K8Sv1.20 二进制部署
文章目录
- 1 常见的 K8S 按照部署方式
- 2 K8Sv1.20 二进制部署（单 Master 集群架构）
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- 2.1 所有操作系统初始化配置
- 2.2 部署 etcd 集群
- 2.3 部署 docker 引擎
- 2.4 部署 Master 组件
- 2.5 部署 Worker Node 组件
- 2.6 部署 CNI 网络组件（两种方法）
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- 2.6.1 部署 flannel
- 2.6.2 部署 Calico
- 2.7 部署 CoreDNS
- 3 K8Sv1.20 二进制部署（多 Master 集群架构）
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- 负载均衡部署
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- 部署 nginx 服务
- 部署 keepalived 服务
- 部署 Dashboard
- 总结
1 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
小结：Kubeadm 降低部署门槛，但屏蔽了很多细节，遇到问题很难排查。如果想更容易可控，推荐使用二进制包部署 Kubernetes 集群，虽然手动部署麻烦点，期间可以学习很多工作原理，也利于后期维护。
2 K8Sv1.20 二进制部署（单 Master 集群架构）
环境准备
k8s集群master01：192.168.16.16 kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler etcd
k8s集群node01：192.168.16.18 kubelet kube-proxy docker
k8s集群node02：192.168.16.20
etcd集群节点2：192.168.16.18
etcd集群节点3：192.168.16.20
2.1 所有操作系统初始化配置
1.关闭防火墙和 iptables、selinux 以及 swap
#关闭防火墙和iptables
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X
#关闭selinux
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config #永久性关闭
#关闭swap
swapoff -a #临时关闭
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab
2.根据规划设置主机名
hostnamectl set-hostname master01
hostnamectl set-hostname node01
hostnamectl set-hostname node02
su -
3.在 master 添加 hosts 并调整内核参数
#在master添加hosts
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.16.16 master01
192.168.16.18 node01
192.168.16.20 node02
EOF
#调整内核参数
-开启网桥模式，可将网桥的流量传递给iptables链,关闭ipv6协议
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 #一次性全部加载
#时间同步
yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com
crontab -e
*/30 * * * * /usr/sbin/ntpdate time.windows.com
crontab -l
2.2 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 raft 协议作为一致性算法，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 HTTP API 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 HTTP API 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署。由于 etcd 的 leader 选举机制，要求至少为 3 台或以上的奇数台。
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 HTTP API 服务。使用 Go 语言编写。
CFSSL 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。
这里全部都使用同一套证书认证。
在 master01 节点上操作
1.准备 cfssl 证书生成工具
wget 源URL地址 [-O 指定路径]
curl -L 源URL地址 -o 指定路径
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
#准备cfssl证书生成工具（这边下载好了，直接拖进去）
cd /usr/local/bin目录中
cfssl、cfssljson、cfssl-certinfo
chmod +x /usr/local/bin/cfssl*
--------------------------------------------------------
cfssl：证书签发的工具命令
cfssljson：将cfssl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
--------------------------------------------------------
2.准备 cfssl 证书生成工具和授权
#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
（先去etcd-cert.sh改ip地址，再运行这个脚本）
mkdir /opt/k8s/etcd-cert
mv etcd-cert.sh etcd-cert/
cd /opt/k8s/etcd-cert/
./etcd-cert.sh
----------------------------------------------
ls（查看，成功后会有如下文件）
ca-config.json ca-csr.json ca.pem server.csr server-key.pem
ca.csr ca-key.pem etcd-cert.sh server-csr.json server.pem
----------------------------------------------
#上传 etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s 目录中，启动etcd服务
https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.4.9/etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
cd /opt/k8s/
tar zxvf etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
#创建用于存放etcd配置文件，命令文件，证书的目录
mkdir -p /opt/etcd/{cfg,bin,ssl}
cd /opt/k8s/etcd-v3.4.9-linux-amd64/
mv etcd etcdctl /opt/etcd/bin/
cp /opt/k8s/etcd-cert/*.pem /opt/etcd/ssl/
#在master上运行etcd集群，进入卡住状态等待其他节点加入
cd /opt/k8s/
./etcd.sh etcd01 192.168.16.16 etcd02=https://192.168.16.18:2380,etcd03=https://192.168.16.20:2380
ps -ef | grep etcd
3.启动etcd服务，配置好后，传给2个node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
修改vim /opt/etcd/cfg/etcd （记得开启node的etcd服务）
```bash
vim /opt/etcd/cfg/etcd
#[Member]
ETCD_NAME="etcd02" #修改
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.16.18:2380" #修改
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.16.18:2379" #修改
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.16.18:2380" #修改
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.16.18:2379" #修改
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.16.16:2380,etcd02=https://192.168.16.18:2380,etcd03=https://192.168.16.20:2380"
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://192.168.16.20:2380" #修改
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.16.20:2379" #修改
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.16.20:2380" #修改
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.16.20:2379" #修改
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.16.16:2380,etcd02=https://192.168.16.18:2380,etcd03=https://192.168.16.20:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
systemctl start etcd
systemctl enable etcd
systemctl status etcd
4.检验：使用命令检测节点是否启动
#检查 etcd 群集状态
cd /opt/etcd/ssl #切换到/opt/etcd/ssl目录下
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://192.168.16.16:2379,https://192.168.16.18:2379,https://192.168.16.20:2379" 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://192.168.16.16:2379,https://192.168.16.18:2379,https://192.168.16.20:2379" --write-out=table member list
2.3 部署 docker 引擎
#所有 node 节点部署docker引擎
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
2.4 部署 Master 组件
在 master01 节点上操作
#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
#创建kubernetes工作目录
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}
#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 #生成CA证书、相关组件的证书和私钥
ls *pem
...........................
admin-key.pem apiserver-key.pem ca-key.pem kube-proxy-key.pem
admin.pem apiserver.pem ca.pem kube-proxy.pem
...........................
#复制CA证书、apiserver相关证书和私钥到kubernetes工作目录的ssl子目录中
cp ca*pem apiserver*pem /opt/kubernetes/ssl/
#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/
#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
#二进制文件、token、证书都准备好后，开启apiserver服务
cd /opt/k8s/
vim apiserver.sh
./apiserver.sh 192.168.16.16 https://192.168.16.16:2379,https://192.168.16.18:2379,https://192.168.16.20:2379
#检查进程是否启动成功
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
cd /opt/k8s/
#启动 scheduler 服务
./scheduler.sh
ps aux | grep kube-scheduler
#启动 controller-manager 服务
./controller-manager.sh
ps aux | grep kube-controller-manager
#生成kubectl连接集群的证书
./admin.sh
#绑定默认cluster-admin管理员集群角色，授权kubectl访问集群
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
2.5 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 kubeconfig 的配置文件
#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、API Server 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 192.168.16.16 /opt/k8s/k8s-cert/
#把配置文件 bootstrap.kubeconfig、kube-proxy.kubeconfig 拷贝到node节点
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kubectl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 组件想要加入集样，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，将其改为87600h0m0s，即10年后再进行TLS bootstrapping签署证书即可
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。
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在 node01 节点上操作
#启动 kubelet 服务
cd /opt/
./kubelet.sh 192.168.16.18
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-RmA1K6zToOY8D4iFaxxzndsAPg_SPJ2caK7lgbPRDm8 11s kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Pending
-------------------------------------------
#通过 CSR 请求
kubectl certificate approve RmA1K6zToOY8D4iFaxxzndsAPg_SPJ2caK7lgbPRDm8 11s
#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-RmA1K6zToOY8D4iFaxxzndsAPg_SPJ2caK7lgbPRDm8 44s kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Approved,Issued
-------------------------------------------
#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
192.168.16.18 NotReady <none> 93s v1.20.11
node02 节点同上
在 node01 节点上操作
在 master01 节点上操作
在 node02 节点上操作
在 master01 节点上操作
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 192.168.16.18
ps aux | grep kube-proxy
node02 节点同上
2.6 部署 CNI 网络组件（两种方法）
K8S 中 Pod 网络通信：
- Pod 内容器与容器之间的通信
在同一个 Pod 内的容器（Pod内的容器是不会跨宿主机的）共享同一个网络命名空间，相当于它们在同一台机器上一样，可以用 localhost 地址访问彼此的端口。 - 同一个 Node 内 Pod 之间的通信
每个 Pod 都有一个真实的全局 IP 地址，同一个 Node 内的不同 Pod 之间可以直接采用对方 Pod 的 IP 地址进行通信，Pod1 与 Pod2 都是通过 Veth 连接到同一个 docker0/cni0 网桥，网段相同，所以它们之间可以直接通信。 - 不同 Node 上 pod 之间的通信
pod 地址与 docker0 在同一网段，docker0 网段与宿主机网卡是两个不同的网段，且不同 Node之间的通信只能通过宿主机的物理网卡进行。要想实现不同 Node 上 Pod 之间的通信，就必须想办法通过主机的物理网卡 IP 地址进行寻址和通信。因此要满足两个条件：Pod 的 IP 不能冲突；将 Pod 的 IP 和所在的 Node 的 IP 关联起来，通过这个关联让不同 Node 上 pod 之间直接通过内网 IP 地址通信。
Overlay Network：
叠加网络，在二层或者三层基础网络上叠加的一种虚拟网络技术模式，该网络中的主机通过虚拟链路隧道连接起来。
通过 overlay 技术（可以理解成隧道技术），在原始报文外再包一层四层协议（UDP 协议），通过主机网络进行路由转发。这种方式性能有一定损耗，主要体现在对原始报文的修改。目前overlay主要采用VXLAN。
VXLAN：
将源数据包封装到 UDP 中，并使用基础网络的 IP/MAC 作为外层报文头进行封装，然后在以太网上传输，到达目的地后由隧道端点解封装并将数据发送给目标地址。
Flannel：
Flannel 的功能是让集群中的不同节点主机创建的 Docker 容器都具有全集群唯一的虚拟 IP 地址。
Flannel 是 overlay 网络的一种，也是将 TCP 源数据包封装在另一种网络包里面进行路由转发和通信，目前支持 UDP、VXLAN、Host-gw 3种数据转发方式。
Flannel UDP模式的工作原理：
数据从主机 A 上 Pod 的源容器中发出后，经由所在主机的 docker0/cni0 网络接口转发到 flannel0 接口，flanneld 服务监听在 flannel0 虚拟网卡的另外一端。
Flannel 通过 Etcd 服务维护了一张节点间的路由表。源主机 A 的 flanneld 服务将原本的数据内容封装到 UDP 报文中，根据自己的路由表通过物理网卡投递给目的节点主机 B 的 flanneld 服务，数据到达以后被解包，然后直接进入目的节点的 flannel0 接口，之后被转发到目的主机的 docker0/cni0 网桥，最后就像本机容器通信一样由 docker0/cni0 转发到目标容器。
ETCD 之 Flannel 提供说明：
存储管理 Flannel 可分配的 IP 地址段资源
监控 ETCD 中每个 Pod 的实际地址，并在内存中建立维护 Pod 节点路由表
由于 UDP 模式是在用户态做转发，会多一次报文隧道封装，因此性能上会比在内核态做转发的 VXLAN 模式差。
VXLAN模式：
VXLAN 模式使用比较简单，flannel 会在各节点生成一个 flannel.1 的 VXLAN 网卡（VTEP 设备，负责 VXLAN 封装和解封装）。
VXLAN 模式下封包与解包的工作是由内核进行的。flannel 不转发数据，仅动态设置 ARP 表和 MAC 表项。
UDP 模式的 flannel0 网卡是三层转发，使用flannel0时在物理网络之上构建三层网络，属于 ip in udp；VXLAN 模式是二层实现，overlay 是数据帧，属于 mac in udp。
F1annel VXLAN 模式跨主机的工作原理：
1、数据帧从主机 A 上 Pod 的源容器中发出后，经由所在主机的 docker0/cni0 网络接口转发到flannel.1接口
2、flanne1.1 收到数据帧后添加 VXLAN 头部，封装在 UDP 报文中
3、主机 A 通过物理网卡发送封包到主机 B 的物理网卡中
4、主机 B 的物理网卡再通过 VXLAN 默认端口 4789 转发到 flannel.1 接口进行解封装
5、解封装以后，内核将数据帧发送到 cni0，最后由 cni0 发送到桥接到此接口的容器 B 中。
2.6.1 部署 flannel
在 node01 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/
mkdir -p /opt/cni/bin
tar zxvf cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz -C /opt/cni/bin
docker load -i flannel.tar
docker images
scp -r cni/ flannel.tar 192.168.16.20:/opt
在 master01 节点上操作
#上传 kube-flannel.yml 文件到 /opt/k8s 目录中，部署 CNI 网络
cd /opt/k8s
kubectl apply -f kube-flannel.yml
kubectl get pods -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
kube-flannel-ds-c4cx9 1/1 Running 0 6s
kube-flannel-ds-twgmj 1/1 Running 0 6s
kubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
192.168.16.18 Ready <none> 52m v1.20.11
192.168.16.20 Ready <none> 51m v1.20.11
2.6.2 部署 Calico
Calico 是通过路由表来维护每pod的通信。Calico的 CNI 插件会为每个容器设置一个 veth pair 设备，然后把另一端接入到宿主机网络空间，由于没有网桥，CNI 插件还需要在宿主机上为每个容器的 veth pair 设备配置一条路由规则，用于接收传入的 IP 包。
有了这样的 veth pair 设备以后，容器发出的 IP 包就会通过 veth pair 设备到达宿主机，然后宿主机根据路由规则的下一跳地址，发送给正确的网关，然后到达目标宿主机，再到达目标容器。
这些路由规则都是 Felix 维护配置的，而路由信息则是 Calico BIRD 组件基于 BGP 分发而来。
calico 实际上是将集群里所有的节点都当做边界路由器来处理，他们一起组成了一个全互联的网络，彼此之间通过 BGP 交换路由，这些节点我们叫做 BGP Peer。
在 master01 节点上操作
#上传 calico.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中，部署 CNI 网络
cd /opt/k8s
vim calico.yaml
#修改里面定义Pod网络（CALICO_IPV4POOL_CIDR），与前面kube-controller-manager配置文件指定的cluster-cidr网段一样
- name: CALICO_IPV4POOL_CIDR
value: "10.244.0.0/16" #Calico 默认使用的网段为192.168.0.0/16
kubectl apply -f calico.yaml
kubectl get pods -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
calico-kube-controllers-659bd7879c-nmbkl 0/1 ContainerCreating 0 2s
calico-node-6sjsk 0/1 Init:0/3 0 2s
calico-node-jbx5k 0/1 Init:0/3 0 2s
kube-flannel-ds-c4cx9 1/1 Running 0 10m
kube-flannel-ds-twgmj 1/1 Running 0 10m
#等 Calico Pod 都 Running，节点也会准备就绪
kubectl get nodes
2.7 部署 CoreDNS
CoreDNS：可以为集群中的 service 资源创建一个域名与 IP 的对应关系解析
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
#DNS解析测试
kubectl run -it --rm dns-test --image=busybox:1.28.4 sh
/ # 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
3 K8Sv1.20 二进制部署（多 Master 集群架构）
环境准备
k8s集群master01：192.168.16.16 kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler etcd
k8s集群master02：192.168.16.26
k8s集群node01：192.168.16.18 kubelet kube-proxy docker
k8s集群node02：192.168.16.20
etcd集群节点2：192.168.16.18
etcd集群节点3：192.168.16.20
负载均衡nginx+keepalive01（master）：192.168.16.22
负载均衡nginx+keepalive02（backup）：192.168.16.24
接上述的操作
先把所有操作系统初始化配置，参考 2.1，这里只写修改部分，Master02 根据 2.1 操作一遍操作初始化配置
1.关闭防火墙和 iptables、selinux 以及 swap
#关闭防火墙和iptables
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X
#关闭selinux
setenforce 0
#关闭swap
swapoff -a #临时关闭
2.根据规划设置主机名
hostnamectl set-hostname master02
su
3.修改 master 添加 hosts 并调整内核参数
#在master添加hosts
vim /etc/hosts
192.168.16.16 master01
192.168.16.26 master02
192.168.16.18 node01
192.168.16.20 node02
把 master01 相关主机的配置文件复制到 master02
1.复制并修改 kube-apiserver
scp -r /opt/kubernetes/ master02:/opt
vim /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver
ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/
2.复制 etcd
master01 scp -r /opt/etcd/ master02:/opt
3.复制家目录下的.kube
scp -r .kube/ master02:/root
kubectl get node
4.复制system 目录下的 kube*
scp -r /usr/lib/systemd/system/kube* master02:/usr/lib/systemd/system
systemctl start kube-apiserver.service kube-controller-manager.service kube-scheduler.service
systemctl enable kube-apiserver.service kube-controller-manager.service kube-scheduler.service
kubectl get nodes
负载均衡部署
#关闭防火墙和iptables
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
#关闭selinux
setenforce 0
部署 nginx 服务
配置load balancer集群双机热备负载均衡（nginx实现负载均衡，keepalived实现双机热备）
在lb01、lb02节点上操作
//配置nginx的官方在线yum源，配置本地nginx的yum源
cat > /etc/yum.repos.d/nginx.repo << 'EOF'
[nginx]
name=nginx repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/7/$basearch/
gpgcheck=0
EOF
yum install nginx -y
#修改nginx配置文件，配置四层反向代理负载均衡，指定k8s群集2台master的节点ip和6443端口
vim /etc/nginx/nginx.conf
events {
worker_connections 1024;
}
#添加
stream {
log_format main '$remote_addr $upstream_addr - [$time_local] $status $upstream_bytes_sent';
access_log /var/log/nginx/k8s-access.log main;
upstream k8s-apiserver {
server 192.168.16.16:6443;
server 192.168.16.26:6443;
}
server {
listen 6443;
proxy_pass k8s-apiserver;
}
}
http {
......
#检查配置文件语法
nginx -t
#启动nginx服务，查看已监听6443端口
systemctl start nginx
systemctl enable nginx
netstat -natp | grep nginx
部署 keepalived 服务
yum install keepalived -y #安装
1.修改 keepalived 配置文件
vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
global_defs {
# 接收邮件地址
notification_email {
[email protected]
[email protected]
[email protected]
}
# 邮件发送地址
notification_email_from [email protected]
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout 30
router_id NGINX_MASTER #lb01节点的为 NGINX_MASTER，lb02节点的为 NGINX_BACKUP
}
#添加一个周期性执行的脚本
vrrp_script check_nginx {
script "/etc/nginx/check_nginx.sh" #指定检查nginx存活的脚本路径
}
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER #lb01节点的为 MASTER，lb02节点的为 BACKUP
interface ens33 #指定网卡名称 ens33
virtual_router_id 51 #指定vrid，两个节点要一致
priority 100 #lb01节点的为 100，lb02节点的为 90
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
192.168.16.100/24 #指定 VIP
}
track_script {
check_nginx #指定vrrp_script配置的脚本
}
}
2.创建 nginx 状态检查脚本
vim /etc/nginx/check_nginx.sh
#!/bin/bash
#egrep -cv "grep|$$" 用于过滤掉包含grep 或者 $$ 表示的当前Shell进程ID
count=$(ps -ef | grep nginx | egrep -cv "grep|$$")
if [ "$count" -eq 0 ];then
systemctl stop keepalived
fi
chmod +x /etc/nginx/check_nginx.sh
#启动keepalived服务（一定要先启动了nginx服务，再启动keepalived服务）
systemctl start keepalived
systemctl enable keepalived
ip a #查看VIP是否生成
lb02节点
复制配置到lb02节点上，查看并修改
scp /etc/nginx/nginx.conf 192.168.16.24:/etc/nginx/
scp /etc/keepalived/keepalived.conf 192.168.16.24:/etc/keepalived/
vim /etc/keepalived/keepalived.conf
router_id NGINX_BACKUP
state BACKUP
priority 90
scp /etc/nginx/check_nginx.sh 192.168.16.24:/etc/nginx/
验证
3.修改node节点上bootstrap.kubeconfig,kubelet.kubeconfi配置文件为 VIP
cd /opt/kubernetes/cfg/
vim bootstrap.kubeconfig
server: https://192.168.16.100:6443
vim kubelet.kubeconfig
server: https://192.168.16.100:6443
vim kube-proxy.kubeconfig
server: https://192.168.16.100:6443
#重启kubelet和kube-proxy服务
systemctl restart kubelet.service
systemctl restart kube-proxy.service
#在 lb01 上查看 nginx 和 node 、 master 节点的连接状态
netstat -natp | grep nginx
#在 master 节点上操作
cd .kube/
ls
vim config
server: https://192.168.16.100:6443
在 master01 节点上操作
#测试创建pod
kubectl run nginx --image=nginx
#查看Pod的状态信息
kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
nginx-dbddb74b8-nf9sk 0/1 ContainerCreating 0 33s #正在创建中
kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
nginx-dbddb74b8-nf9sk 1/1 Running 0 80s #创建完成，运行中
kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE
nginx-dbddb74b8-26r9l 1/1 Running 0 10m 172.17.36.2 192.168.80.15 <none>
//READY为1/1，表示这个Pod中有1个容器
#在对应网段的node节点上操作，可以直接使用浏览器或者curl命令访问
curl 172.17.36.2
#这时在master01节点上查看nginx日志，发现没有权限查看
kubectl logs nginx-dbddb74b8-nf9sk
Error from server (Forbidden): Forbidden (user=system:anonymous, verb=get, resource=nodes, subresource=proxy) ( nginx-dbddb74b8-nf9sk)
#在master01节点上，将cluster-admin角色授予用户system:anonymous
kubectl create clusterrolebinding cluster-system-anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/cluster-system-anonymous created
#再次查看nginx日志
kubectl logs nginx-dbddb74b8-nf9sk
部署 Dashboard
Dashboard 介绍
仪表板是基于Web的Kubernetes用户界面。您可以使用仪表板将容器化应用程序部署到Kubernetes集群，对容器化应用程序进行故障排除，并管理集群本身及其伴随资源。您可以使用仪表板来概述群集上运行的应用程序，以及创建或修改单个Kubernetes资源（例如deployment，job，daemonset等）。例如，您可以使用部署向导扩展部署，启动滚动更新，重新启动Pod或部署新应用程序。仪表板还提供有关群集中Kubernetes资源状态以及可能发生的任何错误的信息。
//在 node 节点上操作
docker load -i dashboard.tar
docker load -i metrics-scraper.tar
//在 master01 节点上操作
#上传 recommended.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中，部署 CoreDNS
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
kubectl apply -f recommended.yaml
#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
kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk '/dashboard-admin/{print $1}')
#使用输出的token登录Dashboard
https://NodeIP:30001
总结
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
Linux下载
wget 源URL地址 [-O 指定路径]
curl -L 源URL地址-o 指定路径
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 | endpoint status | member list）查看 etcd 集群和节点状态
master 组件
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
准备组件的启动配置文件
启动 apiserver 服务 端口号 6443 https
2.在启动 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
kubectl get cs（用于指定对接哪个 apiserver，使用什么证书认证）
etcd
准备证书
启动etcd服务，加入集群
master
准备证书和tokern文件
安装 apiserver，controller manger，scheduler
node
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
VXLAN 和 VLAN 的区别
vxlan 支持更多的二层网络
vlan 使用 12 位 bit 表示 vlan ID，因此最多支持 212=4094 个 vlan
vxlan 使用的 ID 使用 24 位 bit，最多可以支持 224 个
已有的网络路径利用效率更高
vlan 使用 spanning tree protocol 避免环路，会将一半的网络路径阻塞
vxlan 的数据包封装成 UDP 通过网络层传输，可以使用所有的网络路径
防止物理交换机 Mac 表耗尽
vlan 需要在交换机的 Mac 表中记录 Mac 物理地址
vxlan 采用隧道机制，Mac 物理地址不需记录在交换机
VLAN 是虚拟局域网，是由 802.1Q 标准所定义。
VXLAN 是虚拟扩展局域网，是由 IETF 定义的 NVO3 标准技术之一。
相比 VLAN 技术，VXLAN 技术具有以下的优势：
- 24 位长度的 VNI 字段值可以支持更多数量的虚拟网络，解决了 VLAN 数目上限为4094 的局限性的问题。
- VXLAN技术通过隧道技术在物理的三层网络中虚拟二层网络，处于 VXLAN 网络的终端无法察觉到VXLAN的通信过程，这样也就使得逻辑网络拓扑和物理网络拓扑实现了一定程度的解耦，网络拓扑的配置对于物理设备的配置的依赖程度有所降低，配置更灵活更方便。
- VLAN 技术仅仅解决了二层网络广播域分割的问题，而 VXLAN 技术还具有多租户支持的特性，通过 VXLAN 分割，各个租户可以独立组网、通信，地址分配方面和多个租户之间地址冲突的问题也得到了解决。
Flannel 和 Calico
flannel：适用于集群较小的环境中
配置方便，功能简单，是基于 overlay 叠加网络实现的，由于要进行封装和解封装的过程对性能会有一定的影响，同时不具备网络策略配置能力（不支持路由选路）
3种模式：UDP、VXLAN、Host-gw
默认网段是：10.244.0.0/16
calico：使用在大规模集群中
功能强大，是基于三层路由模式，通过路由表实现转发，没有封装和解封装的过程，对性能影响较小，具有网络策略配置能力，但是路由表维护起来较为复杂（支持路由选路）
模式：BGP、IPIP
默认网段是：192.168.0.0/16
多master
先部署 master02 等其它 master节点
搭建 Nginx/Haproxy + keepalived 高可用负载均衡器对接 master 节点
修改 node 节点上的 kubelet kube-proxy 的 kubeconfig 配置文件对接 vip
kubectl 的配置文件也要对接 VIP 或者当前节点的 IP
问题描述：
在创建 bootstrap 角色赋予权限用于连接apiserver请求签名时，出现以下报错信息：
kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap --clusterrole=system:node-bootstrapper --user=kubelet-bootstrap
Error from server (AlreadyExists): clusterrolebindings.rbac.authorization.k8s.io "cluster-admin-binding" already exists
原因分析：
这是由于已经有此文件就不会重新覆盖，里边包含了ssl 文件就不会更新成最新的clusterrolebinding，老是检查失败从而导致错误的发生。删除此文件，重新生成就可以保证没有问题了。
解决方案：
执行以下命令，删除残存的文件
kubectl delete clusterrolebinding kubelet-bootstrap
删除后，重新进行创建就没问题了
kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap --clusterrole=system:node-bootstrapper --user=kubelet-bootstrap
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/kubelet-bootstrap created
flannel 是基于 overlay 叠加网络实现的，UDP pod的源 IP 和目的 IP，应用程序上进行的，
由内核封装解封装