Steven_Chen925
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以 Kubernetes 原生方式管理 Kubernetes 集群

Cluster API 简介

Cluster API 是一个 Kubernetes 项目，它使用 Kuberentes 原生方式来创建、配置和管理集群。它可在 Kubernetes 核心的基础上提供可选的附加功能。

Cluster API 可被视为通用的 Kubernetes 集群管理框架，但您可能想要基于 Cluster API 实施自己的云提供商服务。现在有许多不同种类的云提供商都以 Cluster API 为基础，如 AWS、Azure、GCE、OpenStack 和 IBM Cloud。您可从此处获取云提供商的完整列表。

也可以参阅 what-and-why-of-cluster-api，更详细地了解为何开发者需要使用 Cluster API。

使用 cluster-api-provider-openstack

cluster-api-provider-openstack 是面向 OpenStack 的 cluster-api 的云提供商实施。我将向您展示一些有关其处理方式的步骤。

当前可采用三种方式通过 Cluster API 来配置 Kubernetes 集群 - 可使用 Minikube、Kind 或现有 Kubernetes 集群。我们鼓励您使用 Kind 或者现有的 Kubernetes 集群，因为这两种方式速度更快。接下来，我将向您展示使用 Kind 或现有 Kubernetes 集群来配置 Kubernetes 集群的步骤。

前提条件

安装 kubectl

安装 Kind。如果目前没有 Kubernetes 集群，可参阅 Kind 安装文档，了解安装步骤。

构建 clusterctl命令，如下所示：

$ git clone https://github.com/kubernetes-sigs/cluster-api-provider-openstack $GOPATH/src/sigs.k8s.io/cluster-api-provider-openstack

$ cd $GOPATH/src/sigs.k8s.io/cluster-api-provider-openstack/cmd/clusterctl

$ go build

准备 clouds.yaml

clouds.yaml是用于指定 OpenStack 配置参数的文件，这些参数将指定 Kubernetes 集群的管理位置。

以下是我的环境的相关示例。project_id 用于识别要从中获取资源以配置到 Kubernetes 集群的项目。您可访问 https://github.com/kubernetes-sigs/cluster-api-provider-openstack#quick-notes-on-cloudsyaml，获取有关 clouds.yaml的更多详细信息。


clouds:

  openstack:

    auth:

      auth_url: "https://xxx.ibm.com:5000"

      username: "your user name"

      password: "your password"

      project_id: 07962130d7044e3c84e1825859d5bef9

      domain_name: "ibm"

      user_domain_name: "ibm"

    region_name: "RegionOne"

    interface: "public"

    identity_api_version: 3

    verify: false

    cacert: |

      -----BEGIN CERTIFICATE-----

      xxxxxxxx

      -----END CERTIFICATE-----

生成集群创建文件

当 clouds.yaml准备就绪后，需使用它来生成 Kubernetes 集群创建文件，如下所示：

cd examples/openstack

./generate-yaml.sh [options]

openstack cloud 即您要使用的云，可从 clouds.yaml 文件获取。在我的示例中可以看到，根据 clouds.yaml 中的定义，我的 openstack cloud 为 openstack。

provider os用于指定将运行 Kubernetes 的虚拟机的操作系统；当前仅支持 Ubuntu 和 Centos。

在我此处的示例中，我使用以下命令在以 Ubuntu 作为 VM 操作系统的 OpenStack 云中配置自己的 Kubernetes 集群。

1./generate-yaml.sh ./clouds.yaml openstack ubuntu

完成此命令后，它将生成两个对象：当前目录中名为 out 的文件夹，以及一对新的 SSH 密钥（存储为$HOME/.ssh/openstack\_tmp 和 $HOME/.ssh/openstack\_tmp.pub）。

out文件夹将包含三个文件：

root@gyliu-dev1:~/go/src/sigs.k8s.io/cluster-api-provider-openstack/cmd/clusterctl/examples/openstack# ls out

cluster.yaml  machines.yaml  provider-components.yaml

cluster.yaml主要定义 Kubernetes 集群名称、用于 Pod 和服务的 Kubernetes CIDR、Kubernetes 服务域、云提供商等等。以下是我的环境中的 cluster.yaml 示例。

root@gyliu-dev1:~/go/src/sigs.k8s.io/cluster-api-provider-openstack/cmd/clusterctl/examples/openstack# cat out/cluster.yaml

apiVersion: "cluster.k8s.io/v1alpha1"

kind: Cluster

metadata:

  name: test1

spec:

    clusterNetwork:

        services:

            cidrBlocks: ["10.96.0.0/12"]

        pods:

            cidrBlocks: ["192.168.0.0/16"]

        serviceDomain: "cluster.local"

    providerSpec:

      value:

        apiVersion: "openstackproviderconfig/v1alpha1"

        kind: "OpenstackProviderSpec"

machines.yaml 文件用于定义要为 Kubernetes 集群配置的机器规范，比如，VM 镜像、VM 浮动 IP、Kubernetes 版本、OpenStack 网络 UUID 和 OpenStack 安全组。以下是我的环境中适用于 Kubernetes 主节点的 machines.yaml 文件示例。

items:

- apiVersion: "cluster.k8s.io/v1alpha1"

  kind: Machine

  metadata:

    generateName: liugya-master-

    labels:

      set: master

  spec:

    providerSpec:

      value:

        apiVersion: "openstackproviderconfig/v1alpha1"

        kind: "OpenstackProviderSpec"

        flavor: m1.xlarge

        image: KVM-Ubt18.04-Srv-x64

        sshUserName: cloudusr

        keyName: cluster-api-provider-openstack

        availabilityZone: nova

        networks:

        - uuid: e2d9ead6-759b-4592-873d-981d3db07c86

        floatingIP: 9.20.206.22

        securityGroups:

        - uuid: 97acf9d4-e5bf-4fff-a2c0-be0b04fbc44b

        userDataSecret:

          name: master-user-data

          namespace: openstack-provider-system

        trunk: false

    versions:

      kubelet: 1.14.0

      controlPlane: 1.14.0

provider-components.yaml 文件用于为 OpenStack 云提供商定义部分 CRD 资源和控制器。它主要包含两个控制器，如下所示：

root@liugya-master-cpr5j:/home/cloudusr# kubectl get deploy -n openstack-provider-system

NAME                     READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE

clusterapi-controllers   1/1     1            1           3h8m

root@liugya-master-cpr5j:/home/cloudusr# kubectl get sts -n system

NAME                 READY   AGE

controller-manager   1/1     3h9m

controller-manager用于管理 Cluster API 的部分通用资源，如 MachineSet、MachineDeployment 和 Node。

clusterapi-controllers由 OpenStack 云提供商实施；它主要用于管理集群和机器，如在 OpenStack 上创建集群资源和配置机器。

SSH 密钥对支持 clusterctl 从主节点访存已配置的 Kubernetes admin.conf，然后将所有控制器从引导集群迁移至已配置的 Kubernetes 主节点。

创建集群

生成所有文件后，可使用以下命令来创建 Kubernetes 集群：

1./clusterctl create cluster --v 4 --bootstrap-type kind --provider openstack  -c examples/openstack/out/cluster.yaml -m examples/openstack/out/machines.yaml  -p examples/openstack/out/provider-components.yaml

以上命令将使用 kind来创建引导集群，这样有助于为 Kubernetes 集群配置主节点。当主节点准备就绪后，clusterctl命令会将所有控制器和 Kubernetes 资源迁移至新配置的 Kubernetes 主节点，它还会删除引导集群。然后，新的主节点上运行的控制器将继续配置其他工作节点。

如果您现有 Kubernetes 集群，可以使用以下命令来创建自己的 Kubernetes 集群：

1./clusterctl create cluster --bootstrap-cluster-kubeconfig /root/.kube/config --provider openstack  -c examples/openstack/out/cluster.yaml -m examples/openstack/out/machines.yaml  -p examples/openstack/out/provider-components.yaml

注意，我使用了名为 bootstrap-cluster-kubeconfig 的 clusterctl 选项；此选项用于指定您的现有 Kubernetes 集群 kubeconfig，从而将现有的 Kubernetes 集群作为引导集群。

创建集群后，您可以登录到新配置的 Kubernetes 集群，并使用以下命令来检查集群信息：

root@liugya-master-fx9nn:~# kubectl get clusters

NAME    AGE

test1   33h

root@liugya-master-fx9nn:~# kubectl get machines

NAME                  AGE

liugya-master-fx9nn   33h

liugya-node-qknd7     33h

root@liugya-master-cpr5j:~# kubectl get nodes

NAME                  STATUS   ROLES    AGE     VERSION

liugya-master-cpr5j   Ready    master   3h50m   v1.14.0

liugya-node-ngw58 Ready 3h37m v1.14.0

删除机器

由于机器同样属于 Kubernetes 资源，因此可使用 kubectl delete命令来删除机器资源，如下所示（此处我删除的是工作节点）。

root@liugya-master-cpr5j:~# kubectl delete machine liugya-node-ngw58

machine.cluster.k8s.io "liugya-node-ngw58" deleted

root@liugya-master-cpr5j:~# kubectl get machines

NAME                  AGE

liugya-master-cpr5j   4h38m

root@liugya-master-cpr5j:~# kubectl get nodes

NAME                  STATUS   ROLES    AGE     VERSION

liugya-master-cpr5j   Ready    master   4h40m   v1.14.0

可以看到此工作节点现已被删除，如果您转至自己的 OpenStack 仪表板，还可看到工作节点的 VM 同样也被删除。

如果您查看 OpenStack 的 clusterapi 控制器日志，还将会看到以下日志，其中显示该机器已被删除。

I0404 06:28:11.145721       1 controller.go:114] Running reconcile Machine for liugya-node-ngw58

I0404 06:28:12.129559       1 controller.go:173] Reconciling machine object liugya-node-ngw58 triggers idempotent update.

I0404 07:24:42.608702       1 controller.go:114] Running reconcile Machine for liugya-node-ngw58

I0404 07:24:42.608762       1 controller.go:147] reconciling machine object liugya-node-ngw58 triggers delete.

I0404 07:24:45.549715       1 controller.go:158] machine object liugya-node-ngw58 deletion successful, removing finalizer.

添加机器

在这里，我们可以使用并定义机器 YAML 模板来添加新节点。您可从 out/machines.yaml获取机器规范，我在此处已通过以下命令创建了机器：

root@liugya-master-cpr5j:~# cat machine.yaml

apiVersion: "cluster.k8s.io/v1alpha1"

kind: Machine

metadata:

  name: liugya-node-1

  labels:

    set: node

spec:

  providerSpec:

    value:

      apiVersion: "openstackproviderconfig/v1alpha1"

      kind: "OpenstackProviderSpec"

      flavor: m1.medium

      image: KVM-Ubt18.04-Srv-x64

      sshUserName: cloudusr

      keyName: cluster-api-provider-openstack

      availabilityZone: nova

      networks:

      - uuid: e2d9ead6-759b-4592-873d-981d3db07c86

      floatingIP: 9.20.206.8

      securityGroups:

      - uuid: 97acf9d4-e5bf-4fff-a2c0-be0b04fbc44b

      userDataSecret:

        name: worker-user-data

        namespace: openstack-provider-system

      trunk: false

  versions:

    kubelet: 1.14.0

然后，通过 kubectl apply创建机器，如下所示：

root@liugya-master-cpr5j:~# kubectl apply -f node.yaml

machine.cluster.k8s.io/liugya-node-1 created

root@liugya-master-cpr5j:~# kubectl get machines

NAME                  AGE

liugya-master-cpr5j   5h24m

liugya-node-1         5s

您将看到新机器已创建完成。如果返回 OpenStack 仪表板，就会看到现在正在配置新 VM。OpenStack 的 clusterapi 控制器具有以下日志，其中显示正在创建新机器。

I0404 08:11:32.266191       1 controller.go:114] Running reconcile Machine for liugya-node-1

I0404 08:11:32.274115       1 controller.go:114] Running reconcile Machine for liugya-node-1

I0404 08:11:32.883271       1 controller.go:184] Reconciling machine object liugya-node-1 triggers idempotent create.

I0404 08:11:33.898700       1 actuator.go:132] Creating bootstrap token

W0404 08:12:21.943293       1 controller.go:186] unable to create machine liugya-node-1: Operation cannot be fulfilled on machines.cluster.k8s.io "liugya-node-1": the object has been modified; please apply your changes to the latest version and try again

I0404 08:12:22.944113       1 controller.go:114] Running reconcile Machine for liugya-node-1

I0404 08:12:23.969128       1 controller.go:173] Reconciling machine object liugya-node-1 triggers idempotent update.

I0404 08:12:24.639494       1 actuator.go:217] Populating current state for boostrap machine liugya-node-1

I0404 08:12:25.245633       1 controller.go:114] Running reconcile Machine for liugya-node-1

I0404 08:12:26.043068       1 controller.go:173] Reconciling machine object liugya-node-1 triggers idempotent update.

OpenStack 配置完机器后，您将看到新机器同样已连接到 Kubernetes 集群。

root@liugya-master-cpr5j:~# kubectl get machines

kubec    NAME                  AGE

liugya-master-cpr5j   5h40m

liugya-node-1         16m

root@liugya-master-cpr5j:~# kubectl get nodes

NAME                  STATUS   ROLES    AGE     VERSION

liugya-master-cpr5j   Ready    master   5h40m   v1.14.0

liugya-node-1 Ready 14m v1.14.0

故障排除

运行 clusterctl create 时，您始终可添加 --v 10 选项来运行此命令，以便从 clusterctl获取更多日志，帮助您检查命令出现的错误。

如果 Kubernetes 集群管理出现某些问题，您还可以检查 openstack-provider-system 名称空间下的 pod clusterapi-controllers-xxx的日志，查看某些错误详细信息。我们可以使用我的集群作为示例来看看如何进行调试。

root@liugya-master-fx9nn:/home/cloudusr# kubectl get pods -n openstack-provider-system

NAME                                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE

clusterapi-controllers-cdf99445c-lfxhg   1/1     Running   0          32h

root@liugya-master-fx9nn:/home/cloudusr# kubectl logs -f clusterapi-controllers-cdf99445c-lfxhg -n openstack-provider-system

I0402 05:30:44.926979       1 main.go:73] Initializing Dependencies.

W0402 05:30:44.928905       1 controller.go:58] environment variable NODE_NAME is not set, this controller will not protect against deleting its own machine

2019/04/02 05:30:44 Starting the Cmd.

I0402 05:30:45.130286       1 controller.go:114] Running reconcile Machine for liugya-master-fx9nn

I0402 05:30:45.130359       1 controller.go:89] Running reconcile Cluster for test1

I0402 05:30:45.130376       1 controller.go:127] reconciling cluster object test1 triggers idempotent reconcile.

I0402 05:30:45.130384       1 actuator.go:34] Reconciling cluster test1.

I0402 05:30:46.034994       1 controller.go:173] Reconciling machine object liugya-master-fx9nn triggers idempotent update.

I0402 05:30:46.124564       1 networkservice.go:52] Reconciling network components for cluster default/test1

I0402 05:30:46.124608       1 secgroupservice.go:71] Reconciling security groups for cluster default/test1

I0402 05:30:46.126950       1 controller.go:114] Running reconcile Machine for liugya-node-qknd7

I0402 05:30:46.229409       1 controller.go:114] Running reconcile Machine for liugya-node-qknd7

I0402 05:30:46.325294       1 controller.go:89] Running reconcile Cluster for test1

I0402 05:30:46.325329       1 controller.go:127] reconciling cluster object test1 triggers idempotent reconcile.

I0402 05:30:46.325338       1 actuator.go:34] Reconciling cluster test1.

I0402 05:30:47.008618       1 controller.go:184] Reconciling machine object liugya-node-qknd7 triggers idempotent create.

I0402 05:30:47.080219       1 networkservice.go:52] Reconciling network components for cluster default/test1

I0402 05:30:47.080247       1 secgroupservice.go:71] Reconciling security groups for cluster default/test1

I0402 05:30:48.360307       1 actuator.go:132] Creating bootstrap token

E0402 05:31:21.794720       1 actuator.go:319] Machine error liugya-node-qknd7: Associate floatingIP err: Resource not found

W0402 05:31:21.795091       1 controller.go:186] unable to create machine liugya-node-qknd7: Associate floatingIP err: Resource not found

I0402 05:31:22.795322       1 controller.go:114] Running reconcile Machine for liugya-node-qknd7

I0402 05:31:23.290910       1 controller.go:173] Reconciling machine object liugya-node-qknd7 triggers idempotent update.

I0402 05:31:24.142941       1 actuator.go:217] Populating current state for boostrap machine liugya-node-qknd7

I0402 05:31:26.224401       1 controller.go:114] Running reconcile Machine for liugya-node-qknd7

I0402 05:31:27.652795       1 controller.go:173] Reconciling machine object liugya-node-qknd7 triggers idempotent update.

I0402 05:31:28.324527       1 actuator.go:217] Populating current state for boostrap machine liugya-node-qknd7

I0402 05:31:29.224497       1 controller.go:114] Running reconcile Machine for liugya-node-qknd7

最后，您可以检查 /var/log/cloud-init-output.log 文件，获取有关安装后流程的更多详细信息。OpenStack 使用 cloud-init 来运行 user-data，为您已配置的 VM 执行部分安装后工作，随后为 Kubernetes 执行部分安装工作，例如， apt-get update 或安装 Docker。我们可以随时检查 cloud-init 日志，查看 VM 安装后错误日志，这将通过 kubeadm来安装 Kubernetes。

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