使用rancher rke2配置高可用k8s集群

1. 前言

1.1 官方介绍

RKE2 结合了 RKE1.x 版本（以下简称 RKE1）和 K3s 的优点和特性。

从 K3s 中，它继承了可用性、易操作性和部署模式。

从 RKE1 来看，它继承了与上游 Kubernetes 的紧密一致性。在一些地方，K3s 与上游的 Kubernetes 有分歧，以便为边缘部署进行优化，但 RKE1 和 RKE2 可以与上游保持密切一致。

重要的是，RKE2 不像 RKE1 那样依赖 Docker。RKE1 利用 Docker 来部署和管理控制平面组件以及 Kubernetes 的容器运行时间。RKE2 将控制平面组件作为静态 pod 启动，由 kubelet 管理。嵌入的容器运行时是 containerd。

rke2高可用集群架构

1.2 说明

感觉RKE2对比RKE1，主要是不需要再安装docker，在部署的时候会自动下载containerd，管理方式完全不一样了。

2. 主机环境准备

本次部署使用3台centos7主机进行，具体配置如下

主机名	IP地址	系统	内核参数	配置信息
k8s-rke2-worker01	172.16.0.101	CentOS 7.9 x64	3.10.0-1160.36.2.el7.x86_64	4核8G
k8s-rke2-worker02	172.16.0.102	CentOS 7.9 x64	3.10.0-1160.36.2.el7.x86_64	4核8G
k8s-rke2-worker03	172.16.0.103	CentOS 7.9 x64	3.10.0-1160.36.2.el7.x86_64	4核8G

主机配置主要进行下面的设置：

1. 主机名修改，dns设置，磁盘格式化，LVM分区
2. 安装常用软件包
3. 系统参数常见优化
4. 安全设置：关闭selinux，设置iptables规则或者先关闭firewalld服务
5. 网络优化与防火墙设置

2.1 主机初始化

磁盘格式化，LVM分区，这些就不再写了。有大量的参考文档。

主机名修改，配置hosts

hostnamectl set-hostname k8s-rke2-worker01

cat >> /etc/hosts << EOF
172.16.0.101 k8s-rke2-worker01
172.16.0.102 k8s-rke2-worker02
172.16.0.103 k8s-rke2-worker03
EOF

1. 常用软件包安装

yum -y install epel-release
# 下面软件包根据需要进行安装配置即可
yum -y install lrzsz vim gcc glibc openssl openssl-devel net-tools http-tools wget curl  yum-utils telnet
# 更新一下软件包版本和内核版本
yum -y update  

2. 关闭swap分区

swapoff -a

修改/etc/fstab配置文件，把swap分区挂载的那一行注释掉

2.3 系统参数设置

参考：https://docs.rancher.cn/docs/rancher2/best-practices/optimize/os/_index

echo "
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1
net.ipv4.ip_forward=1
net.ipv4.conf.all.forwarding=1
net.ipv4.neigh.default.gc_thresh1=4096
net.ipv4.neigh.default.gc_thresh2=6144
net.ipv4.neigh.default.gc_thresh3=8192
net.ipv4.neigh.default.gc_interval=60
net.ipv4.neigh.default.gc_stale_time=120

# 参考 https://github.com/prometheus/node_exporter#disabled-by-default
kernel.perf_event_paranoid=-1

#sysctls for k8s node config
net.ipv4.tcp_slow_start_after_idle=0
net.core.rmem_max=16777216
fs.inotify.max_user_watches=524288
kernel.softlockup_all_cpu_backtrace=1

kernel.softlockup_panic=0

kernel.watchdog_thresh=30
fs.file-max=2097152
fs.inotify.max_user_instances=8192
fs.inotify.max_queued_events=16384
vm.max_map_count=262144
fs.may_detach_mounts=1
net.core.netdev_max_backlog=16384
net.ipv4.tcp_wmem=4096 12582912 16777216
net.core.wmem_max=16777216
net.core.somaxconn=32768
net.ipv4.ip_forward=1
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog=8096
net.ipv4.tcp_rmem=4096 12582912 16777216

net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
net.ipv6.conf.default.disable_ipv6=1
net.ipv6.conf.lo.disable_ipv6=1

kernel.yama.ptrace_scope=0
vm.swappiness=0

# 可以控制core文件的文件名中是否添加pid作为扩展。
kernel.core_uses_pid=1

# Do not accept source routing
net.ipv4.conf.default.accept_source_route=0
net.ipv4.conf.all.accept_source_route=0

# Promote secondary addresses when the primary address is removed
net.ipv4.conf.default.promote_secondaries=1
net.ipv4.conf.all.promote_secondaries=1

# Enable hard and soft link protection
fs.protected_hardlinks=1
fs.protected_symlinks=1

# 源路由验证
# see details in https://help.aliyun.com/knowledge_detail/39428.html
net.ipv4.conf.all.rp_filter=0
net.ipv4.conf.default.rp_filter=0
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_announce=2
net.ipv4.conf.all.arp_announce=2

# see details in https://help.aliyun.com/knowledge_detail/41334.html
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets=5000
net.ipv4.tcp_syncookies=1
net.ipv4.tcp_fin_timeout=30
net.ipv4.tcp_synack_retries=2
kernel.sysrq=1

" >> /etc/sysctl.conf

cat >> /etc/security/limits.conf <<EOF
* soft nofile 65535
* hard nofile 65536
EOF

使内核参数生效执行

modprobe br_netfilter  # 要先执行这个命令，要不然会报错
sysctl -p

2.4 NetworkManager设置

注意：如果使用NetworkManager管理网络，需要进行如下配置

参考：https://docs.rancher.cn/docs/rke2/known_issues/_index/#networkmanager

systemctl status NetworkManager
cat >> /etc/NetworkManager/conf.d/rke2-canal.conf << EOF
[keyfile]
unmanaged-devices=interface-name:cali*;interface-name:flannel*
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl restart NetworkManager

2.5 防火墙规则

1. 关闭firewalld服务

参考：https://docs.rancher.cn/docs/rke2/known_issues/_index/#networkmanager

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
systemctl disable iptables
systemctl stop iptables

关闭firewalld服务之后，如果还想用防火墙规则，可以试试csf或者iptables进行规则管理。

2. 关闭selinux

getenforce
setenforce 0
sed -i 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g' /etc/selinux/config
getenforce

详细的安装要求，请参考：
https://docs.rancher.cn/docs/rke2/install/requirements/_index/

2.6 设置时间同步

安装ntp相关服务

yum -y install ntp
systemctl start ntpd  # 启动时钟同步服务
systemctl enable  ntpd # 设置开机启动
ntpq -p # 查看时钟同步状态

如果在局域网环境中有ntp时钟服务器，尽量用本地的

2.7 ipvs配置

由于ipvs已经加入到了内核的主干，所以为kube-proxy开启ipvs的前提需要加载以下的内核模块：
在所有的Kubernetes节点执行以下脚本:

cat > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules <<EOF
#!/bin/bash
modprobe -- ip_vs
modprobe -- ip_vs_rr
modprobe -- ip_vs_wrr
modprobe -- ip_vs_sh
modprobe -- nf_conntrack_ipv4
EOF

#执行脚本
chmod 755 /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules 
bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules 
lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4

上面脚本创建了/etc/sysconfig/modules/ipvs.modules文件，保证在节点重启后能自动加载所需模块。 使用

lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4

命令查看是否已经正确加载所需的内核模块。
接下来还需要确保各个节点上已经安装了ipset软件包。 为了便于查看ipvs的代理规则，最好安装一下管理工具ipvsadm。

yum install ipset ipvsadm -y

以上设置完成后，重启主机，确认所有配置都已经生效。

3. RKE2安装配置

设置一个 HA 集群需要以下步骤：

1. 配置一个固定的注册地址
2. 启动第一个 server 节点
3. 加入其他 server 节点
4. 加入 agent 节点

参考：https://docs.rancher.cn/docs/rke2/install/ha/_index/

由于主机有限，我们就把第一个启动的节点设置为注册地址，下面只进行2、3步骤。

3.1 下载安装

rke2版本信息：https://github.com/rancher/rke2/releases

使用国内镜像地址下载启动脚本

在每个节点都执行下面的脚本
参考：https://docs.rancher.cn/docs/rke2/install/install_options/install_options/_index#%E9%85%8D%E7%BD%AE-linux-%E5%AE%89%E8%A3%85%E8%84%9A%E6%9C%AC

wget https://rancher-mirror.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/rke2/install.sh
INSTALL_RKE2_CHANNEL=stable
INSTALL_RKE2_TYPE=server
# INSTALL_RKE2_VERSION=v1.24.4+rke2r1
/bin/bash install.sh

# 执行完之后执行命令，如下
# rke2 --version 
rke2 version v1.24.4+rke2r1 (749c87a7da6482dec999df44f25578486158b21d)
go version go1.18.1b7

上面主要是下载一些必要的安装包。

3.2 第一个节点启动，初始化

在第一个节点启动服务

systemctl start rke2-server
systemctl enable rke2-server
# 第一次启动可能会比较慢，因为要初始化、生成各种文件 
#查看第一次启动后生成的文件
ll /var/lib/rancher/rke2/
ll /var/lib/rancher/rke2/bin/
ll /etc/rancher/rke2/

这里的rke2.yaml 相当于admin.conf 谁拥有该文件就有rke2集群控制权

#查看node节点和pod启动情况
export KUBECONFIG=/etc/rancher/rke2/rke2.yaml
/var/lib/rancher/rke2/bin/kubectl get node
/var/lib/rancher/rke2/bin/kubectl get pod -A

在主节点1执行上述命令，等待集群启动完成后，pod全部正常，接着在该节点执行以下命令进行集群配置。

查看集群的唯一token

# cat /var/lib/rancher/rke2/server/node-token
K10b725b06fb6c540b67cd04599f1da77ec13ab9deda31b43049f4d4c186a9843ed::server:7023bb140ad16a51416cade94ba888a2

修改集群配置文件

vim /etc/rancher/rke2/config.yaml

### 以下为配置文件内容

server: https://172.16.0.101:9345
token: K10dc60faa953f87c5f2fb297a70e71b74fb9ea12394b783b468701c96bd9f895ca::server:052642972b201ee388ecb8bbf2ad8f27
tls-san:
   - 172.16.0.101
   - k8s-rke2-worker01

# 网络设置

# 节点设置
node-name: k8s-rke2-worker01
node-label: 
   - "role=master"
system-default-registry: "registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com"  #设置阿里云镜像地址，加速下载

# 设置etcd快照策略
etcd-snapshot-retention: 2            
etcd-snapshot-schedule-cron: '*/5 * * * *'
 
# 自定义垃圾回收机制，添加到所所节点 
kubelet-arg:
   - "eviction-hard=nodefs.available<1%,memory.available<10Mi"
   - "eviction-soft-grace-period=nodefs.available=30s,imagefs.available=30s"
   - "eviction-soft=nodefs.available<5%,imagefs.available<1%"
    
kube-controller-manager-extra-env:
   - "cluster-signing-cert-file=/etc/kubernetes/ssl/kube-ca.pem"
   - "cluster-signing-key-file=/etc/kubernetes/ssl/kube-ca-key.pem"

kube-apiserver-extra-env:
   # apiserver启用metadata.selfLink 字段，配置nfs存储要用到
   - "feature-gates='RemoveSelfLink=false'"

3.3 另外两个节点

另外两个节点参考节点1的配置文件，只需要修改node-name这个参数即可。其他配置项完全相同。

节点2

server: https://172.16.0.101:9345
token: K10dc60faa953f87c5f2fb297a70e71b74fb9ea12394b783b468701c96bd9f895ca::server:052642972b201ee388ecb8bbf2ad8f27
tls-san:
   - 172.16.0.101
   - k8s-rke2-worker01

# 网络设置

# 节点设置
node-name: k8s-rke2-worker02
node-label:
   - "role=master"
system-default-registry: "registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com"  #设置阿里云镜像地址，加速下载

# 设置etcd快照策略
etcd-snapshot-retention: 2
etcd-snapshot-schedule-cron: '*/5 * * * *'

# 自定义垃圾回收机制，添加到所所节点 
kubelet-arg:
   - "eviction-hard=nodefs.available<1%,memory.available<10Mi"
   - "eviction-soft-grace-period=nodefs.available=30s,imagefs.available=30s"
   - "eviction-soft=nodefs.available<5%,imagefs.available<1%"

kube-controller-manager-extra-env:
   - "cluster-signing-cert-file=/etc/kubernetes/ssl/kube-ca.pem"
   - "cluster-signing-key-file=/etc/kubernetes/ssl/kube-ca-key.pem"

kube-apiserver-extra-env:
   # apiserver启用metadata.selfLink 字段
   - "feature-gates='RemoveSelfLink=false'"

节点3

server: https://172.16.0.101:9345
token: K10dc60faa953f87c5f2fb297a70e71b74fb9ea12394b783b468701c96bd9f895ca::server:052642972b201ee388ecb8bbf2ad8f27
tls-san:
   - 172.16.0.101
   - k8s-rke2-worker01

# 网络设置

# 节点设置
node-name: k8s-rke2-worker03
node-label:
   - "role=master"
system-default-registry: "registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com"  #设置阿里云镜像地址，加速下载

# 设置etcd快照策略
etcd-snapshot-retention: 2
etcd-snapshot-schedule-cron: '*/5 * * * *'

# 自定义垃圾回收机制，添加到所所节点 
kubelet-arg:
   - "eviction-hard=nodefs.available<1%,memory.available<10Mi"
   - "eviction-soft-grace-period=nodefs.available=30s,imagefs.available=30s"
   - "eviction-soft=nodefs.available<5%,imagefs.available<1%"

kube-controller-manager-extra-env:
   - "cluster-signing-cert-file=/etc/kubernetes/ssl/kube-ca.pem"
   - "cluster-signing-key-file=/etc/kubernetes/ssl/kube-ca-key.pem"

kube-apiserver-extra-env:
   # apiserver启用metadata.selfLink 字段
   - "feature-gates='RemoveSelfLink=false'"

添加好配置文件，在两个节点上启动rke2-server服务

systemctl daemon-reload
systemctl start rke2-server
systemctl enable rke2-server

systemctl status rke2-server -l

确定两个节点启动完毕后，切换到节点1，执行如下命令确认所有节点都加到了集群中。

mkdir ~/.kube/
# /etc/rancher/rke2/rke2.yaml这个配置文件相当于集群的钥匙，管理整个集群
cp /etc/rancher/rke2/rke2.yaml  ~/.kube/config
chmod 600 ~/.kube/config
kubectl get nodes -o wide
kubectl get cs 
kubectl get pods -A -o wide

配置直接使用相关命令，在三个节点中执行

# path设置
vi /etc/profile
export PATH=$PATH:/var/lib/rancher/rke2/bin
source /etc/profile

kubectl常用命令

# 查看集群节点信息
kubectl get nodes -o wide
# 查看集群组件健康状态
kubectl get cs
# 查看pods
kubectl get pods -A -o wide
# 查看服务
kubectl get svc -A -o wide

containerd设置

ln -s /var/lib/rancher/rke2/agent/etc/crictl.yaml /etc/crictl.yaml

设置后就不需要使用–runtime-endpoint参数来查看容器情况了

/var/lib/rancher/rke2/bin/crictl --runtime-endpoint=unix:///run/k3s/containerd/containerd.sock ps

3.4 crictl常用命令

crictl --help
crictl info
crictl ps
crictl images ls

参考：
https://blog.csdn.net/qq_39360187/article/details/123423928
https://blog.csdn.net/qq_32907195/article/details/120529037

4. rke2其它管理常用

4.1 升级

参考：https://docs.rancher.cn/docs/rke2/upgrade/basic_upgrade/_index

升级

# server 升级
curl -sfL https://rancher-mirror.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/rke2/install.sh | INSTALL_RKE2_MIRROR=cn INSTALL_RKE2_TYPE=server sh - 
# agent 升级
curl -sfL https://rancher-mirror.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/rke2/install.sh | INSTALL_RKE2_MIRROR=cn INSTALL_RKE2_TYPE=agent sh -

# 指定版本升级
#server
curl -sfL https://get.rke2.io | INSTALL_RKE2_VERSION=vx.y.z sh -
# worker 指定版升级
https://get.rke2.io | INSTALL_RKE2_TYPE="agent"   INSTALL_RKE2_VERSION=vx.y.z sh -

重启服务，生效

# Server 节点：
systemctl restart rke2-server

# Agent 节点：
systemctl restart rke2-agent

4.2 linux卸载

参考：https://docs.rancher.cn/docs/rke2/install/linux_uninstall/_index

/usr/bin/rke2-uninstall.sh

5. 总结

5.1 一些问题

1. rke2切换到containerd之后，crictl命令跟docker还是有些不同，需要一些熟悉过程，尤其是一些常用的管理命令，排错、查日志等等

2. 在部署中尝试了两次修改集群pod、service的cidr网络配置，发现并没有修改成功，在官方文件里面也没有例子，只有server配置里有这个参数。如果10.42.0./16和10.43.0./16网段与原有的网段有冲突，这也是一个隐患。实在不行，只能用其它集群部署工具进行集群部署了。
   参考：https://docs.rancher.cn/docs/rke2/install/install_options/server_config/_index

5.2 rke2部署完成之后nginx-ingress没有映射主机80、443端口的问题

参考：https://blog.csdn.net/xujiamin0022016/article/details/124648479

rke1部署完成之后，nginx-ingress用的是DaemonSet的方式进行部署，看了一下rke2也是相同的部署方式。本想在新部署的集群上部署rancher2.5，没想到找不到80、443端口。可能是一个bug，也可能是有其他考虑，但是确实不太方便。

解决办法：需要修改DaemonSet的配置，添加一个参数：hostNetwork: true

kubectl edit daemonset -n kube-system rke2-ingress-nginx-controller

# 如下
spec:
  hostNetwork: true

等pod重新部署后就可以看到80、443端口已经可以用了。主机的端口映射到了pod上。

这个问题，应该还可以在集群配置文件里面修改，但我没找到。或者是用helm来修改，但是会比较麻烦，还是直接改DaemonSet配置文件吧。

6. 参考

大熊哥哥的运维分享(20210608) - RKE2部署K8S集群方法以及常用功能整理
https://www.bilibili.com/video/av973516759/

使用rancher的rke2部署高可用的k8s集群
https://blog.csdn.net/weixin_47019045/article/details/126247486