在 Linux 内/公网、云服务器搭建一套 K8s 集群

前言

本文讲述如果在 Linux 搭建内/公网 Kubernetes 集群的详细步骤，解决搭建过程中的问题。

准备工作

• Linux CentOS 7.x 两台及以上，本文用的 7.6
• 本文配置默认是在内网环境下，即服务器在同一个局域网环境，公网的差异配置有额外标注 [差异-序号]，在后面可看到对应配置。
• 如果是云服务器记得提前在安全组中放开使用到的端口 [主节点 6443] [工作节点测试使用的 80]。
• 安装步骤多个节点可以并行操作，注意某些操作仅主/工作节点执行。
• 部署成功后可以尝试使用 Kubesphere 或 Rancher 容器管理平台进行管理。

Linux 环境设置

# 停止、关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

# 关闭 SELinux
# 永久
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
# 临时
setenforce 0

# 关闭 Swap
# 永久
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab
# 临时
swapoff -a

• 设置主机名

# 示例 hostnamectl set-hostname k8s-master
# 示例 hostnamectl set-hostname k8s-node1
hostnamectl set-hostname 

• 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

• 添加 hosts【仅主节点执行】差异-1

cat >> /etc/hosts << EOF 
192.168.2.1 k8s-master 
192.168.2.2 k8s-node1 
# 192.168.2.3 k8s-node2 ...
EOF

• 使以上配置生效

sysctl --system

• 时间同步

yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com

Docker 安装

wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
yum -y install docker-ce-18.06.1.ce-3.el7
# 设置开机启动 && 启动
systemctl enable docker && systemctl start docker
# 查看版本
docker --version

• 设置 Docker 仓库地址。可直接用，也可自己在阿里云创建账号用自己的地址

cat > /etc/docker/daemon.json << EOF 
{
    "registry-mirrors": ["https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"] 
}
EOF

• 重启 Docker

systemctl restart docker

K8s 组件安装

• 添加 yum 源

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

• 安装Kubeadm、Kubelet、Kubectl

yum install -y kubelet-1.18.0 kubeadm-1.18.0 kubectl-1.18.0
# 设置开机启动
systemctl enable kubelet

• Kubeadm 初始化【仅主节点执行】差异-2

kubeadm init \
# 主节点 IP
--apiserver-advertise-address=192.168.2.1 \
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
--kubernetes-version v1.18.0 \
# service、pod 网段设置，不冲突即可
--service-cidr=10.96.0.0/12 \
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16

• Kubectl 设置，Kubeadm 初始化成功后控制台会打印这些指令（一模一样）【仅主节点执行】

mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

• 查看节点

kubectl get nodes

• 执行 join 脚本，kubeadm 初始化成功后控制台会打印出这些脚本【仅工作节点执行】

kubeadm join 192.168.1.1:6443 --token esce21.q6hetwm8si29qxwn \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:00603a05805807501d7181c3d60b478788408cfe6cedefedb1f97569708be9c5

• 如果忘记了 join 脚本，可以在主节点执行以下命令重新生成

kubeadm token create --print-join-command

• 安装 Pod 网络插件(CNI)【仅主节点执行】

# 也可以将 kube-flannel.yml 下载到当前目录执行以下语句
# kubectl apply -f kube-flannel.yml
kubectl apply -f 

测试

# 部署 nginx (deployment，pod)
kubectl create deployment nginx --image=nginx
# 暴露 nginx 端口给外网访问 (service)
kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort
# 获取 pod 和 service 信息
kubectl get pod,svc
# 访问地址：http://NodeIP:

外网差异配置

• 差异-1 hosts 配置

cat >> /etc/hosts << EOF 
<外网 IP> k8s-master 
<外网 IP> k8s-node1 
# <外网 IP> k8s-node2 ...
EOF

• 差异-2 kubeadm 初始化

kubeadm init \
# 主节点 IP
--apiserver-advertise-address=<外网 IP> \
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
--kubernetes-version v1.18.0 \
# service、pod 网段设置，不冲突即可
--service-cidr=10.96.0.0/12 \
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16

执行完上面的初始化脚本后会卡在 etcd 初始化的位置，因为 etcd 绑定端口的时候使用了外网 IP，而云服务器外网 IP 并不是本机的网卡，而是网关分配的一个供外部访问的 IP，从而导致初始化进程一直重试绑定，长时间卡住后失败。

解决办法：在卡住过程中，修改初始化生成的 etcd.yaml 中的配置成示例图一样，进程会自动重试并初始化成功。

# - --listen-client-urls=https://0.0.0.0:2379
# - --listen-peer-urls=https://0.0.0.0:2380
vim /etc/kubernetes/manifests/etcd.yaml

示例图

• [差异-3] 集群内部互相访问不通

集群按上面步骤搭建好后，Pod 之间互相访问不了，StatefulSet 也无法通过 这种方式直接访问，但是通过 NodePort 暴露给外部访问确是可以访问到的目标服务的。
主节点执行 kubectl exec -it bash 进入 Pod 命令会连接超时最终失败，并打印出超时信息，显示使用的 IP 是工作节点的内网 IP，它们不在同一个局域网中自然是访问不通的。
如果网络互通，进入 Pod 容器直接 ping 其他 Pod/Service 的 IP 或者 StatefuSet 虚拟 DNS 地址 [PodName].[ServiceName].[Namespace].svc.cluster.local 是可以通的。
解决办法：使用 iptables IP 重定向，如这种情况下让系统访问工作节点内网 IP 时转而访问工作节点的外网 IP。

iptables -t nat -A OUTPUT -d <内网 IP> -j DNAT --to-destination <外网 IP>

其他问题

警告 Cgroup Driver 不一致

节点加入集群会警告 docker 和 kubelet 的 Cgroup Driver 不一致，但是暂未发现影响，如图：

image-20210914180557147

解决办法：修改 docker 的 Cgroup Driver 为 systemd

vim /usr/lib/systemd/system/docker.service
# 修改下面这项，后面加上 --exec-opt native.cgroupdriver=systemd
ExecStart=/usr/bin/dockerd --exec-opt native.cgroupdriver=systemd
# 重新加载并重启
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker
# 查看当前 Docker Cgroup 驱动
docker info | grep Cgroup

重复 init/join 集群报错

比如：主节点初始化失败，再次尝试报错；加入集群时出错了修改后再次加入报错；主节点删除了工作节点，工作节点再次加入报错等情况。如图：

image-20210914180458899

解决办法：使用 kubeadm 重置后再执行 Join 命令

# 询问时输入 y 回车
kubeadm reset

forward 策略为 drop

我不确定这个会不会引发集群问题，先记录下
解决办法：就是修改 iptables forward 策略为 ACCEPT。可以在系统中直接改，但是重启后又会复原。可以通过修改docker配置达到永久生效的目的

vim /lib/systemd/system/docker.service
# 在[Service]标签下加入如下参数
ExecStartPost=/sbin/iptables -P FORWARD ACCEPT
# 重新加载并重启
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker
# 前后查看 iptables 策略
iptables -nL

在这里插入图片描述

Rancher安装

• Master 节点执行以下指令就行，官网有 快速开始 介绍
• Rancher 是一个容器管理平台，可以直接创建集群，也可以将原有集群添加进去交给它管理。通过UI界面创建集群中各个容器/组件非常方便。
• 安装好后通过 80/443 端口访问，云服务器记得开放这两个端口

sudo docker run --privileged -d --restart=unless-stopped -p 80:80 -p 443:443 rancher/rancher

参考

iptables IP 重定向
Rancher 官网