Kubeadm 部署k8s实现并且演示滚动不停服务更新

1. 环境准备

在开始之前，部署Kubernetes集群机器需要满足以下几个条件：

• 一台或多台机器，操作系统 CentOS7.x-86_x64；
• 硬件配置：2GB或更多RAM，2个CPU或更多CPU，硬盘30GB或更多；
• 集群中所有机器之间网络互通；
• 可以访问外网，需要拉取镜像；
• 禁止swap分区。

主机详情

IP	Hostname	备注
192.168.32.128	K8s-master	Master,控制平面，docker
192.168.32.129	K8s-node1	节点，docker
192.168.32.130	K8s-node2	节点，docker

2. 准备安装环境(三台机器都要执行)

2.1 修改主机hostname

# 分别在三台机器上执行：
hostnamectl set-hostname k8s-master
hostnamectl set-hostname k8s-node1
hostnamectl set-hostname k8s-node2

2.2 修改hosts文件，三台机器都要执行

# 角色 系统 ip
cat > /etc/hosts << EOF
192.168.32.128 k8s-master
192.168.32.129 k8s-node1
192.168.32.130 k8s-node2
EOF

2.3	关闭防火墙 seliunx 三个机器都一样执行

# 关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

# 关闭selinux
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config  # 永久
setenforce 0# 临时
# 关闭swap：
swapoff -a  # 临时

vim /etc/fstab  # 永久
# /dev/mapper/centos-swap swap                    swap    defaults        0 0      # 禁用就好了

# 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

sysctl --system  # 生效

2.4	时间同步三台机器都要操作
yum install ntpdate -y
ntpdate ntp1.aliyun.com

设置定时自动同步，三台机器都要操作
crontab -e
*/10 * * * * ntpdate ntp1.aliyun.com
*/12 * * * * hwclock --systohc
*/13 * * * * clock -w

2.5	安装Docker 三台机器都要安装

# 修改yum 源，三台机器都要修改
cd /etc/yum.repos.d/
[root@k8s-master yum.repos.d]# mkdir bak
[root@k8s-master yum.repos.d]# mv *.repo bak/

# 安装yum 源，三台机器都要安装
wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo

# 安装docker，三台机器都要安装
yum -y install docker-ce
systemctl enable docker && systemctl start docker

# 配置镜像下载加速器
cat >/etc/docker/daemon.json << EOF
{
"registry-mirrors":["https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF

systemctl restart docker

2.6	添加阿里yum仓库源 安装 kubeadm 用的 三个节点
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

2.7	开始安装 kubeadm , kubelet ，kubectl 三个节点都要安装

# 执行安装版本号,不指定默认最新版本
yum install -y kubelet-1.20.9 kubeadm-1.20.9 kubectl-1.20.9
systemctl enable kubelet

# 解释和注释
kubelet：systemd守护进程管理
kubeadm：部署工具
kubectl：k8s命令行管理工具


2.8	开始部署 kubernetes master，在k8s-master机器上执行

# 在 192.168.32.128 master 上执行 要写master ip

[root@k8s-master ~]# kubeadm init \
--apiserver-advertise-address=192.168.32.128 \
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
--kubernetes-version v1.20.9 \
--service-cidr=10.96.0.0/12 \
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16

# 参数解释
–apiserver-advertise-address 集群通告地址
–image-repository 由于默认拉取镜像地址k8s.gcr.io国内无法访问，这里指定阿里云镜像仓库地址。
–kubernetes-version K8s版本，与上面安装的一致
–service-cidr 集群内部虚拟网络，Pod统一访问入口
–pod-network-cidr Pod网络，与下面部署的CNI网络组件yaml中保持一致

Master 初始化成功之后，会生成节点加入指令。

2.9	拷贝kubectl使用的连接k8s认证文件到默认路径

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

# 查看节点情况,由于还没部署flannel 通信插件，所以status 是notready

kubectl get nodes 
NAME         STATUS   ROLES    AGE   VERSION
k8s-master  NotReady    master   2m   v1.20.9

2.10	 加入kubernetes node 在32.129 和 32.130 上执行

# 这个东西是自己生成的  这个东西是那个界节点加入 在那个机器执行
 
[root@k8s-node1 ~]# kubeadm join 192.168.32.128:6443--token esce21.q6hetwm8si29qxwn \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:00603a05805807501d7181c3d60b478788408cfe6cedefedb1f97569708be9c5


默认token 有效期为24 小时 当过期后 改token 就不可用了 这时就需要重新创建token，操作如下：

[root@k8s-master ~]# kubeadm token create --print-join-command

2.11	 部署容器网络（CNI）
这里使用Flannel作为Kubernetes容器网络方案，解决容器跨主机网络通信。
Flannel是CoreOS维护的一个网络组件，Flannel为每个Pod提供全局唯一的IP，Flannel使用ETCD来存储Pod子网与Node IP之间的关系。flanneld守护进程在每台主机上运行，并负责维护ETCD信息和路由数据包。

使用如下yaml 文件部署flannel网络组件
kubectl apply -f kube-flannel.yml

kubectl get pods -n kube-system
[root@k8s-master ~]# cat kube-flannel.yml 
---
apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodSecurityPolicy
metadata:
  name: psp.flannel.unprivileged
  annotations:
    seccomp.security.alpha.kubernetes.io/allowedProfileNames: docker/default
    seccomp.security.alpha.kubernetes.io/defaultProfileName: docker/default
    apparmor.security.beta.kubernetes.io/allowedProfileNames: runtime/default
    apparmor.security.beta.kubernetes.io/defaultProfileName: runtime/default
spec:
  privileged: false
  volumes:
  - configMap
  - secret
  - emptyDir
  - hostPath
  allowedHostPaths:
  - pathPrefix: "/etc/cni/net.d"
  - pathPrefix: "/etc/kube-flannel"
  - pathPrefix: "/run/flannel"
  readOnlyRootFilesystem: false
  # Users and groups
  runAsUser:
    rule: RunAsAny
  supplementalGroups:
    rule: RunAsAny
  fsGroup:
    rule: RunAsAny
  # Privilege Escalation
  allowPrivilegeEscalation: false
  defaultAllowPrivilegeEscalation: false
  # Capabilities
  allowedCapabilities: ['NET_ADMIN', 'NET_RAW']
  defaultAddCapabilities: []
  requiredDropCapabilities: []
  # Host namespaces
  hostPID: false
  hostIPC: false
  hostNetwork: true
  hostPorts:
  - min: 0
    max: 65535
  # SELinux
  seLinux:
    # SELinux is unused in CaaSP
    rule: 'RunAsAny'
---
kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: flannel
rules:
- apiGroups: ['extensions']
  resources: ['podsecuritypolicies']
  verbs: ['use']
  resourceNames: ['psp.flannel.unprivileged']
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - pods
  verbs:
  - get
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - nodes
  verbs:
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - nodes/status
  verbs:
  - patch
---
kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: flannel
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: flannel
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: flannel
  namespace: kube-system
---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: flannel
  namespace: kube-system
---
kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:
  name: kube-flannel-cfg
  namespace: kube-system
  labels:
    tier: node
    app: flannel
data:
  cni-conf.json: |
    {
      "name": "cbr0",
      "cniVersion": "0.3.1",
      "plugins": [
        {
          "type": "flannel",
          "delegate": {
            "hairpinMode": true,
            "isDefaultGateway": true
          }
        },
        {
          "type": "portmap",
          "capabilities": {
            "portMappings": true
          }
        }
      ]
    }
  net-conf.json: |
    {
      "Network": "10.244.0.0/16",
      "Backend": {
        "Type": "vxlan"
      }
    }
---
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: kube-flannel-ds
  namespace: kube-system
  labels:
    tier: node
    app: flannel
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: flannel
  template:
    metadata:
      labels:
        tier: node
        app: flannel
    spec:
      affinity:
        nodeAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            nodeSelectorTerms:
            - matchExpressions:
              - key: kubernetes.io/os
                operator: In
                values:
                - linux
      hostNetwork: true
      priorityClassName: system-node-critical
      tolerations:
      - operator: Exists
        effect: NoSchedule
      serviceAccountName: flannel
      initContainers:
      - name: install-cni-plugin
        image: rancher/mirrored-flannelcni-flannel-cni-plugin:v1.2
        command:
        - cp
        args:
        - -f
        - /flannel
        - /opt/cni/bin/flannel
        volumeMounts:
        - name: cni-plugin
          mountPath: /opt/cni/bin
      - name: install-cni
        image: quay.io/coreos/flannel:v0.15.0
        command:
        - cp
        args:
        - -f
        - /etc/kube-flannel/cni-conf.json
        - /etc/cni/net.d/10-flannel.conflist
        volumeMounts:
        - name: cni
          mountPath: /etc/cni/net.d
        - name: flannel-cfg
          mountPath: /etc/kube-flannel/
      containers:
      - name: kube-flannel
        image: quay.io/coreos/flannel:v0.15.0
        command:
        - /opt/bin/flanneld
        args:
        - --ip-masq
        - --kube-subnet-mgr
        resources:
          requests:
            cpu: "100m"
            memory: "50Mi"
          limits:
            cpu: "100m"
            memory: "50Mi"
        securityContext:
          privileged: false
          capabilities:
            add: ["NET_ADMIN", "NET_RAW"]
        env:
        - name: POD_NAME
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.name
        - name: POD_NAMESPACE
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.namespace
        volumeMounts:
        - name: run
          mountPath: /run/flannel
        - name: flannel-cfg
          mountPath: /etc/kube-flannel/
      volumes:
      - name: run
        hostPath:
          path: /run/flannel
      - name: cni-plugin
        hostPath:
          path: /opt/cni/bin
      - name: cni
        hostPath:
          path: /etc/cni/net.d
      - name: flannel-cfg
        configMap:
          name: kube-flannel-cfg

# 创建网络插件
kubectl apply -f kube-flannel.yml
kubectl get pods -n kube-system

# 查看节点时候都ready 状态
kubectl get nodes -owide

2.12	 部署官方 Doshboard (UI)

[root@k8s-master ~]# wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.0.3/aio/deploy/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：
[root@k8s-master ~]#  vim  recommended.yaml
...
kind:Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dadashboard
  name: kubernetes-dashboard
namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  ports:
- port:443
      targetPort:8443
      nodePort: 30006       #添加的端口 30006
  selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  type: NodePort             添加的


...
 
[root@k8s-master ~]#  kubectl apply -f recommended.yaml

[root@k8s-master ~]#  kubectl get pods -n kubernetes-dashboard
NAME                                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
dashboard-metrics-scraper-6b4884c9d5-gl8nr   1/1  Running  0  13m
kubernetes-dashboard-7f99b75bf4-89cds  1/1  Running  0  13m

访问地址：https://NodeIP:30006
创建service account并绑定默认cluster-admin管理员集群角色


  创建用户
[root@k8s-master ~]#  kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kube-system
 
# 用户授权
[root@k8s-master ~]#  kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard-admin

# 获取用户Token
[root@k8s-master ~]#  kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk '/dashboard-admin/{print $1}')

使用输出的Token登入 Dashboard 最后就是
访问地址 192.168.32.128:30006 然后 token 登入就行了

2.13	 服务无中断平滑发布

Kubernetes支持名为Rolling Update的功能，允许您不间断地， 
接近几乎无缝地平滑升级部署应用程序 ，即在不停止对外服务的前提下完成应用的更新。 

什么是滚动更新？
为了应用升级部署时候k8s不停服达到用户无感知，Kubernetes支持称为滚动更新的功能。此功能允许您按顺序更新pod，一次更新一个（按照配置比例），而不是一次停止/更新整个pod。使发布版本更新和回滚而不会中断服务 

# 滚动更新示例

上传测试项目：
 

拉取基础环境 python:3.7
docker pull python:3.7

部署执行Dockerfile 打包过程

Vim Dockerfile

FROM python:3.7
VOLUME /tmp
ADD . /work
WORKDIR /work
RUN rm -rf simpleui
RUN /usr/local/bin/python -m pip install --upgrade pip
RUN pip3 install -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ -r requirements.txt
RUN pip3 install django-simpleui -U
EXPOSE 8080
ENTRYPOINT ["python","manage.py","runserver" ,"0.0.0.0:8080"]

执行Dockerfile打包，生成本地制品镜像，（注意后面的点，代表当前目录的Dockerfile 文件）

[root@k8s-master hospital_manager]# docker build -t hospital:v1.23.6.20.1 .

hospital.yaml 文件详解：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    app: hospital
  name: deployment-hospital #deployment名字
  namespace: encop #命名空间
spec:
  replicas: 4 #开启的pods 副本
  progressDeadlineSeconds: 600 #等待多少秒才能确定Deployment进程是卡住的,如果还是卡住，则标记次pods 为false

  minReadySeconds: 10 #滚动升级时10s后认为该pod就绪可用
  selector:
    matchLabels:
      app: hospital
  strategy:
    rollingUpdate: #滚动更新
      maxSurge: 1 #滚动更新期间可以创建的pod的最大数量超过指定数量的pod。1表示当一个新的pod被创建才会删除一个pod，以此类推。可以是具体的整数，也可以是百分百 默认值为25％
      maxUnavailable: 25% #滚动更新期间不可用的pods 数量
    type: RollingUpdate
  template:
    metadata:
      creationTimestamp: null
      labels:
        app: hospital
    spec:
      containers:
      - image: test/hospital:v1.23.6.20.1 #镜像版本
        imagePullPolicy: Never #表示拉取本地镜像，不拉去远程镜像
        name: hospital
        resources: {}
        volumeMounts:
        - name: time-config
          mountPath: /etc/localtime
          readOnly: true
      volumes:
      - name: time-config
        hostPath:
          path: /etc/localtime
status: {}
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    app: hospital
  name: hospital
  namespace: encop
spec:
  ports:
  - nodePort: 32121
    port: 8080
    protocol: TCP
    targetPort: 8080
  selector:
    app: hospital
  type: NodePort
  sessionAffinity: ClientIP #多pods时达到会话保持的状态
status:
  loadBalancer: {}


创建kubectl apply -f hospital.yaml

[root@k8s-master v1]# kubectl get pods -n encop -owide

查看pods的版本号

v1.23.6.20.1版本号

[root@k8s-master v1]# kubectl get pod -w -n encop

在192.168.32.129 node1机器上使用脚本测试服务是否正常访问！
[root@k8s-node1 ~]# cat check_serv.sh 
#!/bin/bash

while true; do

curl -m 10 -s -o /dev/null 192.168.32.128:32121

if [ $? == 0 ]; then
        echo "服务正常！"
else
        echo "服务不正常！"
fi
sleep 2
done

目前是正常的！

目前浏览器是可以正常访问的
修改程序标题改为v2，修改此处，更新后应该为v2字样

重新打包build 镜像

[root@k8s-master hospital_manager]# docker build -t test/hospital:v1.23.6.20.2 .

执行滚动更新前服务都是正常访问的
监控服务更新变化

[root@k8s-master v1]# kubectl get pod -w -n encop

执行更新操作，将版本号从v1.23.6.20.1 升级到v1.23.6.20.2

kubectl set image deployment/deployment-hospital hospital=test/hospital:v1.23.6.20.2 -n encop

部署过程中服务一直都是正常访问的

网页标题也变了，服务也没有出现终端问题，滚动更新不停服务升级成功！
版本号也更新到v1.23.6.20.2

参考文章：http://idcsec.com/2019/03/05/kubernetes%E6%BB%9A%E5%8A%A8%E6%9B%B4%E6%96%B0%EF%BC%88%E6%97%A0%E4%B8%AD%E6%96%AD%E5%B9%B3%E6%BB%91%E5%8F%91%E5%B8%83%EF%BC%89/

附加：如果服务启动时间比较长，可以添加探针，更加细致严谨


        # 准备就绪探针
        readinessProbe:
            # 使用 HTTP GET 方法检查
            httpGet:
              # 检查的路径
              # Windows 上使用 /sys-value-server/one-vo/12
              # k8s 上使用 /sys-value-server/one-vo/12
              path: /sys-value-server/one-vo/12  # 访问次服务url 返回200，才证明此pods 启动成功，流量才分配到此pods中
              # 应用程序端口号
              port: 42130
            # 初始化延迟 30 秒
            initialDelaySeconds: 20
            # 每隔 10 秒一次检查
            periodSeconds: 10
            # 超时时间
            timeoutSeconds: 5
            # 连续成功的检查次数
            successThreshold: 1
            # 连续失败的检查次数
            failureThreshold: 3