【云原生Kubernetes系列第三篇】二进制部署单节点Kubernetes（k8s）v1.20（不要因为别人都在交卷，自己就乱写答案）
文章目录
- 系列文章目录
- 前言
- 一、实验环境
- 二、操作系统初始化配置
- 三、部署 etcd 集群
-
- 3.1 准备签发证书环境
- 3.2 准备cfssl证书生成工具
- 3.3 生成Etcd证书
- 3.4 启动etcd服务
- 3.5 检查群集状态
- 四、部署 docker引擎
- 五、部署 Master 组件
-
- 5.1 准备软件包
- 5.2 创建用于生成CA证书、相关组件的证书和私钥的目录
- 5.3 上传kubernetes 压缩包
- 5.4 创建认证文件
- 5.5 开启apiserver服务
- 5.6 启动 scheduler 服务
- 5.7 启动 controller-manager 服务
- 5.8 其他
- 六、部署 Worker Node 组件
- 七、部署网络组件
- 八、部署 CoreDNS
- 九、部署 Dashboard
- 总结
-
- 1. 关于etcd
- 2. etcd 安装步骤
- 3. master组件安装过程
- 4. node组件安装过程
系列文章目录
即日起，更新云原生相关知识，喜欢的小伙伴可以给我点个三连喔
收录至专栏 云原生
【云原生Docker系列第一篇】Docker镜像管理
【云原生Docker系列第二篇】Docker容器管理
【云原生Docker系列第三篇】Docker网络模式
【云原生Docker系列第四篇】Docker Cgroups资源控制操作
【云原生Docker系列第五篇】Docker数据管理
【云原生Docker系列第六篇】基于docker创建镜像
【云原生Docker系列第七篇】浅谈镜像的分层原理
【云原生Docker系列第九篇】Docker-Compose 容器集群的快速编排
【云原生Docker系列项目实战第一篇】dockerfile+lnmp+workpress
【云原生Kubernetes系列第一篇】深入理解容器集群管理系统Kubernetes（k8s）
【云原生Kubernetes系列第二篇】Kubernetes（k8s）核心组件
前言
常见的K8S按照部署方式：
●Minikube
Minikube是一个工具，可以在本地快速运行一个单节点微型K8S，仅用于学习、预览K8S的一些特性使用。
部署地址：https://kubernetes.io/docs/setup/minikube
●Kubeadmin
Kubeadmin也是一个工具，提供kubeadm init和kubeadm join，用于快速部署K8S集群，相对简单。
https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm
●二进制安装部署
生产首选，从官方下载发行版的二进制包，手动部署每个组件和自签TLS证书，组成K8S集群，新手推荐。
https://github.com/kubernetes/kubernetes/releases
一、实验环境
| 主机 | IP地址 | 组件 |
|---|---|---|
| k8s集群master01 | 192.168.109.131 | kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler |
| k8s集群node01 | 192.168.109.132 | kubelet kube-proxy docker |
| k8s集群node02 | 192.168.109.133 | kubelet kube-proxy docker |
| etcd集群节点1 | 192.168.109.131 | etcd |
| etcd集群节点2 | 192.168.109.132 | etcd |
| etcd集群节点3 | 192.168.109.133 | etcd |
考虑到电脑性能，我将etcd部署在master和node节点上，并且我这边只搭建两个node节点
二、操作系统初始化配置
#关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X
#-X清除自定义的规则
#关闭selinux
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
#关闭swap
swapoff -a
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab
#根据规划设置主机名
hostnamectl set-hostname master01
hostnamectl set-hostname node01
hostnamectl set-hostname node02
#在master添加hosts
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.109.131 master01
192.168.109.132 node01
192.168.109.133 node02
EOF
#调整内核参数
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
#开启网桥模式，可将网桥的流量传递给iptables链
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
#关闭ipv6协议
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
net.ipv4.ip_forward=1
EOF
sysctl --system
#时间同步
yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com
三、部署 etcd 集群
etcd是Coreos团队于2013年6月发起的开源项目，它的目标是构建一个高可用的分布式键值（key-value）数据库。etcd内部采用rart协议作为致性算法，etcd是go语言编写的。
etcd作为服务发现系统，有以下的特点：
- 简单：安装配置简单，而且提供了HTTPAPI进行交互，使用也很简单安全：支持SSL证书验证
- 快速：单实例支持每秒2k+读操作
- 可靠：采用raft算法，实现分布式系统数据的可用性和一致性
etcd 目前默认使用2379端口提供HTTPAPI服务，2380端口和peer通信（这两个端口已经被IANA（互联网数字分配机构）官方预留给etcd）。
即etcd默认使用2379端口对外为客户端提供通讯，使用端口2380来进行服务器间内部通讯。
etcd在生产环境中一般推荐集群方式部著。由于etcd的leader选举机制，要求至少为3台或以上的奇数台。
3.1 准备签发证书环境
CFSSL是CloudFlare公司开源的一款PKI/TLS工具。CFSSL包含一个命令行工具和一个用于签名、验证和捆绑TLS证书的HTTPAPI服务。使用Go语言编写。
CFSSIL使用配置文件生成证书，因此自签之前，需要生成它识别的json格式的配置文件，CFSSL提供了方便的命令行生成配置文件。
CFSSL用来为etcd提供TLS证书，它支持签三种类型的证书：
- client 证书，服务端连接客户端时携带的证书，用于客户端验证服务端身份，如kube-apiserver 访问 etcd；
- server证书，客户端连接服务端时携带的证书，用于服务端验证客户端身份，如etcd对外提供服务；
- peer证书，相互之间连接时使用的证书，如etcd节点之间进行验证和通信。
这里为了方便全部都使用同一套证书认证，生产环境中一般不这样使用。
3.2 准备cfssl证书生成工具
在master01节点上操作
linux下载两种方式：
wget 源URL地址 [-o 指定路径]
curl -L 源URL地址 -o 指定路径
#准备cfssl证书生成工具
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssl
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssljson
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssl-certinfo
#也可以下载好上传上去
chmod +x /usr/local/bin/cfssl*
cfssl：#证书签发的工具命令
cfssljson：#将cfss1生成的证书（json格式）变为文件承载式证书
cfssl-certinfo：#验证证书的信息
cfssl-certinfo-cert <证书名称> #查看证书的信息
3.3 生成Etcd证书
mkdir /opt/k8s
cd /opt/k8s/
#上传 etcd-cert.sh 和 etcd.sh 到 /opt/k8s/ 目录中
chmod +x etcd-cert.sh etcd.sh
#创建用于生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥的目录
mkdir /opt/k8s/etcd-cert
mv etcd-cert.sh etcd-cert/
cd /opt/k8s/etcd-cert/
./etcd-cert.sh #生成了CA证书、etcd服务器证书以及私钥
etcd-cert.sh文件解读
#!/bin/bash
#配置证书生成策略，让 CA 软件知道颁发有什么功能的证书，生成用来签发其他组件证书的根证书
#可以定义多个项目，指定功能、日期等
cat > ca-config.json <<EOF
{
"signing": {
"default": {
"expiry": "87600h"
},
"profiles": {
"www": {
"expiry": "87600h",
"usages": [
"signing",
"key encipherment",
"server auth",
"client auth"
]
}
}
}
}
EOF
#ca-config.json：可以定义多个 profiles，分别指定不同的过期时间、使用场景等参数；
#后续在签名证书时会使用某个 profile；此实例只有一个 www 模板。
#expiry：指定了证书的有效期，87600h 为10年，如果用默认值一年的话，证书到期后集群会立即宕掉
#signing：表示该证书可用于签名其它证书；生成的 ca.pem 证书中 CA=TRUE；
#key encipherment：表示使用非对称密钥加密，如 RSA 加密；
#server auth：表示client可以用该 CA 对 server 提供的证书进行验证；
#client auth：表示server可以用该 CA 对 client 提供的证书进行验证；
#注意标点符号，最后一个字段一般是没有逗号的。
#-----------------------
#生成CA证书和私钥（根证书和私钥）
#特别说明： cfssl和openssl有一些区别，openssl需要先生成私钥，然后用私钥生成请求文件，最后生成签名的证书和私钥等，但是cfssl可以直接得到请求文件。
cat > ca-csr.json <<EOF
{
"CN": "etcd",
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"L": "Beijing",
"ST": "Beijing"
}
]
}
EOF
#CN：Common Name，浏览器使用该字段验证网站或机构是否合法，一般写的是域名
#key：指定了加密算法，一般使用rsa（size：2048）
#C：Country，国家
#ST：State，州，省
#L：Locality，地区,城市
#O: Organization Name，组织名称，公司名称
#OU: Organization Unit Name，组织单位名称，公司部门
cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca
#生成的文件：
#ca-key.pem：根证书私钥
#ca.pem：根证书
#ca.csr：根证书签发请求文件
#cfssl gencert -initca ：使用 CSRJSON 文件生成生成新的证书和私钥。如果不添加管道符号，会直接把所有证书内容输出到屏幕。
#注意：CSRJSON 文件用的是相对路径，所以 cfssl 的时候需要 csr 文件的路径下执行，也可以指定为绝对路径。
#cfssljson 将 cfssl 生成的证书（json格式）变为文件承载式证书，-bare 用于命名生成的证书文件。
#-----------------------
#生成 etcd 服务器证书和私钥
cat > server-csr.json <<EOF
{
"CN": "etcd",
"hosts": [
"192.168.109.131",
"192.168.109.132",
"192.168.109.133"
],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"L": "BeiJing",
"ST": "BeiJing"
}
]
}
EOF
#hosts：将所有 etcd 集群节点添加到 host 列表，需要指定所有 etcd 集群的节点 ip 或主机名不能使用网段，新增 etcd 服务器需要重新签发证书。
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=www server-csr.json | cfssljson -bare server
#生成的文件：
#server.csr：服务器的证书请求文件
#server-key.pem：服务器的私钥
#server.pem：服务器的数字签名证书
#-config：引用证书生成策略文件 ca-config.json
#-profile：指定证书生成策略文件中的的使用场景，比如 ca-config.json 中的 www
3.4 启动etcd服务
#上传 etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s 目录中，启动etcd服务
cd /opt/k8s/
tar zxvf etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
mkdir -p /opt/etcd/{cfg,bin,ssl}
cd /opt/k8s/etcd-v3.4.9-linux-amd64/
#etcd相关的服务管理文件移动到bin目录下
mv etcd etcdctl /opt/etcd/bin/
#证书文件复制到ssl文件下
cp /opt/k8s/etcd-cert/*.pem /opt/etcd/ssl/
cd /opt/k8s/
./etcd.sh etcd01 192.168.109.131 etcd02=https://192.168.109.132:2380,etcd03=https://192.168.109.133:2380
etcd.sh文件解读
#!/bin/bash
#创建etcd配置文件/opt/etcd/cfg/etcd
ETCD_NAME=$1
ETCD_IP=$2
ETCD_CLUSTER=$3
WORK_DIR=/opt/etcd
cat > $WORK_DIR/cfg/etcd <<EOF
#[Member]
ETCD_NAME="${ETCD_NAME}"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://${ETCD_IP}:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://${ETCD_IP}:2379"
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://${ETCD_IP}:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://${ETCD_IP}:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://${ETCD_IP}:2380,${ETCD_CLUSTER}"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
EOF
#Member:成员配置
#ETCD_NAME：节点名称，集群中唯一。成员名字，集群中必须具备唯一性，如etcd01
#ETCD_DATA_DIR：数据目录。指定节点的数据存储目录，这些数据包括节点ID，集群ID，集群初始化配置，Snapshot文件，若未指定-wal-dir，还会存储WAL文件；如果不指定会用缺省目录
#ETCD_LISTEN_PEER_URLS：集群通信监听地址。用于监听其他member发送信息的地址。ip为全0代表监听本机所有接口
#ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS：客户端访问监听地址。用于监听etcd客户发送信息的地址。ip为全0代表监听本机所有接口
#Clustering：集群配置
#ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS：集群通告地址。其他member使用，其他member通过该地址与本member交互信息。一定要保证从其他member能可访问该地址。静态配置方式下，该参数的value一定要同时在--initial-cluster参数中存在
#ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS：客户端通告地址。etcd客户端使用，客户端通过该地址与本member交互信息。一定要保证从客户侧能可访问该地址
#ETCD_INITIAL_CLUSTER：集群节点地址。本member使用。描述集群中所有节点的信息，本member根据此信息去联系其他member
#ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN：集群Token。用于区分不同集群。本地如有多个集群要设为不同
#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。
#创建etcd.service服务管理文件
cat > /usr/lib/systemd/system/etcd.service <<EOF
[Unit]
Description=Etcd Server
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target
[Service]
Type=notify
EnvironmentFile=${WORK_DIR}/cfg/etcd
ExecStart=${WORK_DIR}/bin/etcd \
--cert-file=${WORK_DIR}/ssl/server.pem \
--key-file=${WORK_DIR}/ssl/server-key.pem \
--trusted-ca-file=${WORK_DIR}/ssl/ca.pem \
--peer-cert-file=${WORK_DIR}/ssl/server.pem \
--peer-key-file=${WORK_DIR}/ssl/server-key.pem \
--peer-trusted-ca-file=${WORK_DIR}/ssl/ca.pem \
--logger=zap \
--enable-v2
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF
#--enable-v2：开启 etcd v2 API 接口。当前 flannel 版本不支持 etcd v3 通信
#--logger=zap：使用 zap 日志框架。zap.Logger 是go语言中相对日志库中性能最高的
#--peer开头的配置项用于指定集群内部TLS相关证书（peer 证书），这里全部都使用同一套证书认证
#不带--peer开头的的参数是指定 etcd 服务器TLS相关证书（server 证书），这里全部都使用同一套证书认证
systemctl daemon-reload
systemctl enable etcd
systemctl restart etcd
#复制配置文件到其他节点
scp -r /opt/etcd/ [email protected]:/opt/
scp -r /opt/etcd/ [email protected]:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service [email protected]:/usr/lib/systemd/system/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service [email protected]:/usr/lib/systemd/system/
#在 node01 节点上操作
vim /opt/etcd/cfg/etcd
#[Member]
ETCD_NAME="etcd02" #修改
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.109.132:2380" #修改
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.109.132:2379" #修改
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.109.132:2380" #修改
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.109.132:2379" #修改
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01 192.168.109.131 etcd02=https://192.168.109.132:2380,etcd03=https://192.168.109.133:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
systemctl start etcd
systemctl enable etcd
systemctl status etcd
#在node02 节点上操作
vim /opt/etcd/cfg/etcd
#[Member]
ETCD_NAME="etcd03" #修改
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.109.133:2380" #修改
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.109.133:2379" #修改
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.109.133:2380" #修改
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.109.133:2379" #修改
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01 192.168.109.131 etcd02=https://192.168.109.132:2380,etcd03=https://192.168.109.133:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
systemctl start etcd
systemctl enable etcd
systemctl status etcd
systemctl daemon-reload
systemctl restart etcd.service
systemctl enable etcd.service
systemctl status etcd.service
3.5 检查群集状态
#检查etcd群集状态
#ETCDCTL_API=3表示v3版本的接口
cd /opt/etcd/ssl
#可查看到哪个是leader
ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints="https://192.168.109.131:2379,https://192.168.109.132:2379,https://192.168.109.133:2379" endpoint status --write-out=table
ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints="https://192.168.109.131:2379,https://192.168.109.132:2379,https://192.168.109.133:2379" endpoint health --write-out=table
#查看etcd集群成员列表
ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints="https://192.168.109.131:2379,https://192.168.109.132:2379,https://192.168.109.133:2379" --write-out=table member list
- –cert-file：识别HTTPS端使用SSL证书文件
- –key-file：使用此SSL密钥文件标识HTTPS客户端
- –ca-file：使用此CA证书验证启用https的服务器的证书
- –endpoints：集群中以逗号分隔的机器地址列表
- cluster-health：检查etcd集群的运行状况
四、部署 docker引擎
#所有 node 节点部署docker引擎
#如果想要让master节点也能创建pod，也可以安装docker
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io
systemctl start docker.service
systemctl enable docker.service
五、部署 Master 组件
在 master01 节点上操作
5.1 准备软件包
#上传 master.zip 和 k8s-cert.sh 到 /opt/k8s 目录中，解压 master.zip 压缩包
cd /opt/k8s/
unzip master.zip
chmod +x *.sh
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}
5.2 创建用于生成CA证书、相关组件的证书和私钥的目录
mkdir /opt/k8s/k8s-cert
mv /opt/k8s/k8s-cert.sh /opt/k8s/k8s-cert
cd /opt/k8s/k8s-cert/
./k8s-cert.sh
ls *pem
admin-key.pem apiserver-key.pem ca-key.pem kube-proxy-key.pem
admin.pem apiserver.pem ca.pem kube-proxy.pem
cp ca*pem apiserver*pem /opt/kubernetes/ssl/
k8s-cert.sh文件解读
#!/bin/bash
#配置证书生成策略，让 CA 软件知道颁发有什么功能的证书，生成用来签发其他组件证书的根证书
cat > ca-config.json <<EOF
{
"signing": {
"default": {
"expiry": "87600h"
},
"profiles": {
"kubernetes": {
"expiry": "87600h",
"usages": [
"signing",
"key encipherment",
"server auth",
"client auth"
]
}
}
}
}
EOF
#生成CA证书和私钥（根证书和私钥）
cat > ca-csr.json <<EOF
{
"CN": "kubernetes",
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"L": "Beijing",
"ST": "Beijing",
"O": "k8s",
"OU": "System"
}
]
}
EOF
cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -
#-----------------------
#生成 apiserver 的证书和私钥（apiserver和其它k8s组件通信使用）
#hosts中将所有可能作为 apiserver 的 ip 添加进去，后面 keepalived 使用的 VIP 也要加入
cat > apiserver-csr.json <<EOF
{
"CN": "kubernetes",
"hosts": [
"10.0.0.1",
"127.0.0.1",
"192.168.109.131", #master01
"192.168.109.134", #master02
"192.168.109.200", #vip，后面 keepalived 使用
"192.168.109.135", #load balancer01（master）
"192.168.109.137", #load balancer02（backup）
"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
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes apiserver-csr.json | cfssljson -bare apiserver
#-----------------------
#生成 kubectl 连接集群的证书和私钥，具有admin权限
cat > admin-csr.json <<EOF
{
"CN": "admin",
"hosts": [],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"L": "BeiJing",
"ST": "BeiJing",
"O": "system:masters",
"OU": "System"
}
]
}
EOF
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes admin-csr.json | cfssljson -bare admin
#-----------------------
#生成 kube-proxy 的证书和私钥
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
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy
5.3 上传kubernetes 压缩包
#上传 kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s/ 目录中，解压 kubernetes 压缩包
#下载地址:https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/release-1,20/CHANGELOG/CHANGELOG-1.20.md
#注:打开链接你会发现里面有很多包,下载一个server包就够了,包含了Master和Worker Node二进制文件.
cd /opt/k8s/
tar zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
#复制master组件的关键命令文件到kubernetes工作目录的bin子目录中
cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
cp kube-apiserver kubectl kube-controller-manager kube-scheduler /opt/kubernetes/bin/
ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/
5.4 创建认证文件
#创建 bootstrap token 认证文件，apiserver 启动时会调用，然后就相当于在集群内创建了一个这个用户，接下来就可以用 RBAC 给他授权
cd /opt/k8s/
vim token.sh
#!/bin/bash
#获取随机数前16个字节内容，以十六进制格式输出，并删除其中空格
BOOTSTRAP_TOKEN=$(head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' ')
#生成 token.csv 文件，按照 Token序列号,用户名,UID,用户组 的格式生成
cat > /opt/kubernetes/cfg/token.csv <<EOF
${BOOTSTRAP_TOKEN},kubelet-bootstrap,10001,"system:kubelet-bootstrap"
EOF
chmod +x token.sh
./token.sh
cat /opt/kubernetes/cfg/token.csv
5.5 开启apiserver服务
先启动apiserver才能启动scheduler和manager
cd /opt/k8s/
./apiserver.sh 192.168.109.131 https://192.168.109.131:2379,https://192.168.109.132:2379,https://192.168.109.133:2379
ps aux | grep kube-apiserver
netstat -natp | grep 6443 #安全端口6443用于接收HTTPS请求，用于基于Token文件或客户端证书等认证
apiserver.sh文件解读
#!/bin/bash
#创建 kube-apiserver 启动参数配置文件
MASTER_ADDRESS=$1
ETCD_SERVERS=$2
cat >/opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver <<EOF
KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--etcd-servers=${ETCD_SERVERS} \\
--bind-address=${MASTER_ADDRESS} \\
--secure-port=6443 \\
--advertise-address=${MASTER_ADDRESS} \\
--allow-privileged=true \\
--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 \\
--enable-admission-plugins=NamespaceLifecycle,LimitRanger,ServiceAccount,ResourceQuota,NodeRestriction \\
--authorization-mode=RBAC,Node \\
--enable-bootstrap-token-auth=true \\
--token-auth-file=/opt/kubernetes/cfg/token.csv \\
--service-node-port-range=30000-50000 \\
--kubelet-client-certificate=/opt/kubernetes/ssl/apiserver.pem \\
--kubelet-client-key=/opt/kubernetes/ssl/apiserver-key.pem \\
--tls-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/apiserver.pem \\
--tls-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/apiserver-key.pem \\
--client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--service-account-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \\
--service-account-issuer=api \\
--service-account-signing-key-file=/opt/kubernetes/ssl/apiserver-key.pem \\
--etcd-cafile=/opt/etcd/ssl/ca.pem \\
--etcd-certfile=/opt/etcd/ssl/server.pem \\
--etcd-keyfile=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \\
--requestheader-client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--proxy-client-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/apiserver.pem \\
--proxy-client-key-file=/opt/kubernetes/ssl/apiserver-key.pem \\
--requestheader-allowed-names=kubernetes \\
--requestheader-extra-headers-prefix=X-Remote-Extra- \\
--requestheader-group-headers=X-Remote-Group \\
--requestheader-username-headers=X-Remote-User \\
--enable-aggregator-routing=true \\
--audit-log-maxage=30 \\
--audit-log-maxbackup=3 \\
--audit-log-maxsize=100 \\
--audit-log-path=/opt/kubernetes/logs/k8s-audit.log"
EOF
#--logtostderr=true：启用日志。输出日志到标准错误控制台，不输出到文件
#--v=4：日志等级。指定输出日志的级别，v=4为调试级别详细输出
#--etcd-servers：etcd集群地址。指定etcd服务器列表（格式：//ip:port），逗号分隔
#--bind-address：监听地址。指定 HTTPS 安全接口的监听地址，默认值0.0.0.0
#--secure-port：https安全端口。指定 HTTPS 安全接口的监听端口，默认值6443
#--advertise-address：集群通告地址。通过该 ip 地址向集群其他节点公布 api server 的信息，必须能够被其他节点访问
#--allow-privileged=true：启用授权。允许拥有系统特权的容器运行，默认值false
#--service-cluster-ip-range：Service虚拟IP地址段。指定 Service Cluster IP 地址段
#--enable-admission-plugins：准入控制模块。kuberneres集群的准入控制机制，各控制模块以插件的形式依次生效，集群时必须包含ServiceAccount，运行在认证（Authentication）、授权（Authorization）之后，Admission Control是权限认证链上的最后一环， 对请求API资源对象进行修改和校验
#--authorization-mode：认证授权，启用RBAC授权和节点自管理。在安全端口使用RBAC,Node授权模式，未通过授权的请求拒绝，默认值AlwaysAllow。RBAC是用户通过角色与权限进行关联的模式；Node模式（节点授权）是一种特殊用途的授权模式，专门授权由kubelet发出的API请求，在进行认证时，先通过用户名、用户分组验证是否是集群中的Node节点，只有是Node节点的请求才能使用Node模式授权
#--enable-bootstrap-token-auth：启用TLS bootstrap机制。在apiserver上启用Bootstrap Token 认证
#--token-auth-file=/opt/kubernetes/cfg/token.csv：指定bootstrap token认证文件路径
#--service-node-port-range：指定 Service NodePort 的端口范围，默认值30000-32767
#–-kubelet-client-xxx：apiserver访问kubelet客户端证书
#--tls-xxx-file：apiserver https证书
#1.20版本必须加的参数：–-service-account-issuer，–-service-account-signing-key-file
#--etcd-xxxfile：连接Etcd集群证书
#–-audit-log-xxx：审计日志
#启动聚合层相关配置：–requestheader-client-ca-file，–proxy-client-cert-file，–proxy-client-key-file，–requestheader-allowed-names，–requestheader-extra-headers-prefix，–requestheader-group-headers，–requestheader-username-headers，–enable-aggregator-routing
#创建 kube-apiserver.service 服务管理文件
cat >/usr/lib/systemd/system/kube-apiserver.service <<EOF
[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
EOF
systemctl daemon-reload
systemctl enable kube-apiserver
systemctl restart kube-apiserver
5.6 启动 scheduler 服务
cd /opt/k8s/
./scheduler.sh
ps aux | grep kube-scheduler
5.7 启动 controller-manager 服务
./controller-manager.sh
ps aux | grep kube-controller-manager
controller-manager.sh文件解读
#!/bin/bash
##创建 kube-controller-manager 启动参数配置文件
MASTER_ADDRESS=$1
cat >/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager <<EOF
KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--leader-elect=true \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig \\
--bind-address=127.0.0.1 \\
--allocate-node-cidrs=true \\
--cluster-cidr=10.244.0.0/16 \\
--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 \\
--cluster-signing-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--cluster-signing-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \\
--root-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--service-account-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \\
--cluster-signing-duration=87600h0m0s"
EOF
#––leader-elect：当该组件启动多个时，自动选举（HA）
#-–kubeconfig：连接 apiserver 用的配置文件，用于识别 k8s 集群
#--cluster-signing-cert-file/–-cluster-signing-key-file：自动为kubelet颁发证书的CA，与apiserver保持一致。指定签名的CA机构根证书，用来签名为 TLS BootStrapping 创建的证书和私钥
#--root-ca-file：指定根CA证书文件路径，用来对 kube-apiserver 证书进行校验，指定该参数后，才会在 Pod 容器的 ServiceAccount 中放置该 CA 证书文件
#--experimental-cluster-signing-duration：设置为 TLS BootStrapping 签署的证书有效时间为10年，默认为1年
##生成kube-controller-manager证书
cd /opt/k8s/k8s-cert/
#创建证书请求文件
cat > kube-controller-manager-csr.json << EOF
{
"CN": "system:kube-controller-manager",
"hosts": [],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"L": "BeiJing",
"ST": "BeiJing",
"O": "system:masters",
"OU": "System"
}
]
}
EOF
#生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-controller-manager-csr.json | cfssljson -bare kube-controller-manager
#生成kubeconfig文件
KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://192.168.109.131:6443"
kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials kube-controller-manager \
--client-certificate=./kube-controller-manager.pem \
--client-key=./kube-controller-manager-key.pem \
--embed-certs=true \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \
--cluster=kubernetes \
--user=kube-controller-manager \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
##创建 kube-controller-manager.service 服务管理文件
cat >/usr/lib/systemd/system/kube-controller-manager.service <<EOF
[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
EOF
systemctl daemon-reload
systemctl enable kube-controller-manager
systemctl restart kube-controller-manager
5.8 其他
#生成kubectl连接集群的证书
./admin.sh
kubectl create clusterrolebinding cluster-system-anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous
#通过kubectl工具查看当前集群组件状态
kubectl get cs
NAME STATUS MESSAGE ERROR
controller-manager Healthy ok
scheduler Healthy ok
etcd-2 Healthy {"health":"true"}
etcd-1 Healthy {"health":"true"}
etcd-0 Healthy {"health":"true"}
#查看版本信息
kubectl version
六、部署 Worker Node 组件
在所有 node 节点上操作
#创建kubernetes工作目录
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}
#上传 node.zip 到 /opt 目录中，解压 node.zip 压缩包，获得kubelet.sh、proxy.sh
cd /opt/
unzip node.zip
chmod +x kubelet.sh proxy.sh
在 master01 节点上操作
#把 kubelet、kube-proxy 拷贝到 node 节点
cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
scp kubelet kube-proxy [email protected]:/opt/kubernetes/bin/
scp kubelet kube-proxy [email protected]:/opt/kubernetes/bin/
#上传 kubeconfig.sh 文件到 /opt/k8s/kubeconfig 目录中，生成 kubelet初次加入集群引导kubeconfig 文件和kube-proxy.kubeconfig文件
#kubeconfig文件包含集群参数(CA证书、APIServer地址),客户端参数(上面生成的证书和私钥),集群context上下文参数(集群名称、用户名).Kubenetes组件(如kubelet、kube-proxy)通过启动时指定不同的kubeconfig 文件可以切换到不同的集群,连接到apiserver.
mkdir /opt/k8s/kubeconfig
cd /opt/k8s/kubeconfig
chmod +x kubeconfig.sh
./kubeconfig.sh 192.168.109.131 /opt/k8s/k8s-cert/
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig [email protected]:/opt/kubernetes/cfg/
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig [email protected]:/opt/kubernetes/cfg/
#RBAC授权，使用户 kubelet-bootstrap 能够有权限发起 CSR 请求
kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap --clusterrole=system:node-bootstrapper --user=kubelet-bootstrap
#若执行失败，可先给kubect1绑定默认cluster-admin管理员集群角色，授权集群操作权限
kubectl create clusterrolebinding cluster-system-anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous
kubelet采用TLS Bootstrapping 机制，自动完成到kube-apiserver的注册，在node节点量较大或者后期自动扩容时非常有用。
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Kubernetes引入了TLS bootstraping 机制来自动颁发客户端证书，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。
kubelet首次启动通过加载bootstrap.kubeconfig 中的用户Token和apiserver CA证书发起首次CSR请求，这个Token 被预先内置在apiserver节点的token.csv中，其身份为kubelet-bootstrap用户和system:kubelet-bootstrap 用户组；想要首次CSR请求能成功（即不会被 apiserver 401拒绝），则需要先创建一个ClusterRoleBinding，将kubelet-bootstrap 用户和system:node-bootstrapper 内置ClusterRole 绑定（通过 kubectl get clusterroles可查询），使其能够发起CSR认证请求。
TLS bootstrapping 时的证书实际是由kube-controller-manager组件来签署的，也就是说证书有效期是kube-controller-manager组件控制的：kube-controller-manager组件提供了一个–experimental-cluster-signing-duration 参数来设置签署的证书有效时间：默认为8760h0m0s，将其改87600h0m0s，即10年后再进行TLS bootstrapping 签者证书即可。
也就是说kubelet 首次访问API Server时，是使用token做认证，通过后，Controller Manager会为kubelet生成一个证书，以后的访问都是用证书做认证了。
在 node01 节点上操作
#启动 kubelet 服务
cd /opt/
./kubelet.sh 192.168.109.132
ps aux | grep kubelet
在 master01 节点上操作，通过 CSR 请求
#检查到 node01 节点的 kubelet 发起的 CSR 请求，Pending 表示等待集群给该节点签发证书
kubectl get csr
NAME AGE SIGNERNAME REQUESTOR CONDITION
node-csr-PwcxPC8GIzv0kiKEeXPCFelWxBzasAI4bVwpxLga-wg 106s kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Pending
#通过 CSR 请求
kubectl certificate approve node-csr-PwcxPC8GIzv0kiKEeXPCFelWxBzasAI4bVwpxLga-wg
#Approved,Issued 表示已授权 CSR 请求并签发证书
kubectl get csr
NAME AGE SIGNERNAME REQUESTOR CONDITION
node-csr-PwcxPC8GIzv0kiKEeXPCFelWxBzasAI4bVwpxLga-wg 2m52s kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Approved
#查看节点，由于网络插件还没有部署，节点会没有准备就绪 NotReady
kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
192.168.109.132 NotReady <none> 108s v1.20.11
在 node01 节点上操作
#加载 ip_vs 模块
for i in $(ls /usr/lib/modules/$(uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs|grep -o "^[^.]*");do echo $i; /sbin/modinfo -F filename $i >/dev/null 2>&1 && /sbin/modprobe $i;done
#启动proxy服务
cd /opt/
./proxy.sh 192.168.109.132
ps aux | grep kube-proxy
node02做相同的操作
七、部署网络组件
在 所有node节点上操作
#上传 cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz 和 flannel.tar 到 /opt 目录中
cd /opt/
docker load -i flannel.tar #加载到本地，传到node2，也加载
mkdir -p /opt/cni/bin
tar zxvf cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz -C /opt/cni/bin
在 master01 节点上操作
cd /opt/k8s
kubectl apply -f kube-flannel.yml
kubectl get pods -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
kube-flannel-ds-hjtc7 1/1 Running 0 7s
kubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
192.168.80.11 Ready <none> 81m v1.20.11
#上传 kube-flannel.yml 文件到 /opt/k8s 目录中，部署 CNI 网络
#创建相关资源
[root@master01 k8s]# kubectl apply -f kube-flannel.yml
#查看指定命令空间
[root@master01 k8s]# kubectl get pods -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
kube-flannel-ds-5h4nl 1/1 Running 0 9s
kube-flannel-ds-cnjh8 1/1 Running 0 9s
#查看节点状态
[root@master01 k8s]# kubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
192.168.109.132 Ready <none> 22m v1.20.11
192.168.109.133 Ready <none> 12m v1.20.11
八、部署 CoreDNS
在所有 node 节点上操作
#上传 coredns.tar 到 /opt 目录中
cd /opt
docker load -i coredns.tar
在 master01 节点上操作
#上传 coredns.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中，部署 CoreDNS
cd /opt/k8s
kubectl apply -f coredns.yaml
kubectl get pods -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
coredns-6954c77b9b-knt7b 1/1 Running 0 10s
kube-flannel-ds-5h4nl 1/1 Running 0 5m28s
kube-flannel-ds-cnjh8 1/1 Running 0 5m28s
#DNS 解析测试
kubectl run -it --rm dns-test --image=busybox:1.28.4 sh
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
/ # nslookup kubernetes
Server: 10.0.0.2
Address 1: 10.0.0.2 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
Name: kubernetes
Address 1: 10.0.0.1 kubernetes.default.svc.cluster.local
九、部署 Dashboard
在node节点操作
#上传dashboard.tar和metrics-scraper.tar到opt
#加载
docker load -i dashboard.tar
docker load -i metrics-scraper.tar
#传送并加载
scp dashboard.tar metrics-scraper.tar 192.168.109.133:/opt
在 master01 节点上操作
#上传 recommended.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中
cd /opt/k8s
vim recommended.yaml
#默认Dashboard只能集群内部访问，修改Service为NodePort类型，暴露到外部：
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
labels:
k8s-app: kubernetes-dashboard
name: kubernetes-dashboard
namespace: kubernetes-dashboard
spec:
ports:
- port: 443
targetPort: 8443
nodePort: 30001 #添加
type: NodePort #添加
selector:
k8s-app: kubernetes-dashboard
#加载资源
kubectl apply -f recommended.yaml
#查看kubernetes-dashboard命名空间下的pod
kubectl get pods -n kubernetes-dashboard
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
dashboard-metrics-scraper-7b59f7d4df-w7cds 1/1 Running 0 10m
kubernetes-dashboard-74d688b6bc-9sjrv 1/1 Running 0 10m
#查看所有命令空间下的pod资源
kubectl get pods -A
NAMESPACE NAME READY STATUS RESTARTS AGE
kube-system coredns-6954c77b9b-knt7b 1/1 Running 1 3h51m
kube-system kube-flannel-ds-5h4nl 1/1 Running 1 3h56m
kube-system kube-flannel-ds-cnjh8 1/1 Running 1 3h56m
kubernetes-dashboard dashboard-metrics-scraper-7b59f7d4df-w7cds 1/1 Running 0 12m
kubernetes-dashboard kubernetes-dashboard-74d688b6bc-9sjrv 1/1 Running 0 12m
#创建service account并绑定默认cluster-admin管理员集群角色
kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kube-system
kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard-admin
#查看到登录需要的token
kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk '/dashboard-admin/{print $1}')
#查看kubernetes-dashboard运行在哪个节点ip上
kubectl get pods -A -o wide
NAMESPACE NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
kube-system coredns-6954c77b9b-knt7b 1/1 Running 1 3h52m 10.244.0.3 192.168.109.132 <none> <none>
kube-system kube-flannel-ds-5h4nl 1/1 Running 1 3h57m 192.168.109.133 192.168.109.133 <none> <none>
kube-system kube-flannel-ds-cnjh8 1/1 Running 1 3h57m 192.168.109.132 192.168.109.132 <none> <none>
kubernetes-dashboard dashboard-metrics-scraper-7b59f7d4df-w7cds 1/1 Running 0 14m 10.244.0.4 192.168.109.132 <none> <none>
kubernetes-dashboard kubernetes-dashboard-74d688b6bc-9sjrv 1/1 Running 0 14m 10.244.1.3 192.168.109.133 <none> <none>
#使用输出的token登录Dashboard
https://192.168.109.133:30001
总结
1. 关于etcd
-
etcd分布式键值对数据库，服务发现系统
-
go语言开发的使用raft一致性算法
-
集群时需3台或以上的奇数台组成
-
2379对外（客户端）通信的端口
-
2380对内（集群内部节点间）通信的端口
2. etcd 安装步骤
- 准备ca证书和私钥文件，使用ca签发服务端证书和私钥文件
- 使用ca证书、服务端证书和私钥文件加上etcd 集群配置文件去启动etcd 服务
- 复制etcd工作目录和服务管理文件到另外几个节点上，修改etcd集群配置文件并启动etcd服务使用
- v3版本的接口执行etcdctl+证书选项+（endpoint health I endpoint status I member list）查看etcd集群和节点状态
3. master组件安装过程
1.先安装apiserver
-
准备组件的相关证书和私钥文件
-
准备bootstrap token认证文件（给kubelet启动时签发证书时使用）
-
准备组件的启动配置文件
-
启动apiserver 服务端口号6443 https
2.再启动 controller-manager和scheduler
-
准备启动配置文件
-
准备证书和私钥文件生成kubeconfig文件（用于指定对接哪个apiserver，使用什么证书认证）
-
启动服务
3.检查集群组件状态
-
需要准备kubeconfig 文件把 kubectl加入到集群中（指定对接哪个apiserver，使用什么证书认证）
-
kubectl get cs
4. node组件安装过程
-
准备kubeconfig文件
-
启动kubelet，发送csr 请求证书
-
启动kube-proxy
-
安装CNI网络插件，实现pod跨主机的通信
-
安装CoreDNS插件，可以实现service名称解析到clusterIP
