创建的 NFS 存储。

1.3.1 新建 NFS

首先要准备一个主机节点单独作为 NFS 存储资源,可以是虚拟机或物理机,操作系统要求:CentOS 7.6 Minimal,最低硬件配置为 2核2G,磁盘大小建议 500 G,在 KubeOperator 控制台【主机】页面添加该主机。

详细步骤:

  • 1 KubeOperator 控制台 【系统】页面,单击【凭据】,为添加主机添加凭据信息,即登录主机的用户名和密码。
  • 2 【主机】页面,添加主机,注意这个主机不可以作为 K8s 集群的任何节点;
  • 3 【存储】页面,单击【添加】,选中新建 NFS ,在主机下拉列表,选择上述第一步添加的 NFS 主机,如果 NFS 无网络访问限制,白名单选项可以填 ” * “,挂载路径可按需填写,如 /nfs,点击【提交】。NFS 安装成功后,可以在 NFS 列表中看到该存储处于运行中状态。

添加成功后,创建集群时如果选择 NFS 存储,可以看到该 NFS 存储。

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1.3.2 录入 NFS

自行准备一个物理机或虚拟机作为 K8s 集群的 NFS 存储服务器。
【存储】,单击【添加】选中“录入 NFS” ,输入存储名称,白名单选项可填 “ * ”,服务地址输入准备好的 NFS 存储主机 IP 地址,输入设置好的挂载路径,提交

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2 集群部署(Day 1)

2.1 创建集群

KubeOperator 当前支持 NFS 和 Cinder 作为外部持久化存储,如果使用 NFS 存储,创建集群前,请自行准备 NFS 存储,并可以被集群主机挂载。我们推荐使用专用 NAS 产品,自行搭建的 NFS 服务仅适合在开发测试环境使用。

2.1.1 基本信息

点击【集群】页的【添加】按钮进行集群的创建。在【基本信息】里输入集群的名称,选择该集群所要部署的 Kubernetes 版本和部署模式。
在离线包列表中可以查看 KubeOperator 当前所提供的 Kubernetes 安装版本详细信息。在后续进行 Kubernetes 集群部署时,可以从这些版本中选择其一进行部署(当前支持1.15.4, 1.15.5,后续会继续跟随 Kubernetes 社区发布离线包)。

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离线包列表信息:

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离线包详情信息:

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2.1.2 部署计划

选择 Kubernetes 集群的部署计划和 Worker 节点数量,至少 1 个 Worker 节点,Worker 节点配置建议 4 核 16 G,请保证 OpenStack 环境资源充足,尤其是内存资源。

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2.1.3 配置网络

【配置网络】环节,选择集群的网络插件,当前版本支持 Flannel 和 Calico 两种网络方案。

对于 Flannel,如果集群节点全部都在同一个二层网络下,请选择"host-gw"。如果不是,则选择"vxlan"。“host-gw” 性能优于 “vxlan”。
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2.1.4 配置存储

【添加存储】环节,选择持久化存储 Cinder 或者 NFS ,如果选择 NFS,支持两种方式的 NFS,一种是自动创建 NFS 存储,另外一种是用户自行准备的 NFS 存储。 详细描述见 1.3.1 和 1.3.2 节部分。

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2.1.5 集群配置概览

所有步骤完成后,会有一个集群配置概览页对之前步骤所设参数进行汇总,用户可在此页进行集群配置的最后检查。

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2.2 部署集群

在集群列表中点击要部署的集群名称,默认展示的是该集群的【概览】信息。【概览】页中展示了 Kubernetes 集群的诸多详情,包括集群状态,Worker 状态集群描述信息等。点击【概览】页最下方的【安装】按钮进行 Kubernetes 集群的部署。

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集群部署开始后,将会自动跳转到【任务】页。在【任务】页里可以看到集群部署当前所执行的具体任务信息。

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如果是内网环境的话,一个典型的 4 节点集群的部署大概需要10分钟左右的时间,【历史】页可以看到详情部署时间信息。在出现类似下图的信息后,表明集群已部署成功。

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【历史】页可以看到所有完成的任务详情信息,包括部署过程中的日志详情。

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注:通过自动模式创建的集群里所有的主机,包括 master 和 worker 主机默认用户名和密码为:root / KubeOperator@2019。

3 集群运营(Day 2)

3.1 集群运维

3.1.1 集群管理

3.1.1.1 访问 Dashboard

Dashboard 对应的是 Kubernetes 的控制台,从浏览器中访问 Kubernetes 控制台需要用到【令牌】。点击【概览】页下方的【获取TOKEN】按钮获取令牌信息,将令牌信息复制到粘贴板。

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输入令牌信息后,点击【登录】,则可进入 Kubernetes 控制台。

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3.1.1.2 访问 Grafana

Grafana 对 Prometheus 采集到的监控数据进行了不同维度的图形化展示,更方便用户了解整个 Kubernetes 集群的运行状况。点击 Grafana 下方的【转到】按钮访问 Grafana 控制台。

集群级别的监控面板:

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节点级别的监控面板:

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3.1.1.3 访问 Registry

Registry 则用来存放 Kubernetes 集群所使用到的 Docker 镜像。Registry 默认的用户名是 admin,密码是 admin123。

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3.1.1.4 访问 Prometheus

Prometheus 用来对整个 Kubernetes 集群进行监控数据的采集。点击 Prometheus 下方的【转到】按钮即可访问 Prometheus 控制台。

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3.1.1.5 访问 Traefik

Traefik 用来作为 Kubernetes 集群的HTTP反向代理、负载均衡工具。点击 Traefik 下方的【转到】按钮即可访问 Traefik 控制台。

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3.1.1.6 访问 Weave Scope

Weave Scope 用来监控、可视化和管理 Kubernetes 集群。点击 Weave Scope 下方的【转到】按钮即可访问 Weave Scope 控制台。点击控制台的顶部【Pod】,会自动生成容器之间的关系图,方便理解容器之间的关系,也方便监控容器化和微服务化的应用。Weave Scope 默认的用户名是 admin,密码是 admin123。
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点击顶部的【Host】,可以远程 shell 登录各个节点,还可以看到主机的详细信息。

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3.1.1.7 Webkubectl

KubeOperator 新增功能支持 Webkubectl 。

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3.1.2 集群监控

在 K8s 集群【健康状态】栏,可以看到整体的集群状态,具体包括 Control Manager,Schedule,etcd 和 nodes 的实时健康状态以及过去半年 K8s 集群运行状态。

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3.2 集群升级

KubeOperator 支持 K8s 升级。

在集群列表中点击要进行升级的集群名称,点击【概览】页最下方的【升级】按钮进行 Kubernetes 集群的升级。

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单击【确认】后,系统自动跳转到【任务】页,可以看到升级进度和详细 log 信息。

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升级完成后,可以看到如下信息。

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同时在集群【历史】页,可以通过单击【详情】按钮查看升级的所有 log 信息。

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3.3 集群伸缩

此版本 KubeOperator 支持重点新功能:扩缩容 K8s 集群 worker 节点数量。

KubeOperator 控制台【集群】页,单击一个要扩缩容的集群名称,即【概览】页面,Worker 状态栏左下方单击【伸缩】,在弹出框中选中扩容或者缩容的 worker 节点数量。

在这里插入图片描述

确认后,会自动转到【任务】页面,实时查看扩缩容进度,完成后可以看到如下图所示信息。

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3.4 集群备份

KubeOperator 目前的备份功能支持三种不同种类的存储,即 AWS S3、aliyun oss 和 Azure 存储。为集群备份和恢复提供存储支持,实现备份和恢复功能。

添加备份账号之前,请首先自行准备好 AWS S3 ,aliyun oss 或者 Azure 存储账号信息,包括 AccessKey,SecretKey,endpoint 和桶/容器信息。
以添加 S3 为例,在【系统设置】的【备份】Tab 也中输入名称和 AccessKey,SecretKey 和端点(对应 AWS S3 系统里的 endpoint),单击【获取桶/容器】获取桶名称,建议在 S3 新建一个桶单独使用,最后提交。

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在集群【备份】页面,可以看到,KubeOperator 支持的自动备份和手动备份,自动备份包括备份间隔,复本保留份数以及可以开启户禁用备份策略,实现集群备份和恢复功能。
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手动备份需要先设置备份策略信息,包括备份间隔、保留份数、选择存储设备以及开启备份,然后单击【立即备份】后,可以在【任务】页看到备份进度。

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