kubernetes介绍、组件介绍，虚拟机部署k8s流程，超详细

kubernetes

kubernetes是什么

kubernetes 是一个开源的容器编排引擎

功能：自动化、大规模、可伸缩的管理部署容器化应用，让部署容器化的应用简单并且高效

--轻量级（golang语言开发，相比于mesos）

--开源

--弹性伸缩（根据需求扩容缩服务数量）

--负载均衡（自动创建负载均衡）

曾经的竞争对象：

docker swarm：中小型企业

apache mesos：推特

kubernetes:FNCF borg（Google）

brg工作原理

中心化服务

高可用：包含五个副本，共识算法下支持2次损坏

Paxos：持久化存储，键值对数据库，保存集群中的所有配置

scheduler：调度，分配任务（管理者角色）

工作节点：参与实际工作

Pod最小调度单位

Pod特性：

Pod初始化第一个启动的contianer是Pause

Pod 可以封装多个container（可以通过模块分割）

同一个Pod中的不同contianer间共享网络栈共享存储卷

逻辑上是Pod，实际上是多个容器

注意：pod使用同一网络栈，不能使用同一端口否则后一个服务无法启动

分类：自主式 Pod     控制器管理 Pod（可控，常用）

控制器管理的Pod

RC RS Deloyment ——支持无状态服务

statefulset——支持有状态的服务

稳定的存储

稳定的网络标识

有序扩容缩

DaemonSet 当前节点上有且只有一个Pod被运行（MFS zabbix适用）

Job DaemonSet（之前都是守护进程，这个是运行脚本，可以判断返回码是否为0）

控制器管理 Pod版本

ReplicationController 用来确保容器应用的副本数始终保持在用户定义的副本数，即如果有容器异常退出，会自动创建新的 Pod 来替代；而如果异常多出来的容器也会自动回收。

在新版本的 Kubernetes 中建议使用 ReplicaSet 来取代 ReplicationControlle

——保证期望，当服务数量不满足期望时，自动创建满足期望

ReplicaSet 跟 ReplicationController 没有本质的不同，只是名字不一样，并且 ReplicaSet 支持集合式的 selector

——rcplus版，支持子集运算（通过标签选择服务、容器）

虽然 ReplicaSet 可以独立使用，但一般还是建议使用 Deployment 来自动管理 ReplicaSet ，这样就无需担心跟其他机制的不兼容问题（比如 ReplicaSet 不支持 rolling-update 但 Deployment 支持）

——max版，设置容器资源最小值和最大值

容器是否能部署数据库目前还在争议！！！

能部署处于行业高呼声，很多软件正在保证有状态服务在容器中运行

有些服务必须每个节点都只有一个Pod

DaemonSet 确保全部（或者一些）Node 上运行一个 Pod 的副本。当有 Node 加入集群时，也会为他们新增一个 Pod 。当有 Node 从集群移除时，这些 Pod 也会被回收。删除 DaemonSet 将会删除它创建的所有 Pod

使用 DaemonSet 的一些典型用法：

  * 运行集群存储 daemon，例如在每个 Node 上运行 glusterd、ceph。

  * 在每个 Node 上运行日志收集 daemon，例如fluentd、logstash。

  * 在每个 Node 上运行监控 daemon，例如 Prometheus Node

Job 负责批处理任务，即仅执行一次的任务，它保证批处理任务的一个或多个 Pod 成功结束

可用作数据库备份

可用作定时备份

Cron Job 管理基于时间的 Job，即：

  * 在给定时间点只运行一次

  * 周期性地在给定时间点运行

补充：

apache

PHP php.so

nginx

PHP php-fpm（进程）

kubernetes组件、插件

kubernetes框架图

master端：

组件 Kubernetes API Server

本质是web服务器（无状态协议），通过连接ectd实现持久化

作为 Kubernetes 系统的入口，其封装了核心对象的增删改查操作，以 RESTful API 接口方式提供给外部客户和内部组件调用。维护的 REST 对象持久化到 Etcd 中存储

组件 etcd 键值对数据库（core os 公司开发）

算法：Raft共识算法（投票）

要求：master数量大于是1的奇数个

leader（领导者）、follower（跟随者）、cadidate（竞选者）

一个服务器只能有一个领导者，其余都是跟随者，当领导者挂了，开始竞争

存储单位：key-value

分布式存储：将数据存放在多台服务器上，保护数据的安全性

跨主机的通讯协议都是采用https协议

WAL：预写入日志（断电，可还原数据恢复）

组件 Kubernetes Scheduler

调度器，用户将下发请求到达api后scheduler负责分配给哪个Pod负责该任务

新建立的 Pod 进行节点 (node) 选择(即分配机器)，负责集群的资源调度。组件抽离，可以方便替换成其他调度器

node节点——工作节点

kubernetes使用O-CRI规范，docker使用CRI规范（容器引擎）

垫片：将kubernetes调用的O-CRI规范转换为CRI规范，就能直接调用docker容器

之前kubernetes维护，目前docker维护

组件 Controller Manager

RC，副本控制器（容器管家），管理Pod，Pod是最小的kubernetes管理单位

负责维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新等;

组件 Kubelet（上层和下层的中转站）

对接容器引擎CRI，创建容器，负责维护容器的生命周期，同时也负责 Volume（数据卷）（CSI容器存储接口，接口标准）和网络（CNI容器网络接口，接口标准）的管理；

组件 Kube-proxy

负责为 Service 提供 cluster 内部的服务发现和负载均衡

组件 Container runtime

负责镜像管理以及 Pod 和容器的真正运行（CRI）；

根据需求选择容器引擎，百分之九十从业人员使用docker

插件 CoreDNS

在集群内部提供内网的域名解析，目的：稳定网络标识

pod死亡重启后，ip地址会发生变化，DNS会自动解析到最新版本的pod上

插件 Ingress Controller

为 K8S 中的服务提供外网入口，为kubernetes提供了七层的代理，通过封装nginx提供七层代理

四层：并发量高，不支持主机域名的识别，只有一次tcp连接

七层：并发量低，支持主机域名的识别，有两次tcp连接

插件 Prometheus

为整个集群提供资源监控能力，云时代最主流的监控服务器（通过容器开启一个小web接口收集数据）

zabbix需要有agent端，放在容器中非常不便

插件 Dashboard

提供 B/S (浏览器/服务器)的访问体系，允许用户通过 web 进行集群管理及设置

插件 Federation

提供跨可用区的集群，提供不同数据中心的 K8S 集群的管理能力（只需要加标识即可）

插件 EFK

分布式收集日志工具

ELK    java开发（功能多）

EFK    golang开发（消耗资源小）

kubernetes安装

安装要求：

磁盘100GB以上

CPU分配2*2以上

内存3GB以上

yum能配置网络源可以通过虚拟nat模式或使用ikuai路由

虚拟机网段配置：

192.168.9.151	主节点  k8s-master01	别名m1
192.168.9.152	其余节点 k8s-node01	别名n1
192.168.9.153	其余节点 k8s-node02	别名n2

安装方式：

二进制版本的安装：https://cloudmessage.top/archives/2kubernetes%E5%AE%89%E8%A3%85md 后续

kubeadm：容器化的方案运行 Kubernetes   具备自愈性（Google镜像仓库，才https协议，证书有效期一年，需要改源码或者一年一更新）

UCLOUD

初始化系统

三台机器逐个设置系统主机名以及 Host 文件的相互解析

hostnamectl  set-hostname  k8s-master01

hostnamectl  set-hostname  k8s-node01

hostnamectl  set-hostname  k8s-node01

写入hosts文件

vim /etc/hosts

192.168.9.151 k8s-master01 m1 192.168.9.152 k8s-node01 n1 192.168.9.153 k8s-node02 n2

安装依赖包

yum install -y conntrack ntpdate ntp ipvsadm ipset  iptables curl sysstat libseccomp wget  vim net-tools git

设置防火墙为 Iptables 并设置空规则

systemctl  stop firewalld  &&  systemctl  disable firewalld

yum -y install iptables-services  &&  systemctl  start iptables  &&  systemctl  enable iptables  &&  iptables -F  &&  service iptables save

关闭 SELINUX以及交换分区

swapoff -a && sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab

setenforce 0 && sed -i 's/^SELINUX=.*/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config

组建时间同步服务器

——9.151主服务器

vim /etc/chrony.conf

取消注释，修改内容：

server ntp1.aliyun.com iburst server ntp2.aliyun.com iburst allow 192.168.9.0/24 local stratum 10

systemctl restart chronyd

date

systemctl enable chronyd

——9.152/9.153

vim /etc/chrony.conf

server 192.168.9.151 iburst

systemctl restart chronyd

date

systemctl enable chronyd

调整内核参数，对于 K8S

cat > kubernetes.conf < net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1 net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1 net.ipv4.ip_forward=1 net.ipv4.tcp_tw_recycle=0 vm.swappiness=0 # 禁止使用 swap 空间，只有当系统 OOM 时才允许使用它 vm.overcommit_memory=1 # 不检查物理内存是否够用 vm.panic_on_oom=0 # 开启 OOM         fs.inotify.max_user_instances=8192 fs.inotify.max_user_watches=1048576 fs.file-max=52706963 fs.nr_open=52706963 net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1 net.netfilter.nf_conntrack_max=2310720 EOF

cp kubernetes.conf  /etc/sysctl.d/kubernetes.conf

scp kubernetes.conf  root@n1:/etc/sysctl.d/kubernetes.conf

scp kubernetes.conf  root@n2:/etc/sysctl.d/kubernetes.conf

sysctl -p /etc/sysctl.d/kubernetes.conf

会有报错，正常

关闭系统不需要服务

systemctl stop postfix && systemctl disable postfix

设置 rsyslogd 和 systemd journald

日志会书写两份，只使用systemd journald进行日志管理

mkdir /var/log/journal mkdir /etc/systemd/journald.conf.d cat > /etc/systemd/journald.conf.d/99-prophet.conf < [Journal] # 持久化保存到磁盘 Storage=persistent # 压缩历史日志 Compress=yes SyncIntervalSec=5m RateLimitInterval=30s RateLimitBurst=1000 # 最大占用空间 10G SystemMaxUse=10G # 单日志文件最大 200M SystemMaxFileSize=200M # 日志保存时间 2 周 MaxRetentionSec=2week # 不将日志转发到 syslog ForwardToSyslog=no EOF

systemctl restart systemd-journald

升级系统内核为 4.44

系统自带的 3.10.x 内核存在一些 Bugs，导致运行的 Docker、Kubernetes 不稳定，例如： rpm -Uvh http://www.elrepo.org/elrepo-release-7.0-3.el7.elrepo.noarch.rpm

源放在国外，下载速度很慢！（使用本地已下载的）

方法1：网络下载

rpm -Uvh http://www.elrepo.org/elrepo-release-7.0-3.el7.elrepo.noarch.rpm

# 安装完成后检查 /boot/grub2/grub.cfg 中对应内核 menuentry 中是否包含 initrd16 配置，如果没有，再安装一次！

yum --enablerepo=elrepo-kernel install -y kernel-lt

方法2：本地上传kernel-lt-4.4.222-1.el7.elrepo.x86_64.rpm

yum -y install kernel-lt-4.4.222-1.el7.elrepo.x86_64.rpm

# 设置开机从新内核启动

grub2-set-default 'CentOS Linux (4.4.189-1.el7.elrepo.x86_64) 7 (Core)'

kubernetes部署

kube-proxy开启ipvs的前置条件

modprobe br_netfilter

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

chmod 755 /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4

安装 Docker 软件

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

yum-config-manager \   --add-repo \   http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

yum install -y docker-ce

创建 /etc/docker 目录

mkdir /etc/docker

配置 daemon.

cat > /etc/docker/daemon.json < {   "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],   "log-driver": "json-file",   "log-opts": {     "max-size": "100m"   },   "insecure-registries": ["harbor.hongfu.com"],   "registry-mirrors": [" https://kfp63jaj.mirror.aliyuncs.com"] } EOF

mkdir -p /etc/systemd/system/docker.service.d

重启docker服务

systemctl daemon-reload && systemctl restart docker && systemctl enable docker

关机重启使docker与系统紧密连接

安装 Kubeadm （主从配置）

cat < /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo [kubernetes] name=Kubernetes baseurl=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64 enabled=1 gpgcheck=0 repo_gpgcheck=0 gpgkey=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg EOF

yum -y  install  kubeadm-1.15.1 kubectl-1.15.1 kubelet-1.15.1

systemctl enable kubelet.service

初始化主节点（其余工作节点无需操作）

kubeadm config print init-defaults > kubeadm-config.yaml

vim kubeadm-config.yaml

逐条修改：

注意冒号后面一个空格

advertiseAddress: 192.168.9.151

  

kubernetesVersion: v1.15.1

serviceSubnet下对齐并添加

      podSubnet: "10.244.0.0/16"

最后添加：

--- apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1 kind: KubeProxyConfiguration featureGates:   SupportIPVSProxyMode: true mode: ipvs

因为无法连接谷歌，本地上传基础镜像：kubeadm-basic.images.tar.gz

tar -xvf kubeadm-basic.images.tar.gz

写一个自动导入脚本

vim load-images.sh

#!/bin/bash ls /root/kubeadm-basic.images > /tmp/image.cache for i in $( cat /tmp/image.cache ) do         docker load -i /root/kubeadm-basic.images/$i         echo $i done rm -rf /tmp/image.cache

chmod +x load-images.sh

./load-images.sh

master端：

kubeadm init --config=kubeadm-config.yaml --experimental-upload-certs | tee kubeadm-init.log

mkdir -p $HOME/.kube

sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config

sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

查看node节点

kubectl get node

加入主节点以及其余工作节点

本地上传基础镜像kubeadm-basic.images.tar.gz并解压

书写脚本并导入镜像

最后执行安装日志中的加入命令即可

slave端：

在主节点上查看次内容复制粘贴执行

优化主节点目录

上传本地flannel.tar.gz文件

mkdir /usr/local/kubernetes

mkdir /usr/local/kubernetes/install

mv kubeadm-config.yaml kubeadm-init.log /usr/local/kubernetes/install

mv flannel.tar.gz /usr/local/kubernetes

cd

部署网络（主从节点都需要操作）

/usr/local/kubernetes/flannel

scp flannel.tar root@n1:/root

scp flannel.tar root@n2:/root

分别导入镜像

docker load -i flannel.tar

主节点创建资源

kubectl create -f kube-flannel.yml

等待一会儿

kubectl get node

状态变为ready

日志文件信息

第一套证书存放目录：/etc/kubernetes/pki/——用于其余端与api之间的认证

第二套证书存放目录：/etc/kubernetes/pki/etcd/——用于api与etcd之间的认证

两套CA证书——服务器有两套（api s端-其余c端，etcd s端-api c端）

启动流程：

Linux > systemd >kubelet > /usr/local/kubernetes/mainfests/*