二进制部署Kubernetes-v1.14.1集群

一、部署Kubernetes集群

1.1 Kubernetes介绍

Kubernetes（K8S）是Google开源的容器集群管理系统，K8S在Docker容器技术的基础之上，大大地提高了容器化部署应用简单高效。并且具备了完整的集群管理能力，涵盖项目周期的各个环节。

Docker与Kubernetes联系：Docker是一个容器引擎，用于运行容器，Kubernetes是一个容器编排系统，不具备容器引擎功能，相比Docker是一个更高级封装，而他们在一起堪称珠联璧合。

 

1.2 创建Kubernetes集群方式

三种部署集群方式：

1、Minikube是一个工具，可以在本地快速运行一个单点的Kubernetes，尝试Kubernetes或日常开发的用户使用。不能用于生产环境。

2、Kubeadm也是一个工具，提供kubeadm init和kubeadm join，用于快速部署Kubernetes集群。Kubeadm降低部署门槛，但屏蔽了很多细节，遇到问题很难排查。

3、二进制包，从官方下载发行版的二进制包，手动部署每个组件，组成Kubernetes集群。我们这里使用二进制包部署Kubernetes集群，虽然手动部署麻烦点，但学习很多工作原理，更有利于后期维护。

 

1.3 集群部署架构规划

1.3.1 软件环境

CentOS：AWS

Docker：18.9.5-ce

Kubernetes：1.14.1

Etcd：3.3.12

Calico：3.6.1

 

1.3.2 服务器角色

角色	IP	组件
k8s-master1	172.31.50.170	kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler，etcd，haproxy，keeplive
k8s-master2	172.31.50.101	kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler，etcd，haproxy，keeplive
k8s-master3	172.31.58.221	kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler，etcd，haproxy，keeplive
k8s-node1	172.31.55.50	kubelet，kube-proxy，docker，calico
k8s-node2	172.31.55.0	kubelet，kube-proxy，docker，calico
	192.168.10.24	masterHA集群的vip

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.3 拓扑图

如果不是云环境，可以采用主流的软件负载均衡器，例如LVS、HAProxy、Nginx。这里使用HAProxy作为apiserver负载均衡器，架构图如下：

 

1.3.4 配置防火墙

1、关闭firewall

systemctl stop firewalld.service && systemctl disable firewalld.service

 

2、安装iptables防火墙

yum install -y iptables-services

#master节点默认该防火墙配置文件

cat /etc/sysconfig/iptables 

*filter
:INPUT ACCEPT [0:0]
:FORWARD ACCEPT [0:0]
:OUTPUT ACCEPT [0:0]
-A INPUT -m state --state RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
-A INPUT -p icmp -j ACCEPT
-A INPUT -i lo -j ACCEPT
-A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 22 -j ACCEPT
-A INPUT -j REJECT --reject-with icmp-host-prohibited
-A FORWARD -j REJECT --reject-with icmp-host-prohibited
COMMIT

#node节点清空该配置，后续也不要手动添加规则

echo "" >/etc/sysconfig/iptables

 

3、重启防火墙

systemctl restart iptables.service && systemctl enable iptables.service

 #说明：后续要添加端口，先重启服务器再保存。

service iptables restart && service iptables save

 

4、关闭selinux

setenforce 0

sed -i "s/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/" /etc/selinux/config

cat /etc/selinux/config

注意：不要替换/etc/sysconfig/selinux文件，这是一个软连接，不会生效。

 

1.3.5 设置主机名

#对每一个节点进行设置主机名

vim /etc/hostname

k8smaster1

 

注意：aws修改centos主机名需要通过下面命令

hostnamectl set-hostname --static k8smaster

vim /etc/cloud/cloud.cfg    #最后一行添加

  preserve_hostname: true

#重启机器

reboot

 

#对每个节点配置IP和域名映射关系

vim /etc/hosts

172.31.50.170 k8smaster1
172.31.50.101 k8smaster2
172.31.58.221 k8smaster3
172.31.55.50 k8snode1
172.31.55.0 k8snode2

 

1.3.6 同步时间

yum install -y ntp

systemctl enable ntpd

systemctl start ntpd

timedatectl set-timezone Asia/Shanghai

timedatectl set-ntp yes

ntpq -p

 

1.4 部署etcd集群

在K8s-master1、K8s-master2、K8s-master3三个节点上部署etcd节点，并组成集群。

1.4.1 生成证书

在任意某一个etcd节点上安装即可，主要使用生成的证书，其他节点复制过去即可。使用cfssl来生成自签证书。

1、先下载cfssl工具

wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64

wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64

wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64

chmod +x cfssl_linux-amd64 cfssljson_linux-amd64 cfssl-certinfo_linux-amd64

mv cfssl_linux-amd64 /usr/bin/cfssl

mv cfssljson_linux-amd64 /usr/bin/cfssljson

mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/bin/cfssl-certinfo

 

2、创建三个文件

makdir etcd_ca

cd etcd_ca

# 创建 Etcd根证书配置文件

cat > ca-config.json <<EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "www": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF

 

# 创建 Etcd根证书请求文件

cat > ca-csr.json <<EOF
{
    "CN": "etcd CA",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing"
        }
    ]
}
EOF

 

# 创建 Etcd服务证书请求文件

cat > server-csr.json <<EOF
{
    "CN": "etcd",
    "hosts": [
    "172.31.50.170",
    "172.31.50.101",
    "172.31.58.221"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "BeiJing"
        }
    ]
}
EOF

 

3、生成证书

# 生成 Etcd根证书

cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -

# 生成 Etcd服务证书

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=www server-csr.json | cfssljson -bare server

生成后可以看到生成了4个pem文件

ls *pem

 

1.4.2 解压etcd

以下部署步骤在规划的三个etcd节点操作一样，唯一不同的是etcd配置文件中的服务器IP要写当前的。

二进制包下载地址：https://github.com/etcd-io/etcd/releases/

cd /usr/local/src/

wget https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.3.12/etcd-v3.3.12-linux-amd64.tar.gz

mkdir /opt/etcd/{bin,cfg,ssl} -p

tar zxvf etcd-v3.3.12-linux-amd64.tar.gz

mv etcd-v3.3.12-linux-amd64/{etcd,etcdctl} /opt/etcd/bin/

 

1.4.3 创建etcd配置文件

cat > /opt/etcd/cfg/etcd <<EOF
#[Member]
ETCD_NAME="etcd01"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://172.31.50.170:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://172.31.50.170:2379"

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://172.31.50.170:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://172.31.50.170:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://172.31.50.170:2380,etcd02=https://172.31.50.101:2380,etcd03=https://172.31.58.221:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
EOF

注意：每个节点上标黄的需要调整对应的值。

参数说明：

ETCD_NAME 节点名称

ETCD_DATA_DIR 数据目录

ETCD_LISTEN_PEER_URLS 集群通信监听地址

ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS 客户端访问监听地址

ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS 集群通告地址

ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS 客户端通告地址

ETCD_INITIAL_CLUSTER 集群节点地址

ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN 集群Token

ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE 加入集群的当前状态，new是新集群，existing表示加入已有集群

 

1.4.4 systemd管理etcd

vim /usr/lib/systemd/system/etcd.service

[Unit]
Description=Etcd Server
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target

[Service]
Type=notify
EnvironmentFile=/opt/etcd/cfg/etcd
ExecStart=/opt/etcd/bin/etcd \
--name=${ETCD_NAME} \
--data-dir=${ETCD_DATA_DIR} \
--listen-peer-urls=${ETCD_LISTEN_PEER_URLS} \
--listen-client-urls=${ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS},http://127.0.0.1:2379 \
--advertise-client-urls=${ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS} \
--initial-advertise-peer-urls=${ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS} \
--initial-cluster=${ETCD_INITIAL_CLUSTER} \
--initial-cluster-token=${ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN} \
--initial-cluster-state=new \
--cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem \
--key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \
--peer-cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem \
--peer-key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \
--trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem \
--peer-trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target

 

1.4.5 拷贝证书

把刚才生成的证书拷贝到配置文件中的位置。

#在生成证书节点上可直接执行：

cp ~/etcd_ca/*.pem /opt/etcd/ssl/

 

#其他2个节点远程复制过去：

scp ~/etcd_ca/*.pem [email protected]:/opt/etcd/ssl

scp ~/etcd_ca/*.pem [email protected]:/opt/etcd/ssl

 

1.4.6 开放防火墙端口

三个节点防火墙都开放端口：2379、2380端口

vim /etc/sysconfig/iptables

-A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 2379 -j ACCEPT
-A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 2380 -j ACCEPT

#重启防火墙

service iptables restart && service iptables save

  

1.4.7 启动etcd并设置自启

systemctl daemon-reload

systemctl start etcd && systemctl enable etcd && systemctl status etcd

#注意：如果有问题，查看日志：tail /var/log/messages

 

1.4.8 验证集群

/opt/etcd/bin/etcdctl \

--ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem --key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \

--endpoints="https://172.31.50.170:2379,https://172.31.50.101:2379,https://172.31.58.221:2379" \

cluster-health

如果输出上面截图信息，就说明集群部署成功。

 

1.4.9 etcdctl命令加入环境变量

vim /etc/profile

export PATH=/opt/etcd/bin:$PATH

#重新加载生效：

source /etc/profile

#下次登入还需要再次执行，所以把source命令添加到/etc/bashrc文件，这样会为每一个用户都执行这个命令。

echo "source /etc/profile" >> /etc/bashrc

 

1.5 Master节点部署组件

在部署Kubernetes之前一定要确保etcd是正常工作的，无特殊说明则需在三个master节点上操作。

1.5.1 生成证书

之前在master1节点的根目录etcd_ca下生成过etcd的证书，为了避免证书混乱，在根目录下新建目录存放新的证书。

cd

mkdir k8s_ca

cd k8s_ca/

 

1、生成CA证书

cat > ca-config.json <<EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "kubernetes": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF

cat > ca-csr.json <<EOF
{
    "CN": "kubernetes",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing",
            "O": "k8s",
            "OU": "System"
        }
    ]
}
EOF

#执行下面命令生成

cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -

  

2、生成apiserver证书

cat > server-csr.json <<EOF
{
    "CN": "kubernetes",
    "hosts": [
      "10.0.0.1",
      "127.0.0.1",
      "k8s-api-6443-c8528735cd54031c.elb.cn-north-1.amazonaws.com.cn",
      "172.31.50.170",
      "172.31.50.101",
      "172.31.58.221",
      "kubernetes",
      "kubernetes.default",
      "kubernetes.default.svc",
      "kubernetes.default.svc.cluster",
      "kubernetes.default.svc.cluster.local"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "BeiJing",
            "O": "k8s",
            "OU": "System"
        }
    ]
}
EOF

说明：10段为虚拟IP段，还需添加上负载均衡IP（aws则需要先配置好1.5节内容），以及apiserver集群IP。

 

#执行下面命令生成

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes server-csr.json | cfssljson -bare server

 

3、生成kube-proxy证书

cat > kube-proxy-csr.json <<EOF
{
  "CN": "system:kube-proxy",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "BeiJing",
      "ST": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

 

#执行下面命令生成

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy

 

4、生成admin证书

cat > admin-csr.json <<EOF
{
  "CN": "admin",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "system:masters",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

说明：后续 kube-apiserver 使用 RBAC 对客户端(如 kubelet、kube-proxy、Pod)请求进行授权；kube-apiserver 预定义了一些 RBAC 使用的 RoleBindings，如 cluster-admin 将 Group system:masters 与 Role cluster-admin 绑定，该 Role 授予了调用kube-apiserver 的所有 API的权限；O 指定该证书的 Group 为 system:masters，kubelet 使用该证书访问 kube-apiserver 时 ，由于证书被 CA 签名，所以认证通过，同时由于证书用户组为经过预授权的 system:masters，所以被授予访问所有 API 的权限；

注意：这个admin 证书，是将来生成管理员用的kube config 配置文件用的，现在我们一般建议使用RBAC 来对kubernetes 进行角色权限控制，kubernetes 将证书中的CN 字段作为User，O 字段作为 Group。

 

#执行下面命令生成

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes admin-csr.json | cfssljson -bare admin

  

5、查看生成的证书

最终生成8个文件

admin-key.pem  admin.pem  ca-key.pem  ca.pem  kube-proxy-key.pem  kube-proxy.pem  server-key.pem  server.pem

 

 

1.5.2 部署apiserver组件

此章节在所有master节点上操作。

下载二进制包页面：https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/CHANGELOG-1.14.md

下载这个包（kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz）就够了，包含了所需的所有组件。地址：https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/v1.14.1/kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz

或者用上传的七牛云：https://img.yiyao.cc/kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz

 

1、拷贝证书

mkdir /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl} -p

#拷贝证书

cp *pem /opt/kubernetes/ssl

#master2节点远程复制过去：

scp *pem [email protected]:/opt/kubernetes/ssl

 

2、解压文件

cd /usr/local/src

tar zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz

cd kubernetes/server/bin

cp kube-apiserver kube-scheduler kube-controller-manager kubectl /opt/kubernetes/bin

 

3、创建token文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/token.csv <<EOF
bd41d77ac7cad4cfaa27f6403b1ccf16,kubelet-bootstrap,10001,"system:kubelet-bootstrap"
EOF

说明：

第一列：随机32位字符串，可自己命令生成：head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' '

第二列：用户名

第三列：UID

第四列：用户组

 

4、创建apiserver配置文件

配置好前面生成的证书，确保能连接etcd；address地址改成当前节点的IP。

vim /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver

KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=true \
--v=4 \
--etcd-servers=https://172.31.50.170:2379,https://172.31.50.101:2379,https://172.31.58.221:2379 \
--bind-address=172.31.50.170 \
--secure-port=6443 \
--advertise-address=172.31.50.170 \
--allow-privileged=true \
--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/16 \
--enable-admission-plugins=NamespaceLifecycle,LimitRanger,SecurityContextDeny,ServiceAccount,ResourceQuota,NodeRestriction \
--authorization-mode=RBAC,Node \
--enable-bootstrap-token-auth \
--token-auth-file=/opt/kubernetes/cfg/token.csv \
--service-node-port-range=30000-50000 \
--tls-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/server.pem  \
--tls-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \
--client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
--service-account-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \
--kubelet-client-certificate=/opt/kubernetes/ssl/admin.pem \
--kubelet-client-key=/opt/kubernetes/ssl/admin-key.pem \
--etcd-cafile=/opt/etcd/ssl/ca.pem \
--etcd-certfile=/opt/etcd/ssl/server.pem \
--etcd-keyfile=/opt/etcd/ssl/server-key.pem"

 #参数说明：

--logtostderr 启用日志

---v 日志等级

--etcd-servers etcd集群地址

--bind-address 监听地址

--secure-port https安全端口

--advertise-address 集群通告地址

--allow-privileged 启用授权

--service-cluster-ip-range Service虚拟IP地址段

--enable-admission-plugins 准入控制模块

--authorization-mode 认证授权，启用RBAC授权和节点自管理

--enable-bootstrap-token-auth 启用TLS bootstrap功能，后面会讲到

--token-auth-file token文件

--service-node-port-range Service Node类型默认分配端口范围

  

5、systemd管理apiserver

vim /usr/lib/systemd/system/kube-apiserver.service

[Unit]
Description=Kubernetes API Server
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes

[Service]
EnvironmentFile=-/opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-apiserver $KUBE_APISERVER_OPTS
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target

 

 6、启动apiserver

systemctl daemon-reload

systemctl enable kube-apiserver

systemctl restart kube-apiserver

systemctl status kube-apiserver

 

7、开放防火墙端口

kube-apiserver默认启动两个端口6443、8080

vim /etc/sysconfig/iptables

-A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 6443 -j ACCEPT
-A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 8080 -j ACCEPT

#重启防火墙

service iptables restart && service iptables save

 

1.5.3 部署schduler组件

1、创建schduler配置文件

vim /opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler

KUBE_SCHEDULER_OPTS="--logtostderr=true \
--v=4 \
--master=127.0.0.1:8080 \
--leader-elect"

#参数说明：

--master 连接本地apiserver

--leader-elect 当该组件启动多个时，自动选举（HA）

 

2、systemd管理schduler组件

vim /usr/lib/systemd/system/kube-scheduler.service

[Unit]
Description=Kubernetes Scheduler
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes

[Service]
EnvironmentFile=-/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-scheduler $KUBE_SCHEDULER_OPTS
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target

 

 3、启动schduler

systemctl daemon-reload

systemctl enable kube-scheduler

systemctl restart kube-scheduler

systemctl status kube-scheduler

 

4、开放防火墙端口

schduler默认启动端口10251

vim /etc/sysconfig/iptables

-A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 10251 -j ACCEPT

#重启防火墙

service iptables restart && service iptables save

  

1.5.4 部署controller-manager组件

1、创建controller-manager配置文件

vim /opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager

KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS="--logtostderr=true \
--v=4 \
--master=127.0.0.1:8080 \
--leader-elect=true \
--address=127.0.0.1 \
--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/16 \
--cluster-cidr=10.10.0.0/16 \
--cluster-name=kubernetes \
--cluster-signing-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
--cluster-signing-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \
--root-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
--service-account-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem"

 

2、systemd管理controller-manager组件

vim /usr/lib/systemd/system/kube-controller-manager.service

[Unit]
Description=Kubernetes Controller Manager
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
 
[Service]
EnvironmentFile=-/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-controller-manager $KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target

 

3、启动controller-manager

systemctl daemon-reload

systemctl enable kube-controller-manager

systemctl restart kube-controller-manager

systemctl status kube-controller-manager

 

4、开放防火墙端口

schduler默认启动端口10257

vim /etc/sysconfig/iptables

-A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 10257 -j ACCEPT

#重启防火墙

service iptables restart && service iptables save

 

1.5.5 查看集群组件状态

/opt/kubernetes/bin/kubectl get cs

如上输出说明组件都正常。另一个Master节点部署方式一样。

 

可以把kubectl命令加入到环境变量

vim /etc/profile

export PATH=/opt/kubernetes/bin:$PATH

#重新加载生效

source /etc/profile

 

1.6 Master高可用

所谓的Master HA，其实就是APIServer的HA，Master的其他组件controller-manager、scheduler都是可以通过etcd做选举（--leader-elect），而APIServer设计的就是可扩展性，所以做到APIServer很容易，只要前面加一个负载均衡轮训转发请求即可。如果是aws可以采用负载均衡器实现，如果是实体机可以采用Haproxy+keeplive实现。下面分别对这两种方法进行验证。

1.6.1 方法一：aws负载均衡器

1、配置aws负载均衡

2、配置路由

 

3、配置路由，选择实例中的6443端口

 

4、注册目标，选择3个master实例

 

5、下一步审核即可，最后会创建一个lb，并且会分配到一个域名

 

 

6、本地用tcping命令测试，可发现已经代理了6443端口

tcping k8s-api-6443-c8528735cd54031c.elb.cn-north-1.amazonaws.com.cn 6443

后续kubelet指定apiserver的地址时候，可以写该域名。

 

1.6.2 方法二：Haproxy+keepalive

在所有Master节点上部署Haproxy+keepalive。（适应于非云平台部署，因云平台不支持keepalive）

 1、部署haproxy

所有master节点上部署，配置保持一样。

1）安装haproxy

yum -y install haproxy

 

2）修改配置文件

cp /etc/haproxy/haproxy.cfg /etc/haproxy/haproxy.cfg-back

vim /etc/haproxy/haproxy.cfg

global
    log         127.0.0.1 local2
    chroot      /var/lib/haproxy
    pidfile     /var/run/haproxy.pid
    maxconn     4000
    user        haproxy
    group       haproxy
    daemon
    stats socket /var/lib/haproxy/stats

defaults
    mode                    tcp
    log                     global
    option                  httplog
    option                  dontlognull
    option http-server-close
    option forwardfor       except 127.0.0.0/8
    option                  redispatch
    retries                 3
    timeout http-request    10s
    timeout queue           1m
    timeout connect         10s
    timeout client          1m
    timeout server          1m
    timeout http-keep-alive 10s
    timeout check           10s
    maxconn                 3000

frontend  main *:16443
    acl url_static       path_beg       -i /static /images /javascript /stylesheets
    acl url_static       path_end       -i .jpg .gif .png .css .js
    use_backend static          if url_static
    default_backend             kube-apiserver

backend static
    balance     roundrobin
    server      static 127.0.0.1:4331 check

backend kube-apiserver
    balance     roundrobin
    server  matser1 172.31.50.170:6443 check
    server  master2 172.31.50.101:6443 check

#注意：修改标红的地方

1、defaults 模块中的 mode http 要改为 tcp（或者在下面的 frontend 和 backend 模块中单独定义 mode tcp ）如果不改，后续 kubectl get node 会处于 NotReady 状态。

2、frontend 端口需指定非 6443 端口，要不然其他 master 节点会启动异常（如果 haproxy 单独主机，则可用 6443 端口）

  

说明：配置文件可以拷贝其他节点，配置文件保持一样。

 

3）启动haproxy

systemctl start haproxy

systemctl enable haproxy

systemctl status haproxy

 

4）配置防火墙

vim /etc/sysconfig/iptables

-A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 16443 -j ACCEPT

#重启防火墙

service iptables restart && service iptables save

  

2、 部署keepalive

1）安装keepalive

yum install -y keepalived

 

2）修改配置文件

cp /etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf-back

vim /etc/keepalived/keepalived.conf

! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id LVS_1
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.10.24/24
    }
}

 说明：

1、global_defs 只保留 router_id（每个节点都不同）；

2、修改 interface（vip绑定的网卡），及 virtual_ipaddress（vip地址及掩码长度）；

3、删除后面的示例

4、其他节点只需修改 state 为 BACKUP，优先级 priority 低于100即可。

 

3）启动keeplive

systemctl start keepalived

systemctl enable keepalived

systemctl status keepalived

 

4）配置防火墙

防火墙要对vrrp协议进行开放

vim /etc/sysconfig/iptables

-A INPUT -p vrrp -j ACCEPT

#重启防火墙

service iptables restart && service iptables save

 

5）查看状态

ip addr show ens33

可以看到vip只在一台机器上；如果两个机器都有vip，可能是防火墙拦截了vrrp协议。

 

1.7 Node节点部署组件

Master apiserver启用TLS认证后，Node节点kubelet组件想要加入集群，必须使用CA签发的有效证书才能与apiserver通信，当Node节点很多时，签署证书是一件很繁琐的事情，因此有了TLS Bootstrapping机制，kubelet会以一个低权限用户自动向apiserver申请证书，kubelet的证书由apiserver动态签署。

1.7.1 认证流程

认证大致工作流程如图所示：

 

 

1.7.2 用户绑定系统集群角色

在msater1上面执行，将kubelet-bootstrap用户绑定到系统集群角色：

/opt/kubernetes/bin/kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap \
--clusterrole=system:node-bootstrapper \
--user=kubelet-bootstrap

 

 

1.7.3 创建kubeconfig文件

在mster1生成kubernetes证书的目录下执行以下命令生成kubeconfig文件，其他节点拷贝过去即可。

cd /root/k8s_ca/

1、创建bootstrapping kubeconfig文件

1）指定apiserver 内网负载均衡地址端口（vip:port），以及token值

KUBE_APISERVER="https://k8s-api-6443-c8528735cd54031c.elb.cn-north-1.amazonaws.com.cn:6443"
BOOTSTRAP_TOKEN=bd41d77ac7cad4cfaa27f6403b1ccf16

说明： KUBE_APISERVER 参数对应的就是 AWS 中设置的负载均衡地址，或者对应 keepalive 的 vip 地址。

 

2）设置集群参数

/opt/kubernetes/bin/kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=./ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=bootstrap.kubeconfig

 

3）设置客户端认证参数

/opt/kubernetes/bin/kubectl config set-credentials kubelet-bootstrap \
--token=${BOOTSTRAP_TOKEN} \
--kubeconfig=bootstrap.kubeconfig

 

4）设置上下文参数

/opt/kubernetes/bin/kubectl config set-context default \
--cluster=kubernetes \
--user=kubelet-bootstrap \
--kubeconfig=bootstrap.kubeconfig

 

5）设置默认上下文

/opt/kubernetes/bin/kubectl config use-context default --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig

 

2、创建kube-proxy kubeconfig文件

1）设置集群参数

/opt/kubernetes/bin/kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=./ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig

 

2）设置客户端认证参数

/opt/kubernetes/bin/kubectl config set-credentials kube-proxy \
--client-certificate=./kube-proxy.pem \
--client-key=./kube-proxy-key.pem \
--embed-certs=true \
--kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig

 

3）设置上下文参数

/opt/kubernetes/bin/kubectl config set-context default \
--cluster=kubernetes \
--user=kube-proxy \
--kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig

 

4）设置默认上下文

/opt/kubernetes/bin/kubectl config use-context default --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig

 

3、查看生成的kubeconfig文件

ls *kubeconfig

bootstrap.kubeconfig  kube-proxy.kubeconfig

 

4、拷贝kubeconfig文件

将这两个文件拷贝到Node节点/opt/kubernetes/cfg目录下。

需要在node节点上新建目录

mkdir /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl} -p

scp *kubeconfig [email protected]:/opt/kubernetes/cfg

scp *kubeconfig [email protected]:/opt/kubernetes/cfg

  

1.7.4 Node节点安装Docker

在所有node节点安装docker。

yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2

yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo

yum install docker-ce -y

systemctl start docker

systemctl enable docker

 

注意：得提前安装好docker环境，要不然kubelet启动不起来。

 

1.7.5 部署kubelet组件

无特殊说明，则默认在所有node节点上都部署。

1、拷贝kubelet和kube-proxy文件

从msater1上下载解压的二进制包中的kubelet和kube-proxy拷贝到node节点的/opt/kubernetes/bin目录下。

cd /usr/local/src

wget https://img.yiyao.cc/kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz

tar -zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz

cd kubernetes/server/bin

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

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

 

2、创建kubelet配置文件

vim /opt/kubernetes/cfg/kubelet

KUBELET_OPTS="--logtostderr=true \
--v=4 \
--hostname-override=k8snode1 \
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig \
--bootstrap-kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig \
--config=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.config \
--cert-dir=/opt/kubernetes/ssl \
--client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
--pod-infra-container-image=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google-containers/pause-amd64:3.0"

 并且需要拷贝ca证书到/opt/kubernetes/ssl目录下。

参数说明：

--hostname-override 在集群中显示的主机名

--kubeconfig 指定kubeconfig文件位置，会自动生成

--bootstrap-kubeconfig 指定刚才生成的bootstrap.kubeconfig文件

--cert-dir 颁发证书存放位置

--pod-infra-container-image 管理Pod网络的镜像

  

3、创建kubelet.config配置文件

注意格式缩进

vim /opt/kubernetes/cfg/kubelet.config

kind: KubeletConfiguration
apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
address: 172.31.55.50
port: 10250
readOnlyPort: 10255
cgroupDriver: cgroupfs
clusterDNS: ["10.0.0.2"]
clusterDomain: cluster.local.
failSwapOn: false
authentication:
  anonymous:
    enabled: true
  webhook:
    enabled: false

 

4、systemd管理kubelet组件

vim /usr/lib/systemd/system/kubelet.service

[Unit]
Description=Kubernetes Kubelet
After=docker.service
Requires=docker.service

[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kubelet
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kubelet $KUBELET_OPTS
Restart=on-failure
KillMode=process

[Install]
WantedBy=multi-user.target

 

5、启动kubelet组件

systemctl daemon-reload

systemctl enable kubelet    #开机自启

systemctl restart kubelet    #启动

systemctl status kubelet    #启动状态

 

会占用10250端口（需要在iptables设置开放，协议为tcp），要不然进入容器会报错：

Error from server: error dialing backend: dial tcp 172.31.55.50:10250: connect: no route to host

这里是把所有 node 节点的iptables配置文件都清空的，默认所有端口开放，所以不用单独设置。

  

6、在Master审批Node加入集群

启动后还没加入到集群中，需要手动允许该节点才可以。

1）在Master节点查看请求签名的Node：

/opt/kubernetes/bin/kubectl get csr

可以看到有两个节点的签名请求，如果执行命令后提示：No resources found，可去node节点查看messages日志。

 

2）在Master节点批准签名

/opt/kubernetes/bin/kubectl certificate approve node-csr-SJvxb_b-sBqfsLo-ILzaQm_6S9DH_w3THpLGCLNkLDU

/opt/kubernetes/bin/kubectl certificate approve node-csr-bF-v5M0Nv3niDVVEGf1YdlwYvRoRrjhR82jlPiXiOvU

 

 

3）查看签名状态

/opt/kubernetes/bin/kubectl get node

状态都为Ready。

  

1.7.6 部署kube-proxy组件

在所有node节点上部署。

1、创建kube-proxy配置文件

vim /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy

KUBE_PROXY_OPTS="--logtostderr=true \
--v=4 \
--hostname-override=k8snode1 \
--cluster-cidr=10.10.0.0/16 \
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig"

注意：cluster-cidr不能与service-cidr还有主机的cidr网段重叠。

 

2、systemd管理kube-proxy组件

vim /usr/lib/systemd/system/kube-proxy.service

[Unit]
Description=Kubernetes Proxy
After=network.target

[Service]
EnvironmentFile=-/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-proxy $KUBE_PROXY_OPTS
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target

 

3、启动kube-proxy组件

systemctl daemon-reload

systemctl enable kube-proxy

systemctl restart kube-proxy

systemctl status kube-proxy

 

#会占用两个端口：10249、10256

 

1.7.7 确认node能够访问443端口

tcping 10.0.0.1 443

到此部署node完成。

 

1.8 部署Calico网络

若无特殊说明，都需在master1节点上操作。配置参考：https://www.jianshu.com/p/5e9e2e5312d9

1.8.1 工作原理

1、特点优势

1） 纯三层的SDN 实现，它基于BPG 协议和Linux自身的路由转发机制，不依赖特殊硬件，容器通信也不依赖iptables NAT（使用直接路由方式实现通行）或Tunnel 等技术，带宽性能接近主机。

2）能够方便的部署在物理服务器、虚拟机或者容器环境下。

3）同时calico自带的基于iptables的ACL管理组件非常灵活，能够满足比较复杂的安全隔离需求。支持Kubernetes networkpolicy概念

4）容器间网络三层隔离，无需要担心arp风暴

5）自由控制的policy规则

6）通过iptables和kernel包转发，效率高，损耗低

 

2、calico组件

1）Felix：主要负责路由配置以及ACLS规则的配置以及下发，它存在在每个node节点上。

2）etcd：分布式键值存储，主要负责网络元数据一致性，确保Calico网络状态的准确性，可以与kubernetes共用；

3）BGPClient(BIRD), 主要负责把 Felix写入 kernel的路由信息分发到当前 Calico网络，确保 workload间的通信的有效性；

4）BGPRoute Reflector(BIRD), 大规模部署时使用，摒弃所有节点互联的mesh模式，通过一个或者多个 BGPRoute Reflector 来完成集中式的路由分发；

如下图：

 

  

1.8.2 配置calico

部署calico需要在kubernetes集群部署好后操作，只需在master1上操作

1、下载yaml文件

mkdir /opt/calico/{bin,deploy} -p

cd /opt/calico/deploy

wget https://docs.projectcalico.org/v3.6/getting-started/kubernetes/installation/hosted/calico.yaml

 

2、配置calico

部署之前需要检查3处

1）配置ConfigMap中etcd集群etcd_endpoints

etcd_endpoints: "https://172.31.50.170:2379,https://172.31.50.101:2379,https://172.31.58.221:2379"

 

2）配置Calico访问etcd集群的TLS证书，默认已经给出了访问etcd的TLS文件所在容器路径了，填进去即可（注意：此配置为容器内部读取的变量，所以证书路径为容器路径，而不是宿主机路径，不要修改为别的路径。）。

etcd_ca: "/calico-secrets/etcd-ca"
etcd_cert: "/calico-secrets/etcd-cert"
etcd_key: "/calico-secrets/etcd-key"

 

3）在Secret部分中，是采用创建secret的方式来配置TLS文件，在这里我们改用hostPath挂载TLS文件方式

#注释掉的Secret部分的TLS部分，默认为注释可不用改

 

#设置calico-node以hostpath的方式来挂载TLS文件，找到DaemonSet部分，设置为如下：

        - name: etcd-certs
          hostPath:
            path: /opt/etcd/ssl

 

#设置calico-kube-controllers以hostpath挂载TLS文件，找到Deployment部分，设置为如下：

        - name: etcd-certs
          hostPath:
            path: /opt/etcd/ssl

 

4）修改deamonset部分CALICO_IPV4POOL_CIDR变量

value: "10.10.0.0/16"

 

说明：

1、CALICO_IPV4POOL_CIDR： Calico IPAM的IP地址池，Pod的IP地址将从该池中进行分配（后续需要更改这个IP池，可参考1.8.9小节）。这个值需要同kube-controller-manager和kebe-proxy定义的--cluster-cidr值一致，但是得和apiserver中的service-cluster-ip-range值不同。

2、ALICO_IPV4POOL_IPIP：是否启用IPIP模式，启用IPIP模式时，Calico将在node上创建一个tunl0的虚拟隧道。

3、FELIX_LOGSEVERITYSCREEN： 日志级别。

4、IP Pool可以使用两种模式：BGP或IPIP。使用IPIP模式时，设置 CALICO_IPV4POOL_IPIP="always"，不使用IPIP模式时，设置为"off"，此时将使用BGP模式。

5、IPIP：ipip是在宿主机网络不完全支持bgp时，一种妥协的overlay机制，在宿主机创建1个”tunl0”虚拟端口；设置为false时，路由即纯bgp模式，理论上ipip模式的网络传输性能低于纯bgp模式；设置为true时，又分ipip always模式（纯ipip模式）与ipip cross-subnet模式（ipip-bgp混合模式），后者指“同子网内路由采用bgp，跨子网路由采用ipip”

 

1.8.3 修改kubelet

在每个node节点上操作

#kubelet启动服务中增加--network-plugin、--cni-conf-dir、--cni-bin-dir三个配置参数

vim /opt/kubernetes/cfg/kubelet

--network-plugin=cni \
--cni-conf-dir=/etc/cni/net.d \
--cni-bin-dir=/opt/cni/bin \

#重启kubelet 

systemctl daemon-reload && systemctl restart kubelet && systemctl status kubelet

 

1.8.4 拷贝etcd的TLS授权文件

在各node节点操作，把master上的etcd证书全部复制到所有node的目录下（步骤略），然后重命名一下（这里复制一份，因为后面安装calicoctl工具需要原来的证书名字）：

mkdir /opt/etcd/ssl -p

cd /opt/etcd/ssl

cp ca.pem etcd-ca

cp server-key.pem etcd-key

cp server.pem etcd-cert

 

1.8.5 部署calico组件

#部署calico

kubectl apply -f calico.yaml

 

#查看calico服务

calico-node用的是daemonset，会在每个node上启动； calico-kube-controllers用的是Deployment，会在某个node启动。

kubectl get deployment,pod -n kube-system

 

#同时在node节点上可以看到已经生成了tunl0隧道网卡

 

1.8.6 验证网络功能

新建一个nginx pod

cat > my-nginx.yaml <<EOF
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      k8s-app: my-nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s-app: my-nginx
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: nginx:1.9
        ports:
        - containerPort: 80
EOF

#创建pod

kubectl create -f my-nginx.yaml

#创建my-nginx服务

kubectl expose deploy my-nginx

#查看pod

kubectl get svc,pod --all-namespaces -o wide

看到可以给pod分配到IP，说明calico配置好了。（默认所有的pod都是互通的，包括跨node。可以用 route -n 查看有通往其他 node 的 tunl0 路由）

 

1.8.7 安装管理工具calicoctl

在所有master和node节点上操作

1、下载calicoctl

cd /opt/calico/bin   （从节点：mkdir -p /opt/calico/bin && cd /opt/calico/bin）

wget https://github.com/projectcalico/calicoctl/releases/download/v3.6.0/calicoctl

chmod +x calicoctl

 

#添加calicoctl 命令加入到环境变量

echo "export PATH=/opt/calico/bin:\$PATH" >>/etc/profile

#重新加载生效

source /etc/profile

 

2、编写calicoctl的配置文件

#默认为下面的路径，不要改动

mkdir /etc/calico

vim /etc/calico/calicoctl.cfg

apiVersion: projectcalico.org/v3
kind: CalicoAPIConfig
metadata:
spec:
  datastoreType: "etcdv3"
  etcdEndpoints: "https://172.31.50.170:2379,https://172.31.50.101:2379,https://172.31.58.221:2379"
  etcdKeyFile: "/opt/etcd/ssl/server-key.pem"
  etcdCertFile: "/opt/etcd/ssl/server.pem"
  etcdCACertFile: "/opt/etcd/ssl/ca.pem"

 

3、查看calico状态

#查看已注册的节点列表

calicoctl get node

#查看默认IP池

calicoctl get ippool -o wide

#查看节点状态为Established（这个必须要在每个node节点上安装calicoctl，在node上执行，并且只能看到非本节点的）。

calicoctl node status

 

到此部署calico完成。

 

 

1.8.8 更换IP池方法

参考官网：https://docs.projectcalico.org/v3.6/networking/changing-ip-pools

1、前提条件

在Kubernetes中，确保以下所有三个参数必须等于或包含Calico IP池CIDR

kube-apiserver: --pod-network-cidr

kube-proxy: --cluster-cidr

kube-controller-manager: --cluster-cidr

说明：我设置了apiserver后，apiserver启动失败，暂不设置。

 

2、添加新的IP池

#查看默认的IP池

calicoctl get ippool -o wide

#创建新的IP池

calicoctl create -f -<<EOF
apiVersion: projectcalico.org/v3
kind: IPPool
metadata:
  name: new-pool
spec:
  cidr: 10.10.0.0/16
  ipipMode: Always
  natOutgoing: true
EOF

 

#查看到有2个IP池

 

3、禁用旧的IP池

首先将IP池定义保存到本地磁盘

cd /opt/calico/deploy

calicoctl get ippool -o yaml > pool.yaml

 

#编辑pool.yaml文件，添加disabled: true到default-ipv4-ippoolIP池，最终文件内容如下：

apiVersion: projectcalico.org/v3
items:
- apiVersion: projectcalico.org/v3
  kind: IPPool
  metadata:
    creationTimestamp: 2019-04-29T03:22:59Z
    name: default-ipv4-ippool
    resourceVersion: "82916"
    uid: 16db9294-6a2e-11e9-b48f-0225173d78b8
  spec:
    blockSize: 26
    cidr: 10.0.0.0/24
    ipipMode: Always
    natOutgoing: true
    nodeSelector: all()
    disabled: true
- apiVersion: projectcalico.org/v3
  kind: IPPool
  metadata:
    creationTimestamp: 2019-05-06T05:32:27Z
    name: new-pool
    resourceVersion: "1086435"
    uid: 55a21a46-6fc0-11e9-bf99-02b325080bdc
  spec:
    blockSize: 26
    cidr: 10.10.0.0/16
    ipipMode: Always
    natOutgoing: true
    nodeSelector: all()
kind: IPPoolList
metadata:
  resourceVersion: "1086435"

#应用更改

calicoctl apply -f pool.yaml

 

#再查看IP池状态

calicoctl get ippool -o wide

 

4、重新创建从旧IP池分配地址的所有现有工作负载

#查看现有的工作负载

kubectl get svc,pod --all-namespaces -o wide

 

#重新创建所有现有工作负载

kubectl delete pod -n online online-nginx-776bbdf4f8-2fl95

kubectl delete pod -n online online-nginx-776bbdf4f8-sznmg

  

5、删除旧的IP池

calicoctl delete pool default-ipv4-ippool

  

1.8.9 卸载calico方法

1、master上执行删除pod

kubectl delete -f calico.yaml

2、node上删除ipip模块（对应的网卡和路由也会被删除）

modprobe -r ipip

3、node上删除生成的文件

rm -rf /etc/cni/net.d/ && rm -rf /opt/cni/bin/

4、重启node

reboot

 

 

二、部署CoreDNS

在master1上操作，参考：https://www.zrq.org.cn/post/k8s%E9%83%A8%E7%BD%B2coredns/

2.1 下载配置文件

从官网下载配置文件（https://github.com/coredns/deployment/tree/master/kubernetes），找到 coredns.yam.sed 和 deploy.sh 两个文件，下载后存放在下面的新建目录下

mkdir /opt/coredns  && cd /opt/coredns/

wget https://raw.githubusercontent.com/coredns/deployment/master/kubernetes/deploy.sh

wget https://raw.githubusercontent.com/coredns/deployment/master/kubernetes/coredns.yaml.sed

chmod +x deploy.sh

 

2.2 修改部署文件

由于是二进制部署的集群，不包含kube-dns，故不需从kube-dns转到coredns。

1、先查看集群的CLUSTERIP网段

kubectl get svc

 

2、修改部署文件

修改$DNS_DOMAIN、$DNS_SERVER_IP变量为实际值，并修改image后面的镜像。

这里直接用deploy.sh脚本进行修改：

./deploy.sh -s -r 10.0.0.0/16 -i 10.0.0.2 -d cluster.local > coredns.yaml

注意：网段为10.0.0.0/16（同apiserver定义的service-cluster-ip-range值，非kube-proxy中的cluster-cidr值），DNS的地址设置为10.0.0.2

 

3、修改前后的文件对比

diff coredns.yaml coredns.yaml.sed

 附：生成的 coredns.yaml文件，注意标黄位置。

apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: coredns
  namespace: kube-system
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  labels:
    kubernetes.io/bootstrapping: rbac-defaults
  name: system:coredns
rules:
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - endpoints
  - services
  - pods
  - namespaces
  verbs:
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - nodes
  verbs:
  - get
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  annotations:
    rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate: "true"
  labels:
    kubernetes.io/bootstrapping: rbac-defaults
  name: system:coredns
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: system:coredns
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: coredns
  namespace: kube-system
---
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: coredns
  namespace: kube-system
data:
  Corefile: |
    .:53 {
        errors
        health
        ready
        kubernetes cluster.local  10.0.0.0/16 {
          pods insecure
          fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
        }
        prometheus :9153
        forward . /etc/resolv.conf
        cache 30
        loop
        reload
        loadbalance
    }
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: coredns
  namespace: kube-system
  labels:
    k8s-app: kube-dns
    kubernetes.io/name: "CoreDNS"
spec:
  replicas: 2
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxUnavailable: 1
  selector:
    matchLabels:
      k8s-app: kube-dns
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s-app: kube-dns
    spec:
      priorityClassName: system-cluster-critical
      serviceAccountName: coredns
      tolerations:
        - key: "CriticalAddonsOnly"
          operator: "Exists"
      nodeSelector:
        beta.kubernetes.io/os: linux
      containers:
      - name: coredns
        image: coredns/coredns:1.5.0
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        resources:
          limits:
            memory: 170Mi
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 70Mi
        args: [ "-conf", "/etc/coredns/Corefile" ]
        volumeMounts:
        - name: config-volume
          mountPath: /etc/coredns
          readOnly: true
        ports:
        - containerPort: 53
          name: dns
          protocol: UDP
        - containerPort: 53
          name: dns-tcp
          protocol: TCP
        - containerPort: 9153
          name: metrics
          protocol: TCP
        securityContext:
          allowPrivilegeEscalation: false
          capabilities:
            add:
            - NET_BIND_SERVICE
            drop:
            - all
          readOnlyRootFilesystem: true
        livenessProbe:
          httpGet:
            path: /health
            port: 8080
            scheme: HTTP
          initialDelaySeconds: 60
          timeoutSeconds: 5
          successThreshold: 1
          failureThreshold: 5
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /ready
            port: 8181
            scheme: HTTP
      dnsPolicy: Default
      volumes:
        - name: config-volume
          configMap:
            name: coredns
            items:
            - key: Corefile
              path: Corefile
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: kube-dns
  namespace: kube-system
  annotations:
    prometheus.io/port: "9153"
    prometheus.io/scrape: "true"
  labels:
    k8s-app: kube-dns
    kubernetes.io/cluster-service: "true"
    kubernetes.io/name: "CoreDNS"
spec:
  selector:
    k8s-app: kube-dns
  clusterIP: 10.0.0.2
  ports:
  - name: dns
    port: 53
    protocol: UDP
  - name: dns-tcp
    port: 53
    protocol: TCP
  - name: metrics
    port: 9153
    protocol: TCP

#说明：

$DNS_DOMAIN 被修改为：cluster.local

image 这边用的是：coredns/coredns:1.5.0

$DNS_SERVER_IP 被修改为：10.0.0.2 

 

2.3 部署coredns

#部署

kubectl create -f coredns.yaml

#查看

kubectl get svc,pod -n kube-system

 

2.4 修改kubelet的dns服务参数

在所有node节点上操作，添加以下参数

vim /opt/kubernetes/cfg/kubelet

--cluster-dns=10.0.0.2 \
--cluster-domain=cluster.local. \
--resolv-conf=/etc/resolv.conf \

#重启kubelet 并查看状态

systemctl daemon-reload && systemctl restart kubelet && systemctl status kubelet

 

2.5 验证CoreDNS服务解析

2.5.1 使用dnstools测试效果

#在master上操作，注意：busybox不能用高版本，要用低版本测试。

kubectl run busybox --image busybox:1.28 --restart=Never --rm -it busybox -- sh

nslookup kubernetes.default

nslookup www.baidu.com

输出结果如上，说明coredns可以解析成功。

cat /etc/resolv.conf

如上，每个pod都会在resolv.conf文件中声明dns地址。

 

2.5.2 测试namespace域名互通

1.8.7小节已经在默认namespace：default中创建好了my-nginx，现在我们新建一个namespace：online，并创建online-nginx服务

1、创建namespace

kubectl create namespace online

2、部署online-nginx

cat >online-nginx.yaml <<EOF
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: online-nginx
  namespace: online
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      k8s-app: online-nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s-app: online-nginx
    spec:
      containers:
      - name: online-nginx
        image: nginx:1.9
        ports:
        - containerPort: 80
EOF

kubectl create -f online-nginx.yaml

kubectl expose deploy online-nginx -n online

 

3、运行curl工具测试

kubectl run curl --image=radial/busyboxplus:curl --namespace="online" --restart=Never --rm -it

nslookup kubernetes.default

curl my-nginx.default

curl online-nginx

说明：也可以指定namespace，访问之前的my-nginx域名地址，也可以访问同一namespace的pod。说明在不同的namespace上是互通的。

 

 

2.6 访问容器报错解决

[root@centos7 ~]# kubectl get pods

NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE

nginx-dbddb74b8-s7lp5   1/1     Running   1          22h

nginx-dbddb74b8-znxz5   1/1     Running   1          22h

 

如下发现执行查看资源报错，不能进入容器。报错：

[root@centos7 ~]# kubectl exec -it nginx-dbddb74b8-s7lp5 sh

error: unable to upgrade connection: Forbidden (user=system:anonymous, verb=create, resource=nodes, subresource=proxy)

原因：2.7.4中kubelet.config定义了：没有进行身份验证方法的对kubelet的HTTPS端点的请求将被视为匿名请求，并提供用户名system:anonymous 和组system:unauthenticated。所以提示anonymous用户没有权限。

 

解决（官方推荐）：启动apiserver时指定admin账户证书授权

1）配置 kube-apiserver

vim /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver

--kubelet-client-certificate=/opt/kubernetes/ssl/admin.pem \
--kubelet-client-key=/opt/kubernetes/ssl/admin-key.pem \

#重启 kube-apiserver

systemctl daemon-reload && systemctl restart kube-apiserver && systemctl status kube-apiserver

 

2）配置kubelet，从master复制apiserver中的ca证书到node上

vim /opt/kubernetes/cfg/kubelet

--client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \

#重启 kube-apiserver

systemctl daemon-reload && systemctl restart kubelet && systemctl status kubelet

 

三、部署高可用Ingress

3.1 Ingress简介

3.1.1需求

coredns是实现pods之间通过域名访问，如果外部需要访问service服务，需访问对应的NodeIP:Port。但是由于NodePort需要指定宿主机端口，一旦服务多起来，多个端口就难以管理。那么，这种情况下，使用Ingress暴露服务更加合适。

 

3.1.2 Ingress组件说明

使用Ingress时一般会有三个组件：反向代理负载均衡器、Ingress Controller、Ingress

1、反向代理负载均衡器

反向代理负载均衡器很简单，说白了就是 nginx、apache 等中间件，新版k8s已经将Nginx与Ingress Controller合并为一个组件，所以Nginx无需单独部署，只需要部署Ingress Controller即可。在集群中反向代理负载均衡器可以自由部署，可以使用 Replication Controller、Deployment、DaemonSet 等等方式

2、Ingress Controller

Ingress Controller 实质上可以理解为是个监视器，Ingress Controller 通过不断地跟 kubernetes API 打交道，实时的感知后端 service、pod 等变化，比如新增和减少 pod，service 增加与减少等；当得到这些变化信息后，Ingress Controller 再结合下文的 Ingress 生成配置，然后更新反向代理负载均衡器，并刷新其配置，达到服务发现的作用

3、Ingress

Ingress 简单理解就是个规则定义；比如说某个域名对应某个 service，即当某个域名的请求进来时转发给某个 service;这个规则将与 Ingress Controller 结合，然后 Ingress Controller 将其动态写入到负载均衡器配置中，从而实现整体的服务发现和负载均衡

整体关系如下图所示：

 

从上图中可以很清晰的看到，实际上请求进来还是被负载均衡器拦截，比如 nginx，然后 Ingress Controller 通过跟 Ingress 交互得知某个域名对应哪个 service，再通过跟 kubernetes API 交互得知 service 地址等信息；综合以后生成配置文件实时写入负载均衡器，然后负载均衡器 reload 该规则便可实现服务发现，即动态映射。

 

3.1.3 Nginx-Ingress工作原理

ingress controller通过和kubernetes api交互，动态的去感知集群中ingress规则变化；然后读取它，按照自定义的规则，规则就是写明了哪个域名对应哪个service，生成一段nginx配置；再写到nginx-ingress-control的pod里，这个Ingress controller的pod里运行着一个Nginx服务，控制器会把生成的nginx配置写入/etc/nginx.conf文件中；然后reload一下使配置生效。以此达到域名分配置和动态更新的问题。

 

说明：基于nginx服务的ingress controller根据不同的开发公司，又分为：

k8s社区的ingres-nginx（https://github.com/kubernetes/ingress-nginx）

nginx公司的nginx-ingress（https://github.com/nginxinc/kubernetes-ingress）

 

3.2.4 Ingress Controller高可用架构

作为集群流量接入层，Ingress Controller的高可用性显得尤为重要，高可用性首先要解决的就是单点故障问题，一般常用的是采用多副本部署的方式，我们在Kubernetes集群中部署高可用Ingress Controller接入层同样采用多节点部署架构，同时由于Ingress作为集群流量接入口，建议采用独占Ingress节点的方式，以避免业务应用与Ingress服务发生资源争抢。

 

如上述部署架构图，由多个独占Ingress实例组成统一接入层承载集群入口流量，同时可依据后端业务流量水平扩缩容Ingress节点。当然如果您前期的集群规模并不大，也可以采用将Ingress服务与业务应用混部的方式，但建议进行资源限制和隔离。

 

3.2 部署高可用Ingress

ingress的高可用的话，要可以通过把nginx-ingress-controller运行到指定添加标签的几个node节点上，然后再把这几个node节点加入到LB中，然后对应的域名解析到该LB即可实现ingress的高可用。（注意：添加标签的节点数量要大于等于集群Pod副本数，从而避免多个Pod运行在同一个节点上。不建议将Ingress服务部署到master节点上，尽量选择worker节点添加标签。）

以下无特殊说明，都在master1上操作，参考：https://www.cnblogs.com/terrycy/p/10048165.html

3.2.1 给node添加标签

我这里在2个node上安装nginx-ingress-controller，只需给这两个node添加标签

kubectl label node k8snode1 ingresscontroller=true

kubectl label node k8snode2 ingresscontroller=true

#查看标签

kubectl get nodes --show-labels

 

附： 

#删除标签

kubectl label node k8snode1 ingresscontroller-

#更新标签

kubectl label node k8snode1 ingresscontroller=false --overwrite

  

3.2.2 下载yaml部署文件

下载地址：https://github.com/kubernetes/ingress-nginx/tree/master/deploy，有如下几个yaml文件，我们只需要下载mandatory.yaml文件即可，它包含了其余4个文件的内容。

mkdir /opt/ingress && cd /opt/ingress/

wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/ingress-nginx/master/deploy/mandatory.yaml

 

3.2.3 修改yaml文件

1、修改Deployment为DaemonSet，并注释掉副本数

kind: DaemonSet
  #replicas: 1

说明：默认kind: Deployment，replicas: 1，即在1个节点上启动1个ingress-nginx controller Pod，所以需要修成DaemonSet，即为每一个节点都启动一个pod。

DaemonSet和Deployment区别：Deployment 部署的副本 Pod 会分布在各个 Node 上，每个 Node 都可能运行好几个副本。DaemonSet 的不同之处在于：每个 Node 上最多只能运行一个副本。

 

2、启用hostNetwork网络，并指定运行节点

hostNetwork暴露ingress-nginx controller的相关业务端口到主机，这样node节点主机所在网络的其他主机，都可以通过该端口访问到此应用程序。

nodeSelector指定之前添加ingresscontroller=true标签的node

      hostNetwork: true
      nodeSelector:
        ingresscontroller: 'true'

 

3、修改镜像地址，默认的镜像地址下载了几个小时都没下载好

registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/nginx-ingress-controller:0.24.1

可提前在node上下载镜像

 

3.2.4 部署ingress

#部署

kubectl create -f mandatory.yaml

#查看ingress-controller

kubectl get ds -n ingress-nginx

kubectl get pods -n ingress-nginx -o wide

 

踩坑：pod无法创建，并且create的时候也没有任何错误。

参考网上文章：https://www.liuyalei.top/1455.html 后，有提示报错：Error creating: pods "nginx-ingress-controller-565dfd6dff-g977n" is forbidden: SecurityContext.RunAsUser is forbidden

解决：需要对准入控制器进行修改，取消SecurityContextDeny 的enable就行，然后重启apiserver：

vim /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver

--enable-admission-plugins=NamespaceLifecycle,LimitRanger,ServiceAccount,ResourceQuota,NodeRestriction \

#重启 kube-apiserver

systemctl daemon-reload && systemctl restart kube-apiserver && systemctl status kube-apiserver

 

3.3 验证功能

3.3.1 创建测试用pod和server

vim nginx-static.yaml

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-static
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-static
  labels:
    name: nginx-static
spec:
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
       name: nginx-static
    spec:
      containers:
       - name: nginx-static
         image: nginx:latest
         volumeMounts:
          - mountPath: /etc/localtime
            name: vol-localtime
            readOnly: true

         ports:
          - containerPort: 80
      volumes:
         - name: vol-localtime
           hostPath:
            path: /etc/localtime
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-static
  labels:
   name: nginx-static
spec:
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
    name: http
  selector:
    name: nginx-static

#创建

kubectl create -f nginx-static.yaml

#查看服务和pod

可以看到部署到了k8smaster2（172.31.50.101）上

 

3.3.2 配置ingress

vim nginx-static-ingress.yaml

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: submodule-checker-ingress
spec:
  rules:
  - host: nginx.weave.pub
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: nginx-static
          servicePort: 80

#应用ingress规则

kubectl create -f nginx-static-ingress.yaml 

#查看ingress规则

kubectl get ingress -o wide

 

3.3.3 访问

在其他端访问，需要修改hosts文件，比如修改master1的hosts，给ingress服务端的IP，指定到自定义的域名。

172.31.55.50 k8snode3 nginx.weave.pub

 #测试能否解析

curl nginx.weave.pub

 

访问报错：504 Gateway time out，这是因为nginx连接时间超时，默认是60s，设置大一点。

参考：https://github.com/kubernetes/ingress-nginx/issues/2007

解决：修改nginx-static-ingress.yaml文件，添加标红处：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: submodule-checker-ingress
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: "nginx"
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-connect-timeout: "14400"
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-send-timeout: "14400"
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-read-timeout: "14400"
spec:
  rules:
  - host: nginx.weave.pub
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: nginx-static
          servicePort: 80

重新应用 

kubectl apply -f nginx-static-ingress.yaml

  

3.4 总结

1、在实际应用场景，常常会把多个服务部署在不同的namespace，来达到隔离服务的目的，比如A服务部署在namespace-A，B服务部署在namespace-B。这种情况下，就需要声明Ingress-A、Ingress-B两个Ingress分别用于暴露A服务和B服务，且Ingress-A必须处于namespace-A，Ingress-B必须处于namespace-B。否则Controller无法正确解析Ingress的规则。

2、集群内可以声明多个Ingress和多个Ingress Controller，一个Ingress Controller可以监听多个Ingress，Ingress和其定义的服务必须处于同一namespace。

3、快速扩容，随着业务流量不断增长，集群规模不断扩大，只需要简单地通过打标的方式来快速扩容Ingress接入层；然后再把这几个node节点加入到lb中，然后对应的域名解析到该lb即可实现ingress的高可用。

 

 到这里ingress部署完成。

 

四、node增删

4.1 增加node方法

4.1.1 基本设置

执行 1.3.4-1.3.6 步骤

  

4.1.2 配置kubelet组件

执行1.7.3~1.7.7，1.8.3-1.8.4，1.8.7，2.4后，还需操作如下：

复制matser上/opt/kubernetes/ssl/ca.pem，到node相同目录

 

4.1.3 配置calico相关证书

复制matser上/opt/etcd/ssl/{ca.pem,server-key.pem,server.pem}，到node相同目录，并重命名node上的etcd证书名称（calico网络需要该证书）

cp ca.pem etcd-ca && cp server-key.pem etcd-key && cp server.pem etcd-cert

重启kubelet组件

systemctl daemon-reload && systemctl restart kubelet && systemctl status kubelet

systemctl daemon-reload && systemctl restart kube-proxy && systemctl status kube-proxy

 

4.1.4 测试calico网络正常

master节点新建测试文件

cat >> test-nginx.yaml <<EOF
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: test-nginx
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      k8s-app: test-nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s-app: test-nginx
    spec:
      nodeSelector:
        kubernetes.io/hostname: "k8snode3"
      containers:
      - name: test-nginx
        image: nginx:1.9
        ports:
        - containerPort: 80
EOF

#创建pod

kubectl create -f test-nginx.yaml

#创建服务

kubectl expose deploy test-nginx

#查看状态

kubectl get svc,pod --all-namespaces -o wide

 

如果异常，查看日志

kubectl describe pod/test-nginx-747548b77d-8cs65

报错： k8snode3  Failed create pod sandbox: rpc error: code = Unknown desc = [failed to set up sandbox container "360e03c13615b9ad0c1e6d9c7fca1b300311398c038ea6d6587d465fb956f250" network for pod "my-nginx-6ccc5d6cbd-q2v5w": NetworkPlugin cni failed to set up pod "my-nginx-6ccc5d6cbd-q2v5w_default" network: context deadline exceeded, failed to clean up sandbox container "360e03c13615b9ad0c1e6d9c7fca1b300311398c038ea6d6587d465fb956f250" network for pod "my-nginx-6ccc5d6cbd-q2v5w": NetworkPlugin cni failed to teardown pod "my-nginx-6ccc5d6cbd-q2v5w_default" network: context deadline exceeded]

解决：重启该node节点可解决。

 

4.1.5 测试coredns正常

kubectl run curl --image=radial/busyboxplus:curl --restart=Never --rm -it

curl test-nginx.default

 

4.1.6 测试ingress正常

vim test-nginx-ingress.yaml

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: test-checker-ingress
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: "nginx"
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-connect-timeout: "14400"
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-send-timeout: "14400"
    nginx.ingress.kubernetes.io/proxy-read-timeout: "14400"
spec:
  rules:
  - host: test-nginx.weave.pub
    http:
      paths:
      - backend:
          serviceName: test-nginx
          servicePort: 80

kubectl apply -f test-nginx-ingress.yaml

然后curl测试下

  

4.2 删除node方法

kubectl get nodes

kubectl cordon k8s-node1    #设置不可调度

kubectl drain k8snode1 --ignore-daemonsets --delete-local-data      #驱离pod到其他节点

kubectl get pod --all-namespaces -o wide |grep k8snode1      #查看是否还有pod

kubectl delete node k8snode1    #删除节点

 

4.3 Node隔离与恢复

在硬件升级、硬件维护的情况下，我们需要将某些Node进行隔离，脱离k8s的调度范围。k8s提供了一套机制，既可以将Node纳入调度范围，也可以将Node脱离调度范围。

kubectl cordon k8s-node1    #将k8s-node1节点设置为不可调度模式

kubectl drain k8s-node1     #将当前运行在k8s-node1节点上的容器驱离

kubectl uncordon k8s-node1  #执行完维护后，将节点重新加入调度

  

4.4 删除顽固namespace

检查该namespace下是否还有资源：kubectl get all --namespace=ingress-nginx

删除资源：kubectl delete pods --grace-period=0 --force

然后编辑namespace：kubectl edit ns ingress-nginx

注释掉finalizers部分，保存即会删除该ns

再次查看已被删除：kubectl get ns

 

转载于:https://www.cnblogs.com/weavepub/p/10939381.html