k8s1.23.15版本二进制部署/扩容及高可用架构详解

前言

    众所周知，kubernetes在2020年的1.20版本时就提出要移除docker。这次官方消息表明在1.24版本中彻底移除了dockershim，即移除docker。但是在1.24之前的版本中还是可以正常使用docker的。考虑到可能并不是所有项目环境都紧跟新版换掉了docker，本次就再最后体验一下可支持docker的最新k8s版本1.23.15，后续可能就研究怎么使用其他CRI，例如containerd了。

一、部署介绍及规划：

本次部署各组件版本：

顺便简单过一下组件作用

• etcd： 3.5.6        负责存储集群的持久化数据
• k8s-server： 1.23.15（所有基础组件版本）
• • kube-apiserver：核心枢纽，提供了资源操作的唯一入口，并提供认证、授权、访问控制、API注册和发现等机制；
• • kube-controller-manager：集群的管理控制中心，负责维护集群状态
• • kube-scheduler：调度中心，负责节点资源管理，调度创建pod等
• • kube-proxy：网络代理，负责为Service提供cluster内部的服务发现和负载均衡
• • kubelet：负责维护pod生命周期
• • kubctl：管理集群命令
• • ……

明确目标：

部署： 快速部署三节点单master集群；
扩容： 新增一个节点，扩为双master集群，部署keepalived+nginx实现apiserver高可用，有条件的可以扩为三master集群

本次测试节点信息：

主机名（角色）	IP地址	节点规划
k8s-master1	192.168.100.101	etcd、kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-proxy、kubelet、nginx、keepalived
k8s-node1	192.168.100.102	etcd、kube-proxy、kubelet
k8s-node2	192.168.100.103	etcd、kube-proxy、kubelet
k8s-master2（待扩容机器）	192.168.100.104	kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-proxy、kubelet、nginx、keepalived
VIP（负载均衡器）	192.168.100.105

服务器版本：

[root@k8s-master1 ~]# cat /etc/centos-release
CentOS Linux release 7.8.2003 (Core)
[root@k8s-master1 ~]# uname -a
Linux k8s-master1 3.10.0-1127.el7.x86_64 #1 SMP Tue Mar 31 23:36:51 UTC 2020 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

二、部署前准备

（所有节点均操作）

系统初始化

为了方便二次执行，直接全部复制，改了IP执行就可

# 1、关闭防火墙和selinux
sed -i  "s/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g" /etc/selinux/config
setenforce 0
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

# 2、配置hosts解析
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.100.101  k8s-master1
192.168.100.102  k8s-node1
192.168.100.103  k8s-node2
192.168.100.104  k8s-master2
EOF

# 3、关闭swap分区（避免有性能等其他问题）
swapoff -a  #临时关闭
sed -i "s/^.*swap*/#&/" /etc/fstab   #永久关闭
mount -a

# 4、将桥接的IPV4流量传递到iptables的链
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF 
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1 
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1 
EOF
modprobe br_netfilter   #载入模块
sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf  #生效

# 5、配置ntp
yum -y install ntp vim wget
sed -i "s/^[^#].*iburst*/#&/g" /etc/ntp.conf   #注释原有server配置
sed -i "/server 3/a\server ntp.aliyun.com" /etc/ntp.conf   #添加阿里云ntpserver
systemctl restart ntpd
systemctl enable ntpd
ntpq -p

拓展内容（可忽略，直接跳到第三步）

1、上边初始化时net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables参数说明

为什么要开启 net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables 配置（启用iptables过滤bridge网桥流量）
简述：
网桥是处于二层，iptables工作于三层

• 1、集群内一pod访问其他的service ip，会经过三层iptables的DNAT转发到pod_ip:port
• 2、当不开启此配置，当被访pod回复请求时，如果发现目标是在同一个节点，即同一网桥时，会直接走网桥到源pod，这样虽然能到源pod，但是由于没有原路返回，客户端与服务端的通信就不在一个 “频道” 上，不认为处在同一个连接，也就无法正常通信。

常见的问题现象就是偶现DNS解析失败，当 coredns 所在节点上的 pod 解析 dns 时，dns 请求落到当前节点的 coredns pod 上时，就可能发生这个问题。
感兴趣可以看详细说明：为什么 kubernetes 环境要求开启 bridge-nf-call-iptables ? - 腾讯云开发者社区-腾讯云 (tencent.com)
官方解读看这里：Network Plugins | Kubernetes

2、简单了解下TLS证书

    因为k8s集群需要PKI证书来基于TLS/SSL来做认证，组件之间的通信都是通过证书来完成，可以理解为“口令”，组件通信时验证证书无误后，才会建立联系，交互信息，所以证书在部署及环境使用过程中也是比较重要的一项。

基础概念

• CA(Certification Authority)：认证机构：负责颁发证书的权威机构（发送与接收组件双方之间的信任纽带）
• CSR(Certificate Signing Request)：它是向CA机构申请数字签名证书时使用的请求文件

请求中会附上公钥信息以及国家，城市，域名，Email等信息，准备好CSR文件后就可以提交给CA机构，等待他们给我们签名，签好名后我们会收到crt文件，即证书。

证书：

CA机构对申请者的身份验证成功后，用CA的根证书对申请人的一些基本信息以及申请人的公钥进行签名（相当于加盖发证书机 构的公章）后形成的一个数字文件。实际上，数字证书就是经过CA认证过的公钥，除了公钥，还有其他的信息，比如Email，国家，城市，域名等。

证书的编码格式：

• PEM(Privacy Enhanced Mail)：通常用于数字证书认证机构CA，扩展名为.pem, .crt, .cer, 和.key。内容为Base64编码的ASCII码文件，有类似"-----BEGIN CERTIFICATE-----" 和 "-----END CERTIFICATE-----"的头尾标记
• DER(Distinguished Encoding Rules)：与PEM不同之处在于其使用二进制而不是Base64编码的ASCII。扩展名为.der或者.cer

公钥私钥：

• 每个人都有一个公钥与私钥
• 私钥用来进行解密和签名，是给自己用的。
• 公钥由本人公开，用于加密和验证签名，是给别人用的。
• 当该用户发送文件时，用私钥签名，别人用他给的公钥解密，可以保证该信息是由他发送的。即数字签名。
• 当该用户接受文件时，别人用他的公钥加密，他用私钥解密，可以保证该信息只能由他看到。即安全传输。

简述CA原理

CA的产生，是因为多个组件之间通信时，需要加一第三方来判断数据来源是否合规，保证通信的安全性。
引入一个看到的比较好的例子，用介绍信来介绍原理

普通的介绍信

假设 A 公司的张三先生要到 B 公司去拜访，但是 B 公司的所有人都不认识他，常用的办法是带公司开的一张介绍信，在信中说：兹有张三先生前往贵公司办理业务，请给予接洽…云云。然后在信上敲上A公司的公章。

张三先生到了 B 公司后，把介绍信递给 B 公司的前台李四小姐。李小姐一看介绍信上有 A 公司的公章，而且 A 公司是经常和 B 公司有业务往来的，这位李小姐就相信张先生不是歹人了。

这里，A公司就是CA机构，介绍信及颁发给张三的证书

引入中介权威机构的介绍信

如果和 B 公司有业务往来的公司很多，每个公司的公章都不同，那前台就要懂得分辨各种公章，非常麻烦。
所以，有C公司专门开设了一项“代理公章”的业务。
　今后，A 公司的业务员去 B 公司，需要带2个介绍信：
　　介绍信1
　　含有 C 公司的公章及 A 公司的公章。并且特地注明：C 公司信任 A 公司。
　　介绍信2
　　仅含有 A 公司的公章，然后写上：兹有张三先生前往贵公司办理业务，请给予接洽…云云。
主要的好处在于： 对于B公司而言，就不需要记住各个公司的公章分别是什么；他只需要记住中介公司 C 的公章即可。当他拿到两份介绍信之后，先对介绍信1的 C 公章，验明正身；确认无误之后，再比对介绍信1和介绍信2的两个 A 公章是否一致。如果是一样的，那就可以证明介绍信2，即A公司是可以信任的了。

最后直白一点，其实我们的身份证一定程度上也相当于是颁发给我们的证书~

本次集群内部署使用的为自签的CA证书

三、开始部署

1、etcd集群部署

      Etcd 是 CoreOS 推出的高可用的分布式键值存储系统，内部采用 raft 协议作为一致性算法，主要用于k8s集群的服务发现及存储集群的状态和配置等，所以先部署ETCD数据库。
      本次使用三台组建集群（集群模式最少三节点），与k8s集群复用三台节点（k8s-master1、k8s-node1、k8s-node2），也可以放在集群之外，网络互通即可。

三节点，可容忍一个节点故障；
五节点，可容忍两个节点故障

1.1、使用cfssl工具配置证书 （重点）

CFSSL是CloudFlare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，验证并且捆绑TLS证书的 HTTP API 服务。 使用Go语言编写。
是一个开源的证书管理工具，使用json文件生成证书，相比openssl更方便使用。
详细的不多说，直接开始（master1节点操作）

如果下载不下来，可以点这里下载，为本次文章使用的所有软件包，官方拉取纯净版

# 下载工具包
mkdir /opt/software && cd /opt/software
wget https://github.com/cloudflare/cfssl/releases/download/v1.6.0/cfssl_1.6.0_linux_amd64
wget https://github.com/cloudflare/cfssl/releases/download/v1.6.0/cfssljson_1.6.0_linux_amd64
wget https://github.com/cloudflare/cfssl/releases/download/v1.6.0/cfssl-certinfo_1.6.0_linux_amd64
# 复制到/usr/local/bin目录，并赋予执行权限
cp cfssl_1.6.0_linux_amd64 /usr/local/bin/cfssl
cp cfssljson_1.6.0_linux_amd64 /usr/local/bin/cfssljson
cp cfssl-certinfo_1.6.0_linux_amd64 /usr/local/bin/cfssl-certinfo
chmod +x /usr/local/bin/cfssl*

1.2、创建给etcd使用的自签证书颁发机构（CA）

1.2.1、创建工作目录

mkdir -p ~/TLS/{etcd,k8s} && cd ~/TLS/etcd

1.2.2、配置证书生成策略，让CA软件知道颁发有什么功能的证书

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

可用参数介绍：
这个策略，有一个default默认的配置，和一个profiles，profiles可以设置多个profile，这里的profile是etcd。

• default：默认策略，指定了证书的默认有效期是一年(8760h)
• etcd：表示该配置(profile)的用途是为etcd生成证书及相关的校验工作
• • expiry：也表示过期时间，如果不写以default中的为准
• • 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：密钥加密
• • server auth：表示可以该CA 对 server 提供的证书进行验证
• • client auth：表示可以用该 CA 对 client 提供的证书进行验证

1.2.3、创建用来生成 CA 证书签名请求（CSR）的 JSON 配置文件

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

可用参数介绍：

• CN：Common Name，CA名字
• key：生成证书的算法
• hosts：表示哪些主机名(域名)或者IP可以使用此csr申请证书，为空或者""表示所有的都可以使用
• names：一些其它的属性
• • C：Country， 国家
• • ST：State，州或者是省份
• • L：Locality Name，地区，城市
• • O：Organization Name，组织名称，公司名称(在k8s中常用于指定Group，进行RBAC绑定)
• • OU：Organization Unit Name，组织单位名称，公司部门

1.2.4、生成自签CA证书

[root@k8s-master1 etcd]# cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -
2022/11/29 01:42:38 [INFO] generating a new CA key and certificate from CSR
2022/11/29 01:42:38 [INFO] generate received request
2022/11/29 01:42:38 [INFO] received CSR
2022/11/29 01:42:38 [INFO] generating key: rsa-2048
2022/11/29 01:42:38 [INFO] encoded CSR
2022/11/29 01:42:38 [INFO] signed certificate with serial number 679003178885428426540893262351942198069353062273

# 当前目录下会生成 ca.pem和ca-key.pem文件
[root@k8s-master1 etcd]# ls
ca-config.json  ca.csr  ca-csr.json  ca-key.pem  ca.pem

1.3、使用自签CA签发etcd证书

1.3.1、配置etcd请求证书申请文件

cat > server-csr.json << EOF
{
    "CN": "etcd",
    "hosts": [
    "192.168.100.101",
    "192.168.100.102",
    "192.168.100.103"

    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "ShangHai",
            "ST": "ShangHai"
        }
    ]
}
EOF

注：hosts项中ip为etcd集群内部通信的ip，如果后续etcd集群有扩容需求，那么在hosts项里可以预留几个IP

1.3.2、生成证书

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=etcd server-csr.json | cfssljson -bare server
# 查看
[root@k8s-master1 etcd]# ls
ca-config.json  ca.csr  ca-csr.json  ca-key.pem  ca.pem  server.csr  server-csr.json  server-key.pem  server.pem

1.4、部署etcd

先在master1节点操作，后边把配置拷贝到另外两个节点修改启动etcd即可

# 下载二进制包
cd /opt/software
wget https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.5.6/etcd-v3.5.6-linux-amd64.tar.gz

# 创建工作目录
mkdir -p /opt/etcd/{bin,cfg,ssl}
tar -zxvf etcd-v3.5.6-linux-amd64.tar.gz
cp etcd-v3.5.6-linux-amd64/{etcd,etcdctl} /opt/etcd/bin/

# 拷贝证书至工作目录
cp ~/TLS/etcd/*.pem /opt/etcd/ssl/

# 添加etcd配置
cat > /opt/etcd/cfg/etcd.conf << EOF
#[Member]
ETCD_NAME="etcd-1"
ETCD_DATA_DIR="/home/data/"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.100.101:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.100.101:2379"
 
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.100.101:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.100.101:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://192.168.100.101:2380,etcd-2=https://192.168.100.102:2380,etcd-3=https://192.168.100.103:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
EOF

配置介绍：

• ETCD_NAME： 节点名称,集群中唯一
• ETCD_DATA_DIR：数据存放目录
• ETCD_LISTEN_PEER_URLS：集群通讯监听地址
• ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS：客户端访问监听地址
• ETCD_INITIAL_CLUSTER：集群节点地址
• ETCD_INITIALCLUSTER_TOKEN：集群Token
• ETCD_INITIALCLUSTER_STATE：加入集群的状态：new是新集群，existing表示加入已有集群

1.4.1、使用systemd管理etcd

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=/opt/etcd/cfg/etcd.conf
ExecStart=/opt/etcd/bin/etcd \
--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 \
--logger=zap
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536
 
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

1.4.2、拷贝配置到另外两个节点

scp -r /opt/etcd/ 192.168.100.102:/opt/
scp -r /opt/etcd/ 192.168.100.103:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service 192.168.100.102:/usr/lib/systemd/system/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service 192.168.100.103:/usr/lib/systemd/system/

1.4.3、修改另外两个节点中的etcd配置

#[Member]
ETCD_NAME="etcd-1"    # 节点名称，可改为etcd-2和etcd-3
ETCD_DATA_DIR="/home/data/"   # 自定义数据目录
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.100.101:2380"    #改为当前节点IP
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.100.101:2379"    #改为当前节点IP

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.100.101:2380"    #改为当前节点IP
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.100.101:2379"    #改为当前节点IP
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://192.168.100.101:2380,etcd-2=https://192.168.100.102:2380,etcd-3=https://192.168.100.103:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"

1.4.4、启动etcd

需要注意的是三台节点的etcd服务需要同时启动，就三台机器，命令行工具多窗口执行即可

systemctl daemon-reload
systemctl start etcd
systemctl enable etcd
systemctl status etcd


# 查看集群节点状态如下即正常（记得修改命令中endpoint的IP为自己的IP）
[root@k8s-master1 software]# 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://192.168.100.101:2379,https://192.168.100.102:2379,https://192.168.100.103:2379" endpoint health --write-out=table
+------------------------------+--------+-------------+-------+
|           ENDPOINT           | HEALTH |    TOOK     | ERROR |
+------------------------------+--------+-------------+-------+
| https://192.168.100.101:2379 |   true | 24.422088ms |       |
| https://192.168.100.102:2379 |   true | 23.776321ms |       |
| https://192.168.100.103:2379 |   true | 24.170148ms |       |
+------------------------------+--------+-------------+-------+

2、安装docker

所有节点都操作

# 安装
yum install -y yum-utils
yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
yum install -y docker-ce-20.10.21

# 启动
systemctl start docker
systemctl enable docker

# 修改docker数据目录（可选操作）
cat > /etc/docker/daemon.json << EOF
{
   "data-root": "/home/docker"
}
EOF

# 重启
systemctl restart docker

3、部署master节点

3.1、部署kube-apiver

3.1.1、生成kube-apiserver证书

自签CA证书（这个和上边那个etcd的CA区分开，单独给k8s使用的CA）

cd ~/TLS/k8s

# 添加CA配置
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": "ShangHai",
            "ST": "ShangHai",
            "O": "k8s",
            "OU": "System"
        }
    ]
}
EOF
# 生成证书
cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -

使用自签CA签发kube-apiserver的证书

hosts里要写入集群内的所有节点IP，包括后续要用的负载均衡VIP的IP,如果有扩容需求，可以预留几个IP

cat > apiserver-csr.json << EOF
{
    "CN": "kubernetes",
    "hosts": [
      "10.0.0.1",
      "127.0.0.1",
      "192.168.100.101",
      "192.168.100.102",
      "192.168.100.103",
      "192.168.100.104",
      "192.168.100.105",
      "kubernetes",
      "kubernetes.default",
      "kubernetes.default.svc",
      "kubernetes.default.svc.cluster",
      "kubernetes.default.svc.cluster.local"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "ShangHai",
            "ST": "ShangHai",
            "O": "k8s",
            "OU": "System"
        }
    ]
}
EOF
# 生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes apiserver-csr.json | cfssljson -bare apiserver

3.1.2、下载二进制包，调整配置

官方地址：https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/CHANGELOG/CHANGELOG-1.23.md#downloads-for-v12315

如果下载不下来，可以点这里下载，为本次文章使用的所有软件包，官方拉取纯净版

# 下载/配置
cd /opt/software
wget https://dl.k8s.io/v1.23.15/kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
tar zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs} 
cd kubernetes/server/bin
cp kube-apiserver kube-scheduler kube-controller-manager kubectl kubelet kube-proxy /opt/kubernetes/bin
cp kubectl /usr/bin

创建配置文件

两个\必须要啊。第一个是转义符，使用转义符是为了使用EOF保留换行符；第二个是换行符，不然就跑一行去了
好像不加换行符服务启动识别有点问题

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf << EOF
KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--etcd-servers=https://192.168.100.101:2379,https://192.168.100.102:2379,https://192.168.100.103:2379 \\
--bind-address=192.168.100.101 \\
--secure-port=6443 \\
--advertise-address=192.168.100.101 \\
--allow-privileged=true \\
--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/16 \\
--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=30000-32767 \\
--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=https://kubernetes.default.svc.cluster.local \\
--service-account-signing-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-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

配置介绍：

• –logtostderr ：启用日志（true为输出到标准输出，false为输出到日志文件里）
• –v ：日志等级
• –log-dir ：日志目录
• –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 ：启动授权
• –service-cluster-ip-range ：Service虚拟IP地址段，这里掩码给16位，可以创建(2的16次方-2)=65534个地址
• –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机制
• –token-auth-file ：bootstrap token文件
• –service-node-port-range ：Service nodeport类型默认分配端口范围
• –kubelet-client-xxx ：apiserver访问kubelet客户端证书
• –tls-xxx-file ：apiserver https证书
• –service-account-issuer：此参数可作为服务账号令牌发放者的身份标识（Identifier）详细可参考官方解析和阿里云解析
• –service-account-signing-key-file：指向包含当前服务账号令牌发放者的私钥的文件路径
• –etcd-xxxfile ：连接etcd集群证书
• –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：启动聚合层网关配置
• –audit-log-xxx ：审计日志

更多参数可查看官方介绍

拷贝生成证书到工作目录

cp ~/TLS/k8s/*.pem /opt/kubernetes/ssl/

3.1.3、启用TLS bootstrapping机制

当集群开启了 TLS 认证后，每个节点的 kubelet 组件都要使用由 apiserver 使用的 CA 签发的有效证书才能与 apiserver 通讯，此时如果节点多起来，为每个节点单独签署证书将是一件非常繁琐的事情；TLS bootstrapping 功能就是让 kubelet 先使用一个预定的低权限用户连接到 apiserver，然后向 apiserver 申请证书，kubelet 的证书由 apiserver 动态签署
详细内容见官方说明
工作流程：

创建令牌认证文件

# 生成随机数
[root@k8s-master1 cfg]# head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' '
a2dfd3748230d54213367c6dcb63efde

# 将生成的数创建token文件（将上边生成的数替换第一个值）
cat > /opt/kubernetes/cfg/token.csv << EOF
a2dfd3748230d54213367c6dcb63efde,kubelet-bootstrap,10001,"system:node-bootstrapper"
EOF

3.1.4、配置systemd管理服务

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.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-apiserver \$KUBE_APISERVER_OPTS
Restart=on-failure
 
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

启动服务

systemctl daemon-reload
systemctl start kube-apiserver 
systemctl enable kube-apiserver
systemctl status kube-apiserver

小提示：
启动会报下边这俩错，忽略就行，这个是说这俩参数准备弃用了，但是现在还能用（就跟前几年说移除docker一样）

FlagFlag --logtostderr has been deprecated, will be removed in a future release, see https://github.com/kubernetes/enhancements/tree/master/keps/sig-instrumentation/2845-deprecate-klog-specific-flags-in-k8s-components
Flag --log-dir has been deprecated, will be removed in a future release, see https://github.com/kubernetes/enhancements/tree/master/keps/sig-instrumentation/2845-deprecate-klog-specific-flags-in-k8s-components

3.2、部署kube-controller-manager

3.2.1、生成证书

cd ~/TLS/k8s
# 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": "ShangHai", 
      "ST": "ShangHai",
      "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

3.2.2、生成kubeconfig文件 （重点）

该文件存放一些集群组件之间交互的认证信息，用于集群组件访问apiserver，操作分为四步
前三步都会往配置文件里写入一些内容，可以每歩执行前后对照着内容看看
A.生成kubeconfig文件，设置集群参数

# 配置个临时变量
KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://192.168.100.101:6443"
 
kubectl config set-cluster kubernetes \
  --certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
  --embed-certs=true \
  --server=${KUBE_APISERVER} \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

配置介绍：

• set-cluster：设置集群的名字（这里设置为kubernetes）
• –certificate-authority：集群的CA证书
• –embed-certs：将ca.pem证书内容嵌入到生成的 kubectl.kubeconfig 文件中(不加时，写入的是证书文件路径)。
• –server：apiserver地址
• –kubeconfig：文件名称，这里给controller-manager用，就叫做kube-controller-manager.kubeconfig

该命令执行完会在指定目录下生成一个我们命名的那个叫kube-controller-manager.kubeconfig的文件，文件里只有集群的信息和CA证书内容

B.设置客户端认证参数

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}

配置介绍：

• set-credentials：设置客户端名字，这里用连接apiserver的组件名称
• –client-certificate：客户端的证书文件，apiserver用来做验证
• –client-key：也是客户端证书，key文件

上边这两歩，就相当于之前说的范例里A公司和中介C公司的介绍信内容内嵌在这个配置文件中，去拜访B公司时候使用

C.设置上下文参数

kubectl config set-context default \
  --cluster=kubernetes \
  --user=kube-controller-manager \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

配置介绍：

• set-context：设置上下文，设置配置文件中的contexts项，后边跟上下文名称，这里设置为default（多用于操作多个k8s集群时区分当前是在哪个上下文，即哪个集群里操作的）
• –cluster：集群名称，要和上边第一步的名称完全一致
• –user：用户名称，要和第二歩的客户端名称完全一致

D.设置当前默认上下文
使用kubeconfig中的一个环境项作为当前配置，官方解读

kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

# 等集群拉起后，可以通过这个命令查看当前所在的是哪个集群的上下文
kubectl config current-context

配置说明：

• 设置context（上下文）用哪个kubeconfig，这里就是设置default的上下文，使用我们上边配置的kube-controller-manager.kubeconfig

3.2.3、创建controller-manager配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.conf << 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

配置介绍：

• –kubeconfig：连接apiserver配置文件。
• –leader-elect：当该组件启动多个时,自动选举(HA)
• –cluster-signing-cert-file：自动为kubelet颁发证书的CA
• –cluster-signing-key-file：自动为kubelet颁发证书的CA

3.2.4、配置systemd管理、启动服务

# 配置systemd管理
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.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-controller-manager \$KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS
Restart=on-failure
 
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

# 启动服务
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-controller-manager
systemctl enable kube-controller-manager
systemctl status kube-controller-manager

小提示：
启动会额外有这俩报错，是因为没有配置cloud-provider参数，这个对于内部使用的集群基本用不着

Dec 20 21:34:03 cluster-node1 kube-controller-manager[72926]: E1220 21:34:03.576016 72926 core.go:212] failed to start cloud node lifecycle controller: no cloud provider provided
Dec 20 21:34:03 cluster-node1 kube-controller-manager[72926]: E1220 21:34:03.596638 72926 core.go:92] Failed to start service controller: WARNING: no cloud provider provided, services of type LoadBalancer will fail

3.3、部署kube-scheduler

也是一样的步骤：生成证书、生成kubeconfig文件、创建配置文件、systemd管理及启动服务

3.3.1、生成证书

# 切换工作目录
cd ~/TLS/k8s
 
# 创建证书请求文件
cat > kube-scheduler-csr.json << EOF
{
  "CN": "system:kube-scheduler",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "ShangHai",
      "ST": "ShangHai",
      "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-scheduler-csr.json | cfssljson -bare kube-scheduler

3.3.2、生成kubeconfig文件

KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://192.168.100.101:6443"
 
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-scheduler \
  --client-certificate=./kube-scheduler.pem \
  --client-key=./kube-scheduler-key.pem \
  --embed-certs=true \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
  
kubectl config set-context default \
  --cluster=kubernetes \
  --user=kube-scheduler \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
  
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

3.3.3、创建服务配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.conf << EOF
KUBE_SCHEDULER_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--leader-elect \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig \\
--bind-address=127.0.0.1"
EOF

3.3.4、配置systemd管理、服务启动

# 配置systemd管理
cat > /usr/lib/systemd/system/kube-scheduler.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Scheduler
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes

[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-scheduler \$KUBE_SCHEDULER_OPTS
Restart=on-failure
 
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

# 启动
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-scheduler
systemctl enable kube-scheduler
systemctl status kube-scheduler

3.4、配置kubectl管理集群

3.4.1、配置kubectl证书

cd ~/TLS/k8s
 
cat > admin-csr.json <{
  "CN": "admin",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "ShangHai",
      "ST": "ShangHai",
      "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

3.4.2、配置kubectl使用的kubeconfig

mkdir /root/.kube
 
KUBE_CONFIG="/root/.kube/config"
KUBE_APISERVER="https://192.168.100.101:6443"
 
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 cluster-admin \
  --client-certificate=./admin.pem \
  --client-key=./admin-key.pem \
  --embed-certs=true \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
  
kubectl config set-context default \
  --cluster=kubernetes \
  --user=cluster-admin \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
  
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

3.4.3、验证

各组件状态正常即可

[root@k8s-master1 k8s]# kubectl get cs
Warning: v1 ComponentStatus is deprecated in v1.19+
NAME                 STATUS    MESSAGE                         ERROR
scheduler            Healthy   ok
controller-manager   Healthy   ok
etcd-2               Healthy   {"health":"true","reason":""}
etcd-0               Healthy   {"health":"true","reason":""}
etcd-1               Healthy   {"health":"true","reason":""}

3.5、部署kubelet

master也是要作为节点存在的，所以也要部署kubelet和kube-proxy

3.5.1、定义kubelet配置参数

cat > /opt/kubernetes/cfg/kubelet-config.yml << EOF
kind: KubeletConfiguration
apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
address: 0.0.0.0
port: 10250
readOnlyPort: 10255
cgroupDriver: cgroupfs
clusterDNS:
- 10.0.0.240
clusterDomain: cluster.local 
failSwapOn: false
authentication:
  anonymous:
    enabled: false
  webhook:
    cacheTTL: 2m0s
    enabled: true
  x509:
    clientCAFile: /opt/kubernetes/ssl/ca.pem 
authorization:
  mode: Webhook
  webhook:
    cacheAuthorizedTTL: 5m0s
    cacheUnauthorizedTTL: 30s
evictionHard:
  imagefs.available: 15%
  memory.available: 100Mi
  nodefs.available: 10%
  nodefs.inodesFree: 5%
maxOpenFiles: 1000000
maxPods: 110
EOF

配置说明：
更多配置详情可翻阅官方范例和官方参数解读

• evictionHard：驱逐资源硬限制（当达到下面配置项的阈值后会触发驱逐）
• imagefs.available：容器运行时镜像存储空间剩余量
• memory.available：宿主机可用内存
• nodefs.available：宿主机可用磁盘空间（一般是指根目录）
• nodefs.inodesFree：宿主机可用inode（df -i可查看总量）

3.5.2、创建配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf << EOF
KUBELET_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--hostname-override=k8s-master1 \\
--network-plugin=cni \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig \\
--bootstrap-kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig \\
--config=/opt/kubernetes/cfg/kubelet-config.yml \\
--cert-dir=/opt/kubernetes/ssl \\
--pod-infra-container-image=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google-containers/pause-amd64:3.0"
EOF

配置说明：

• –hostname-override ：kubectl get node显示的名称，集群唯一，保持和主机名一致即可（不可重复）
• –network-plugin：启用CNI（官方解读）
• –kubeconfig：空路径，会自动生成，后面用于连接apiserver
• –bootstrap-kubeconfig：首次启动向apiserver申请证书的配置（下一步就是生成这个配置）
• –config：配置文件参数（上一步配置的参数文件）
• –cert-dir：kubelet证书目录
• –pod-infra-container-image ：管理Pod网络的pause容器的镜像

3.5.3、生成bootstrap.kubeconfig文件

# 临时变量
KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://192.168.100.101:6443"
TOKEN="a2dfd3748230d54213367c6dcb63efde" # !!与/opt/kubernetes/cfg/token.csv文件中数据保持一致

# 生成配置
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 "kubelet-bootstrap" \
  --token=${TOKEN} \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
  
kubectl config set-context default \
  --cluster=kubernetes \
  --user="kubelet-bootstrap" \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}  

kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

3.5.4、授权kubelet-bootstrap用户允许请求证书

    在启动kubelet后，kubelet会自动用上一步的kubeconfig配置去向apiserver申请证书，而配置里的client用户是kubelet-bootstrap，所以要先给该用户一个权限才可以

kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap \
--clusterrole=system:node-bootstrapper \
--user=kubelet-bootstrap

3.5.5、配置systemd管理、启动服务

cat > /usr/lib/systemd/system/kubelet.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Kubelet
After=docker.service
 
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kubelet \$KUBELET_OPTS
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536
 
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

# 启动
systemctl daemon-reload
systemctl start kubelet
systemctl status kubelet

3.5.6、批准kubelet的证书申请

# 查看证书申请csr（certificatesigningrequest），状态为pending等待中
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get csr
NAME                                                   AGE   SIGNERNAME                                    REQUESTOR           REQUESTEDDURATION   CONDITION
node-csr-6m-PtPGVEiw089UJ9dnNf3cjbiMdKizuq27umnYdD7I   86s   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap                 Pending

# 批准kubelet证书申请
[root@k8s-master1 ~]# kubectl certificate approve node-csr-6m-PtPGVEiw089UJ9dnNf3cjbiMdKizuq27umnYdD7I
certificatesigningrequest.certificates.k8s.io/node-csr-6m-PtPGVEiw089UJ9dnNf3cjbiMdKizuq27umnYdD7I approved

# 查看csr状态，状态为Approved,Issued（已批准）
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get csr
NAME                                                   AGE     SIGNERNAME                                    REQUESTOR           REQUESTEDDURATION   CONDITION
node-csr-6m-PtPGVEiw089UJ9dnNf3cjbiMdKizuq27umnYdD7I   6m12s   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap                 Approved,Issued

 # 查看node（cni网络插件还没安装，所以当前还是NotReady状态）
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get nodes
NAME          STATUS     ROLES    AGE   VERSION
k8s-master1   NotReady      39s   v1.23.15

3.6、部署kube-proxy

3.6.1、生成证书

# 切换到工作目录
cd ~/TLS/k8s
 
# 创建证书请求文件
cat > kube-proxy-csr.json << EOF
{
  "CN": "system:kube-proxy",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "ShangHai",
      "ST": "ShangHai",
      "O": "k8s",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF
 
# 生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy

3.6.2、生成kubeconfig配置文件

KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://192.168.100.101:6443"
 
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-proxy \
  --client-certificate=./kube-proxy.pem \
  --client-key=./kube-proxy-key.pem \
  --embed-certs=true \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
  
kubectl config set-context default \
  --cluster=kubernetes \
  --user=kube-proxy \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
  
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

3.6.3、定义配置参数，指定kubeconfig文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml << EOF
kind: KubeProxyConfiguration
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
bindAddress: 0.0.0.0
metricsBindAddress: 0.0.0.0:10249
clientConnection:
  kubeconfig: /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig
hostnameOverride: k8s-master1
#mode: "ipvs"

clusterCIDR: 10.244.0.0/16
EOF

单独介绍下mode参数
这个是配置kube-proxy的工作模式，目前用的基本就是这两种，都是基于内核的netfilter实现的：

• iptables： 默认使用的模式，通过创建一条条iptables规则链来访问集群内service。这种模式pod内ping不通service的IP
• ipvs： 专门用来做负载均衡的技术，lvs就用的这个。pod可以ping通service的IP

这里就先不展开详细说了，要单独开单章说明。
这里部署就先用默认的iptables模式就可以，在服务量级不大的时候，iptables和ipvs性能差不多

3.6.4、创建配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.conf << EOF
KUBE_PROXY_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--config=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml"
EOF
3.6.5、配置systemd管理、启动服务
cat > /usr/lib/systemd/system/kube-proxy.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Proxy
After=network.target
 
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-proxy \$KUBE_PROXY_OPTS
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536
 
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

# 启动服务
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-proxy
systemctl enable kube-proxy
systemctl status kube-proxy

3.7、安装cni网络插件

这里选择用calico来作为网络插件使用

calico官网：https://www.tigera.io/project-calico/

查看版本对应关系
从官网文档说明里得知，calico-v3.23版本支持k8s的v1.23版本，所以这里就选择安装v3.23版本好了

3.7.1、拉取配置

如果拉取不到，可以点这里下载，为本次文章使用的所有软件包，官方拉取纯净版

mkdir /opt/kubernetes/calico && cd /opt/kubernetes/calico

# 下载官方yaml文件
curl https://projectcalico.docs.tigera.io/archive/v3.23/manifests/calico.yaml -O

3.7.2、根据环境修改文件配置项

修改calico.yaml中calico-node容器的env环境变量
a、改CALICO_IPV4POOL_CIDR项为我们上边定义的clusterCIDR（指定pod的IP池）

      containers:

        - name: calico-node
          image: docker.io/calico/node:v3.23.5
..........
            - name: CALICO_IPV4POOL_CIDR
              value: "10.244.0.0/16"

b、添加 IP_AUTODETECTION_METHOD 环境变量：

      containers:

        - name: calico-node
          image: docker.io/calico/node:v3.23.5
..........
  env:
    # 这是需要我们添加的环境变量
            - name: IP_AUTODETECTION_METHOD
              value: "interface=ens33"
    #我这里网卡是ens33，就填的ens33

如果这个不指定的话，可能calico-node启动会报这个错

Readiness probe failed: calico/node is not ready: BIRD is not ready: Error querying BIRD: unable to connect to BIRDv4 socket: dial unix /var/run/calico/bird.ctl: connect: connection refused

3.7.3、启动服务

可以提前把yaml里container所需镜像下好，再启动

# 拉起
kubectl apply -f calico.yaml

# 查看服务
[root@k8s-master1 calico]# kubectl get pod -n kube-system
NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
calico-kube-controllers-54756b744f-nkxxm   1/1     Running   0          4m36s
calico-node-8kmr5                          1/1     Running   0          4m36s

# 等calico的pod都Running后，查看node状态也变为ready
[root@k8s-master1 calico]# kubectl get nodes
NAME          STATUS   ROLES    AGE   VERSION
k8s-master1   Ready       97m   v1.23.15

如果有启动失败，可以describe查看event或者docker logs查看容器日志排错

这样一个单节点集群就完成了

3.8、配置apiserver访问kubelet权限

允许使用kubectl来查看pod日志

不然会有如下报错

Error from server (Forbidden): Forbidden (user=kubernetes, verb=get, resource=nodes, subresource=proxy) ( pods/log calico-node-8kmr5)

编辑配置并启动

mkdir /opt/kubernetes/yaml && cd /opt/kubernetes/yaml

# 配置
cat > apiserver-to-kubelet-rbac.yaml << EOF
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  annotations:
    rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate: "true"
  labels:
    kubernetes.io/bootstrapping: rbac-defaults
  name: system:kube-apiserver-to-kubelet
rules:
  - apiGroups:
      - ""
    resources:
      - nodes/proxy
      - nodes/stats
      - nodes/log
      - nodes/spec
      - nodes/metrics
      - pods/log
    verbs:
      - "*"
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: system:kube-apiserver
  namespace: ""
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: system:kube-apiserver-to-kubelet
subjects:
  - apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
    kind: User
    name: kubernetes
EOF

kubectl apply -f apiserver-to-kubelet-rbac.yaml

这样再去执行kubectl logs就可以了

4、新增Worker节点

现在192.168.100.101（master）已经拉起一套单节点的k8s集群，后边就是把另外两个node节点也给加进来

4.1、node节点准备

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

4.2、把master上的配置信息拷贝到node节点中（master节点操作）

注：这里注意，要把cfg/kubelet.kubeconfig这个文件删除，因为是apiserver那边颁发证书后自动生成的，每个节点不一样

scp /opt/kubernetes/cfg/{kubelet*,kube-proxy*,bootstrap*} 192.168.100.102:/opt/kubernetes/cfg/
scp /opt/kubernetes/cfg/{kubelet*,kube-proxy*,bootstrap*} 192.168.100.103:/opt/kubernetes/cfg/

scp /opt/kubernetes/bin/{kubelet*,kube-proxy*} 192.168.100.102:/opt/kubernetes/bin/
scp /opt/kubernetes/bin/{kubelet*,kube-proxy*} 192.168.100.103:/opt/kubernetes/bin/

scp /opt/kubernetes/ssl/ca.pem 192.168.100.102:/opt/kubernetes/ssl/
scp /opt/kubernetes/ssl/ca.pem 192.168.100.103:/opt/kubernetes/ssl/

scp /usr/lib/systemd/system/{kubelet,kube-proxy}.service 192.168.100.102:/usr/lib/systemd/system/
scp /usr/lib/systemd/system/{kubelet,kube-proxy}.service 192.168.100.103:/usr/lib/systemd/system/

4.3、修改配置（node节点操作）

# a. 修改cfg/kubelet.conf文件中hostname-override值为所在node节点主机名
vim cfg/kubelet.conf
..... 
--hostname-override=k8s-node1 \
.....

# b.修改cfg/kube-proxy-config.yml文件中hostnameOverride值为所在node节点主机名
vim kube-proxy-config.yml
.....
hostnameOverride: k8s-node1
......

# c.删除kubelet.kubconfig
rm /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig

4.4、启动服务（node节点操作）

systemctl daemon-reload
systemctl start kubelet kube-proxy
systemctl enable kubelet kube-proxy

4.5、master中查看证书申请并同意

[root@k8s-master1 kubernetes]# kubectl get csr
NAME                                                   AGE     SIGNERNAME                                    REQUESTOR           REQUESTEDDURATION   CONDITION
node-csr-1seYXEb3ZkQvuSPVuW5_jKM8y0MhCOBZ5xX4qkcigUo   13s     kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap                 Pending
node-csr-V2YmiDZhAu1CY87EZbZAKCweGHF1JZb635oecD39l-c   3m14s   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap                 Pending
[root@k8s-master1 kubernetes]#
[root@k8s-master1 kubernetes]# kubectl certificate approve node-csr-1seYXEb3ZkQvuSPVuW5_jKM8y0MhCOBZ5xX4qkcigUo node-csr-V2YmiDZhAu1CY87EZbZAKCweGHF1JZb635oecD39l-c
certificatesigningrequest.certificates.k8s.io/node-csr-1seYXEb3ZkQvuSPVuW5_jKM8y0MhCOBZ5xX4qkcigUo approved
certificatesigningrequest.certificates.k8s.io/node-csr-V2YmiDZhAu1CY87EZbZAKCweGHF1JZb635oecD39l-c approved

4.6、查看集群node状态

会在新加节点上启动一些初始服务，如calico-node，所以需要稍等一会状态就可变为ready

[root@k8s-master1 kubernetes]# kubectl get nodes
NAME          STATUS   ROLES    AGE     VERSION
k8s-master1   Ready       151m    v1.23.15
k8s-node1     Ready       4m49s   v1.23.15
k8s-node2     Ready       4m49s   v1.23.15

到此，简易的单master，双node的三节点集群就搭建完成了

5、部署Coredns

    一般情况下，pod之间通信都是用service的clusterIP，但是ip有难以记忆等问题，所以需要加一个DNS来解析，可以使用service_name来进行服务之间相互调用。大概是从k8s的1.11版本以来，k8s就直接从kube-dns转为coredns了，所以本次DNS选择coredns

    还是一如既往的去看下coredns和k8s之间的版本联系，通过这里官方给出的kubeadm部署使用的版本记录得出，coredns:1.8.6肯定是可以在k8s1.23版本中使用的，所以本次就使用1.8.6版本的coredns了

5.1、拉取配置

如果配置和镜像下载不下来，可以点这里下载，为本次文章使用的所有软件包，官方拉取纯净版

# 这里就用容器形式部署DNS了，方便快捷
mkdir /opt/kubernetes/coredns && cd /opt/kubernetes/coredns
curl https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/kubernetes/master/cluster/addons/dns/coredns/coredns.yaml.base -O
mv coredns.yaml.base coredns.yaml

5.2、修改配置

修改coredns.yaml中的带有__DNS__的值

1、原文：__DNS__DOMAIN__
    改为：cluster.local （dns域，和上边kubelet中配置的保持一致）
2、原文：__DNS__MEMORY__LIMIT__
    改为：500Mi
3、原文：__DNS__SERVER__
    改为：10.0.0.240  （这里是dns的svc—ip，要和上边kubelet中配置的clusterDNS值一致）

修改使用镜像

原文：image: registry.k8s.io/coredns/coredns:v1.10.0
改为：image: coredns/coredns:1.8.6

5.3、运行

kubectl apply -f coredns.yaml
[root@k8s-master1 coredns]# kubectl get pod,svc -n kube-system
NAME                                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/calico-kube-controllers-54756b744f-p9n9m   1/1     Running   0          5h2m
pod/calico-node-6k4xn                          1/1     Running   0          5h2m
pod/calico-node-cnzm9                          1/1     Running   0          5h2m
pod/calico-node-qqwnr                          1/1     Running   0          5h2m
pod/coredns-57c6b56d8d-hcn58                   1/1     Running   0          21m

NAME               TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)                  AGE
service/kube-dns   ClusterIP   10.0.0.240           53/UDP,53/TCP,9153/TCP   22m

5.4、测试

# 查看当前的svc
[root@k8s-master1 coredns]# kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.0.0.1               443/TCP   6h59m

# 启动一个临时pod（busybox）测试解析
[root@k8s-master1 coredns]# kubectl run -ti --rm busybox-test --image=busybox:1.35 sh
/ # nslookup kubernetes
Server:         10.0.0.240
Address:        10.0.0.240:53

** server can't find kubernetes.cluster.local: NXDOMAIN

Name:   kubernetes.default.svc.cluster.local
Address: 10.0.0.1
# 测试端口
/ # nc -vz kubernetes 443
kubernetes (10.0.0.1:443) open
/ #

/ # nc -vz 10.0.0.1 443
10.0.0.1 (10.0.0.1:443) open

6、部署一个官方的dashboard

根据官方配置即可kubernetes/dashboard：用于 Kubernetes 集群的通用 Web UI (github.com)

6.1、拉取官方配置文件

如果拉取不到，可以点这里下载，为本次文章使用的所有软件包，官方拉取纯净版

mkdir /opt/kubernetes/dashboard && cd /opt/kubernetes/dashboard
curl https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.7.0/aio/deploy/recommended.yaml -O

6.2、修改配置

集群角色简介：

• ClusterRole：是集群的权限
• ServiceAccount：是集群的用户
• ClusterRoleBinding：起到把权限和用户绑在一起的作用

官方的配置里创建的serviceaccount用户(kubernetes-dashboard)没有权限打开面板页面

所以我们把默认用户绑到集群原有的cluster-admin规则上即可，修改配置

# ClusterRoleBinding 这块内容修改为如下内容，需要修改的地方是roleRef.name，
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: kubernetes-dashboard
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  #name: kubernetes-dashboard
  name: cluster-admin
subjects:
  - kind: ServiceAccount
    name: kubernetes-dashboard

    namespace: kubernetes-dashboard
    
# 修改service
# 默认是ClusterIP类型，要改为NodePort方便访问（加一行即可）
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  type: NodePort
  ports:
    - port: 443
      targetPort: 8443
  selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard

6.3、拉起服务

[root@k8s-master1 dashboard]# kubectl apply -f recommended.yaml
[root@k8s-master1 dashboard]# kubectl get pod,svc -n kubernetes-dashboard
NAME                                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/dashboard-metrics-scraper-6f669b9c9b-6hkkf   1/1     Running   0          56m
pod/kubernetes-dashboard-758765f476-nh988        1/1     Running   0          56m

NAME                                TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)         AGE
service/dashboard-metrics-scraper   ClusterIP   10.0.203.46           8000/TCP        56m
service/kubernetes-dashboard        NodePort    10.0.51.31            443:30143/TCP   56m

6.4、获取token

[root@k8s-master1 dashboard]# kubectl get secret -n kubernetes-dashboard |grep dashboard-token
kubernetes-dashboard-token-2qcjl   kubernetes.io/service-account-token   3      10m
[root@k8s-master1 dashboard]# kubectl describe secret kubernetes-dashboard-token-2qcjl -n kubernetes-dashboard
Name:         kubernetes-dashboard-token-2qcjl
Namespace:    kubernetes-dashboard
.......
token:      eyJhbGciOiJSUzI1NiIsImtpZCI6.......# 复制这段内容，是下边登录的密码

6.5、访问测试（Chrome）

现在新版本可以直接在Chrome访问了

192.168.100.101:30143（IP是集群任意节点IP，端口是上边service/kubernetes-dashboard的port值）

输入上一步获取的token后，登录有如下内容即为成功

7、再装一个metrics

实现目的：可以通过kubectl top xxx看状态等

7.1、拉取官方配置

如果拉取不到，可以点这里下载，为本次文章使用的所有软件包，官方拉取纯净版

mkdir /opt/kubernetes/metrics && cd /opt/kubernetes/metrics
wget https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/components.yaml

7.2、修改配置

因为yaml里用的镜像是国外的，所以要改一下

先找一个可用的镜像

[root@k8s-master1 metrics]# docker search metrics-server
NAME                                          DESCRIPTION                                     STARS     OFFICIAL   AUTOMATED
mirrorgooglecontainers/metrics-server-amd64                                                   17
bitnami/metrics-server                        Bitnami Docker Image for Metrics Server         13                   [OK]
rancher/metrics-server                                                                        5
rancher/metrics-server-amd64          

                                                    2

修改yaml中镜像

原内容：
        image: k8s.gcr.io/metrics-server/metrics-server:v0.6.2
        imagePullPolicy: IfNotPresent
改为：
        image: bitnami/metrics-server:0.6.2
        imagePullPolicy: IfNotPresent

添加不验证证书配置

不然启动后describe时events里会报Readiness probe failed: HTTP probe failed with statuscode: 500

原内容：
      containers:
      - args:
        - --cert-dir=/tmp
        - --secure-port=4443
        - --kubelet-preferred-address-types=InternalIP,ExternalIP,Hostname
        - --kubelet-use-node-status-port
        - --metric-resolution=15s

        image: bitnami/metrics-server:0.6.2
新增：
      containers:
      - args:
        - --cert-dir=/tmp
        - --secure-port=4443
        - --kubelet-preferred-address-types=InternalIP,ExternalIP,Hostname
        - --kubelet-use-node-status-port
        - --metric-resolution=15s
        - --kubelet-insecure-tls    # 新增的这个，不验证证书

        image: bitnami/metrics-server:0.6.2

7.3、拉起服务及验证

kubectl apply -f components.yaml
[root@k8s-master1 metrics]# kubectl get pod -n kube-system |grep metr
metrics-server-7c65894ccb-8dxnr            1/1     Running   0          5m32s

 # 验证
 [root@k8s-master1 metrics]# kubectl top nodes
NAME          CPU(cores)   CPU%   MEMORY(bytes)   MEMORY%
k8s-master1   176m         8%     1329Mi          70%
k8s-node1     76m          3%     985Mi           52%
k8s-node2     83m          4%     1065Mi          56%

到此，基本上就差不多了，下边为扩展（集群扩容、高可用）内容

四、扩容-新增master节点（高可用架构）

k8s集群利用deployment实现对pod应用级的高可用，那么master节点上的etcd、apiserver、scheduler和controller manager要怎么实现高可用呢？
首先这四者的运行高可用方式是有区别的

etcd： 我们这次就已经部署分布式的三节点etcd集群了，即为高可用

scheduler、controller manager：

• 是依赖ETCD实现选主的功能，同一时间只有一个leader节点工作。
• 他们每个节点都会在etcd中注册endpoint信息，会定期更新注册信息（相当于心跳了）
• 每个从节点的服务会定期检查endpoint的信息，如果endpoint的信息在时间范围内没有更新，它们会尝试更新自己为leader节点。

apiserver：

• 接入层服务，集群的唯一入口，相当于一个无状态的服务
• 不同于scheduler和controller，需要借助etcd来选主，多节点时，无论在哪个apiserver节点请求，都是相同的结果
• 高可用可以多建几个apiserver的实例，然后通过nginx负载均衡+keepalived(VIP)来实现高可用

粗浅的高可用架构图

话不多说，继续

1、部署新增master2节点

按照规划，这里要新增一台192.168.100.104机器，划为master2

1.1、系统初始化+安装docker

这个前边步骤里都有，就不赘述了，按照前边的步骤
【二.1、系统初始化】和【三.2、安装docker】操作即可

1.2、开始部署

因master2的部署操作和master1基本一致，所以就把配置文件拷贝过来，修改下启动服务即可

# 创建etcd的ssl目录（master2中操作）
mkdir /opt/etcd

# 拷贝master1文件（master1中操作）
scp -r /opt/kubernetes/ 192.168.100.104:/opt/
scp -r /opt/etcd/ssl/ 192.168.100.104:/opt/etcd/
scp /usr/lib/systemd/system/kube* 192.168.100.104:/usr/lib/systemd/system/
scp /usr/bin/kubectl 192.168.100.104:/usr/bin/

# 删除kubelet自动生成的配置（master2中操作）
rm -f /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig 
rm -f /opt/kubernetes/ssl/kubelet*

1.3、修改配置（master2中操作）

vim /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf 
...
--bind-address=192.168.100.104 \
--advertise-address=192.168.100.104 \
...

vim /opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig
server: https://192.168.100.104:6443

vim /opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig
server: https://192.168.100.104:6443

vim /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
--hostname-override=k8s-master2

vim /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml
hostnameOverride: k8s-master2

vim ~/.kube/config
...
server: https://192.168.100.104:6443

1.4、启动服务（master2中操作）

systemctl daemon-reload
systemctl start kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler kubelet kube-proxy
systemctl enable kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler kubelet kube-proxy
systemctl status kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler kubelet kube-proxy

1.5、审批kubelet的申请（master1中操作）

[root@k8s-master1 opt]# kubectl get csr
NAME                                                   AGE   SIGNERNAME                                    REQUESTOR           REQUESTEDDURATION   CONDITION
node-csr-iMojU9INDQmkgNOCvh8IbW33qj8CQ4sj2Tsizet-mKQ   10m   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap                 Pending
[root@k8s-master1 opt]# kubectl certificate approve node-csr-iMojU9INDQmkgNOCvh8IbW33qj8CQ4sj2Tsizet-mKQ
certificatesigningrequest.certificates.k8s.io/node-csr-iMojU9INDQmkgNOCvh8IbW33qj8CQ4sj2Tsizet-mKQ approved
[root@k8s-master1 opt]# kubectl get csr
NAME                                                   AGE   SIGNERNAME                                    REQUESTOR           REQUESTEDDURATION   CONDITION
node-csr-iMojU9INDQmkgNOCvh8IbW33qj8CQ4sj2Tsizet-mKQ   11m   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap                 Approved,Issued

1.6、验证

# master1中操作
[root@k8s-master1 opt]# kubectl get nodes -owide
NAME          STATUS     ROLES    AGE   VERSION    INTERNAL-IP       EXTERNAL-IP   OS-IMAGE                KERNEL-VERSION           CONTAINER-RUNTIME
k8s-master1   Ready         8d    v1.23.15   192.168.100.101           CentOS Linux 7 (Core)   3.10.0-1127.el7.x86_64   docker://20.10.21
k8s-master2   NotReady      38s   v1.23.15   192.168.100.104           CentOS Linux 7 (Core)   3.10.0-1127.el7.x86_64   docker://20.10.21
k8s-node1     Ready         8d    v1.23.15   192.168.100.102           CentOS Linux 7 (Core)   3.10.0-1127.el7.x86_64   docker://20.10.21
k8s-node2     Ready         8d    v1.23.15   192.168.100.103           CentOS Linux 7 (Core)   3.10.0-1127.el7.x86_64   docker://20.10.21

# 需要等待片刻，等calico在master2节点上拉起后，节点才会变为ready

# master2中操作
[root@k8s-master2 opt]# kubectl get nodes -owide
NAME          STATUS   ROLES    AGE   VERSION    INTERNAL-IP       EXTERNAL-IP   OS-IMAGE                KERNEL-VERSION           CONTAINER-RUNTIME
k8s-master1   Ready       8d    v1.23.15   192.168.100.101           CentOS Linux 7 (Core)   3.10.0-1127.el7.x86_64   docker://20.10.21
k8s-master2   Ready       11m   v1.23.15   192.168.100.104           CentOS Linux 7 (Core)   3.10.0-1127.el7.x86_64   docker://20.10.21
k8s-node1     Ready       8d    v1.23.15   192.168.100.102           CentOS Linux 7 (Core)   3.10.0-1127.el7.x86_64   docker://20.10.21
k8s-node2     Ready       8d    v1.23.15   192.168.100.103           CentOS Linux 7 (Core)   3.10.0-1127.el7.x86_64   docker://20.10.21

到此，实现了双master集群，有条件的，上三master，这里条件有限，测试就两个了。生产环境最好是三个起。

2、部署nginx+keepalived高可用架构

按照上图的架构，在集群中需要增加

• 一个nginx，实现请求负载均衡apiserver
• 一个keepalived，实现用VIP访问nginx，故障时VIP转移，保证nginx始终可被访问

如果是公有云的服务，如腾讯云、阿里云之类的，可直接用他们的CLB、SLB什么的，效果一样

2.1、安装nginx+keepalived（master1/2都操作）

yum install epel-release -y
# 要安装stream模块
yum install nginx nginx-mod-stream keepalived -y

2.2、添加stream配置（master1/2都操作）

cat >> /etc/nginx/nginx.conf << "EOF"
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 192.168.100.101:6443;   # Master1 APISERVER IP:PORT
       server 192.168.100.104:6443;   # Master2 APISERVER IP:PORT
    }
    
    server {
       listen 16443; # 由于nginx与master节点复用，这个监听端口不能是6443，否则会冲突
       proxy_pass k8s-apiserver;
    }
}
EOF

2.3、检测并启动nginx（master1/2都操作）

[root@k8s-master1 nginx]# nginx -t
nginx: the configuration file /etc/nginx/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /etc/nginx/nginx.conf test is successful
[root@k8s-master1 nginx]# systemctl start nginx
[root@k8s-master1 nginx]# systemctl enable nginx
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/nginx.service to /usr/lib/systemd/system/nginx.service.

# 测试访问一下
[root@k8s-master1 nginx]# curl -k https://192.168.100.105:16443/version
{
  "major": "1",
  "minor": "23",
  "gitVersion": "v1.23.15",
  "gitCommit": "b84cb8ab29366daa1bba65bc67f54de2f6c34848",
  "gitTreeState": "clean",
  "buildDate": "2022-12-08T10:42:57Z",
  "goVersion": "go1.17.13",
  "compiler": "gc",
  "platform": "linux/amd64"
}[root@k8s-master1 nginx]#

2.4、配置keepalived（master1/2都操作）

这里要注意修改配置

• router_id：master1节点中值为nginx_master，master2节点中值为nginx_backup
• state：master1节点中值为MASTER，master2节点中值为BACKUP
• priority：master1节点中值为100，master2节点值修改为90

cd /etc/keepalived/
mv keepalived.conf keepalived.conf_bak
cat > keepalived.conf << EOF
global_defs {
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id nginx_master    #每个keepalived节点的唯一标识
}
vrrp_script check_nginx {    #监测nginx的状态
    script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"    #监控脚本
    interval 3    #检测间隔时间，即两秒检测一次
    fall 2    #检测失败的最大次数，超过两次认为节点资源发生故障
    weight -20    #自动调整优先级的参数，检测成功优先级不变，失败则优先级-20，就会发生切换
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER    #虚拟路由器的初始状态，可选择MASTER或者BACKUP
    interface ens33    #要修改为实际网卡名
    virtual_router_id 51    #每个虚拟路由的唯一标识ID，本次master和backup同属一个路由，所以值要保持一致
    priority 100    #当前节点的优先级，值越大越优先，主节点比备节点大即可
    advert_int 1    #VRRP通告的时间间隔，默认为1秒
    authentication {    #设置同一虚拟路由之间的认证机制
        auth_type PASS    #认证类型，这里用密码
        auth_pass 1111    #预共享密钥，仅前8位有效（就是配置的密码，可以配置为随机数，但是master和backup要一致）
    }
    virtual_ipaddress {    #配置VIP
        192.168.100.105/24    #要保证这个IP没有被占用
    }
    track_script {    #定义执行的跟踪脚本
        check_nginx
    }
}

EOF

2.5、配置检测nginx状态脚本

实现效果：

• 使用ss命令去检测nginx的16443端口是否存活
• • 如果端口存在，则返回状态0，keepalived不做任何处理
• • 如果端口不存在，则尝试重启nginx，重新判断端口是否存活
• • • 如果端口不存在，则返回状态为1，keepalived会做master降级，VIP漂移操作
• • • 如果端口存在，则返回状态为0，keepalived不做任何处理

cat > check_nginx.sh << "EOF"
#!/bin/bash
count=$(ss -antp |grep 16443 |wc -l)

if [ "$count" -eq 0 ];then
    systemctl restart nginx    # 尝试重启nginx
    sleep 2
    count=$(ss -antp |grep 16443 |wc -l)  # 这里要重新赋值才行
    if [ $count -eq 0 ];then
      echo "$count"
      exit 1
    else
      exit 0
  fi
else
  exit 0
fi
EOF
chmod +x check_nginx.sh

2.6、启动keepalived

systemctl start keepalived
systemctl enable keepalived

# 验证，刚开始启动，因为master1优先级高，所以VIP是在master1上
[root@k8s-master1 keepalived]# ip a |grep ens33 -A 3
2: ens33: ,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:3a:0d:16 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.100.101/24 brd 192.168.100.255 scope global noprefixroute ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.100.105/24 scope global secondary ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::30c0:4897:a86f:f217/64 scope link noprefixroute
       valid_lft forever preferred_lft forever

# 测试访问
[root@k8s-master1 keepalived]# curl -k https://192.168.100.105:16443/version
{
  "major": "1",
  "minor": "23",
  "gitVersion": "v1.23.15",
  "gitCommit": "b84cb8ab29366daa1bba65bc67f54de2f6c34848",
  "gitTreeState": "clean",
  "buildDate": "2022-12-08T10:42:57Z",
  "goVersion": "go1.17.13",
  "compiler": "gc",
  "platform": "linux/amd64"
}[root@k8s-master1 keepalived]#

2.7、测试VIP漂移效果

首先要注释掉nginx检测脚本里的重启nginx指令，不然停止nginx后，keepalived又自动拉起了

# 注释掉重启命令，测试完别忘了打开
[root@k8s-master1 keepalived]# cat check_nginx.sh
......
    #systemctl restart nginx
......

master1中手动停止nginx

[root@k8s-master1 keepalived]# systemctl stop nginx
[root@k8s-master1 keepalived]# ss -antp |grep 16443
# master1中查看vip是否还在
[root@k8s-master1 keepalived]# ip a |grep ens33 -A 3
2: ens33: ,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:3a:0d:16 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.100.101/24 brd 192.168.100.255 scope global noprefixroute ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::30c0:4897:a86f:f217/64 scope link noprefixroute
       valid_lft forever preferred_lft forever
# 查看keepalived状态
[root@k8s-master1 keepalived]# systemctl status keepalived
● keepalived.service - LVS and VRRP High Availability Monitor
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/keepalived.service; enabled; vendor preset: disabled)
   Active: active (running) since Sat 2022-12-31 16:15:33 CST; 11min ago
 Main PID: 88195 (keepalived)
   CGroup: /system.slice/keepalived.service
           ├─88195 /usr/sbin/keepalived -D
           ├─88196 /usr/sbin/keepalived -D
           ├─88197 /usr/sbin/keepalived -D
           ├─99640 /usr/sbin/keepalived -D
           ├─99642 /bin/bash /etc/keepalived/check_nginx.sh
           └─99658 sleep 2

Dec 31 16:26:14 k8s-master1 Keepalived_vrrp[88197]: /etc/keepalived/check_nginx.sh exited with status 1
Dec 31 16:26:17 k8s-master1 Keepalived_vrrp[88197]: /etc/keepalived/check_nginx.sh exited with status 1
Dec 31 16:26:20 k8s-master1 Keepalived_vrrp[88197]: /etc/keepalived/check_nginx.sh exited with status 1
......          

master2中查看效果

[root@k8s-master2 keepalived]# systemctl status keepalived
● keepalived.service - LVS and VRRP High Availability Monitor
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/keepalived.service; enabled; vendor preset: disabled)
   Active: active (running) since Sat 2022-12-31 16:13:01 CST; 15min ago
 Main PID: 50116 (keepalived)
   CGroup: /system.slice/keepalived.service
           ├─50116 /usr/sbin/keepalived -D
           ├─50117 /usr/sbin/keepalived -D
           └─50118 /usr/sbin/keepalived -D

Dec 31 16:24:53 k8s-master2 Keepalived_vrrp[50118]: Sending gratuitous ARP on ens33 for 192.168.100.105
Dec 31 16:24:53 k8s-master2 Keepalived_vrrp[50118]: Sending gratuitous ARP on ens33 for 192.168.100.105
......
[root@k8s-master2 keepalived]# ip a |grep ens33 -A 3
2: ens33: ,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:ad:ec:3f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.100.104/24 brd 192.168.100.255 scope global noprefixroute ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.100.105/24 scope global secondary ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::e166:6ae9:6fa:258e/64 scope link noprefixroute
       valid_lft forever preferred_lft forever 

测试访问

注意：别在master1上curl，不然会有16443的进程，被keepalived检测到，就会导致VIP又漂到master1上了

[root@k8s-master2 keepalived]# curl -k https://192.168.100.105:16443/version
{
  "major": "1",
  "minor": "23",
  "gitVersion": "v1.23.15",
  "gitCommit": "b84cb8ab29366daa1bba65bc67f54de2f6c34848",
  "gitTreeState": "clean",
  "buildDate": "2022-12-08T10:42:57Z",
  "goVersion": "go1.17.13",
  "compiler": "gc",
  "platform": "linux/amd64"
}[root@k8s-master2 keepalived]#

请求日志

[root@k8s-master2 keepalived]# tail -f /var/log/nginx/k8s-access.log
192.168.100.104 192.168.100.101:6443 - [31/Dec/2022:16:06:16 +0800] 200 418
192.168.100.104 192.168.100.101:6443 - [31/Dec/2022:16:10:46 +0800] 200 85
192.168.100.104 192.168.100.104:6443 - [31/Dec/2022:16:10:52 +0800] 200 418

验证没问题之后，可以把master1上的nginx检测脚本恢复，就会自动把nginx拉起了

3、调整所有节点上的server配置

之前部署时，所有kube服务里的apiserver配置还都是192.168.100.101:6443，即master1的apiserver地址
所以现在虽然VIP已经生效，但是服务并没有去调用这个地址
因此最后一步就是，修改所有节点上的配置文件（包括master和node），让服务去调用

说是配置文件，其实也就只是kubeconfig文件

sed -i "s/192.168.100.101:6443/192.168.100.105:16443/g" /opt/kubernetes/cfg/*


# 验证访问
[root@k8s-master1 cfg]# kubectl get nodes
NAME          STATUS   ROLES    AGE   VERSION
k8s-master1   Ready       9d    v1.23.15
k8s-master2   Ready       21h   v1.23.15
k8s-node1     Ready       9d    v1.23.15
k8s-node2     Ready       9d    v1.23.15

好了，这次是真结束了，恭喜，一套二进制部署的高可用k8s集群就完成了
End…