//在所有 node 节点上操作
#创建kubernetes工作目录
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}
#上传 node.zip 到 /opt 目录中,解压 node.zip 压缩包,获得kubelet.sh、proxy.sh
cd /opt/
unzip node.zip
chmod +x kubelet.sh proxy.sh
//在 master01 节点上操作
#把 kubelet、kube-proxy 拷贝到 node 节点
cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
scp kubelet kube-proxy [email protected]:/opt/kubernetes/bin/
scp kubelet kube-proxy [email protected]:/opt/kubernetes/bin/
#上传 kubeconfig.sh 文件到 /opt/k8s/kubeconfig 目录中,生成 kubeconfig 的配置文件
mkdir /opt/k8s/kubeconfig
cd /opt/k8s/kubeconfig
chmod +x kubeconfig.sh
./kubeconfig.sh 20.0.0.101/opt/k8s/k8s-cert/
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig [email protected]:/opt/kubernetes/cfg/
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig [email protected]:/opt/kubernetes/cfg/
#RBAC授权,使用户 kubelet-bootstrap 能够有权限发起 CSR 请求
kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap --clusterrole=system:node-bootstrapper --user=kubelet-bootstrap
//在 node01 节点上操作
#启动 kubelet 服务
cd /opt/
./kubelet.sh 20.0.0.103
ps aux | grep kubelet
//在 master01 节点上操作,通过 CSR 请求
#检查到 node01 节点的 kubelet 发起的 CSR 请求,Pending 表示等待集群给该节点签发证书
kubectl get csr
#通过 CSR 请求
kubectl certificate approve (上面选项中REQUESTOR的值 )
#Approved,Issued 表示已授权 CSR 请求并签发证书
kubectl get csr
#查看节点,由于网络插件还没有部署,节点会没有准备就绪 NotReady
kubectl get node
//在 node01 节点上操作
#加载 ip_vs 模块
for i in $(ls /usr/lib/modules/$(uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs|grep -o "^[^.]*");do echo $i; /sbin/modinfo -F filename $i >/dev/null 2>&1 && /sbin/modprobe $i;done
#启动proxy服务
cd /opt/
./proxy.sh 20.0.0.103
ps aux | grep kube-proxy
//在 node02 节点上操作
#启动 kubelet 服务
cd /opt/
./kubelet.sh 20.0.0.104
ps aux | grep kubelet
//在 master01 节点上操作,通过 CSR 请求
#检查到 node02 节点的 kubelet 发起的 CSR 请求,Pending 表示等待集群给该节点签发证书
kubectl get csr
#通过 CSR 请求
kubectl certificate approve (上面选项中REQUESTOR的值 )
#Approved,Issued 表示已授权 CSR 请求并签发证书
kubectl get csr
#查看节点,由于网络插件还没有部署,节点会没有准备就绪 NotReady
kubectl get node
//在 node02 节点上操作
#加载 ip_vs 模块
for i in $(ls /usr/lib/modules/$(uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs|grep -o "^[^.]*");do echo $i; /sbin/modinfo -F filename $i >/dev/null 2>&1 && /sbin/modprobe $i;done
#启动proxy服务
cd /opt/
./proxy.sh 20.0.0.104
ps aux | grep kube-proxy
K8S 中 Pod 网络通信:
(1)Pod 内容器与容器之间的通信
在同一个 Pod 内的容器(Pod 内的容器是不会跨宿主机的)共享同一个网络命令空间,相当于它们在同一台机器上一样,可以用 localhost 地址访问彼此的端口。
(2)同一个 Node 内 Pod 之间的通信
每个 Pod 都有一个真实的全局 IP 地址,同一个 Node 内的不同 Pod 之间可以直接采用对方 Pod 的 IP 地址进行通信,Pod1 与 Pod2 都是通过 Veth 连接到同一个 docker0 网桥,网段相同,所以它们之间可以直接通信。
(3)不同 Node 上 Pod 之间的通信
Pod 地址与 docker0 在同一网段,docker0 网段与宿主机网卡是两个不同的网段,且不同 Node 之间的通信只能通过宿主机的物理网卡进行。
要想实现不同 Node 上 Pod 之间的通信,就必须想办法通过主机的物理网卡 IP 地址进行寻址和通信。因此要满足两个条件:Pod 的 IP 不能冲突;将 Pod 的 IP 和所在的 Node 的 IP 关联起来,通过这个关联让不同 Node 上 Pod 之间直接通过内网 IP 地址通信。
Overlay Network:
叠加网络,在二层或者三层基础网络上叠加的一种虚拟网络技术模式,该网络中的主机通过虚拟链路隧道连接起来(类似于VPN)。
VXLAN:
将源数据包封装到UDP中,并使用基础网络的IP/MAC作为外层报文头进行封装,然后在以太网上传输,到达目的地后由隧道端点解封装并将数据发送给目标地址。
Flannel 的功能是让集群中的不同节点主机创建的 Docker 容器都具有全集群唯一的虚拟 IP 地址。
Flannel 是 Overlay 网络的一种,也是将 TCP 源数据包封装在另一种网络包里面进行路由转发和通信,目前支持 udp、vxlan、 host-GW 3种数据转发方式。
UDP(默认方式,基于应用转发,配置简单,性能最差)
VXLAN(基于内核转发)
Host-gw(性能最好、配置麻烦)
udp模式的工作原理:(基于应用进行转发,Flannel提供路由表,Flannel封装、解封装)
数据从 node01 上 Pod 的源容器中发出后,经由所在主机的 docker0 虚拟网卡转发到 flannel0 虚拟网卡,flanneld 服务监听在 flannel0 虚拟网卡的另外一端。
Flannel 通过 Etcd 服务维护了一张节点间的路由表。源主机 node01 的 flanneld 服务将原本的数据内容封装到 UDP 中后根据自己的路由表通过物理网卡投递给目的节点 node02 的 flanneld 服务,数据到达以后被解包,然后直接进入目的节点的 flannel0 虚拟网卡,之后被转发到目的主机的 docker0 虚拟网卡,最后就像本机容器通信一样由 docker0 转发到目标容器。
ETCD 之 Flannel 提供说明:
vxlan 是一种overlay(虚拟隧道通信)技术,通过三层网络搭建虚拟的二层网络,跟 udp 模式具体实现不太一样:
1)udp模式是在用户态实现的,数据会先经过tun网卡,到应用程序,应用程序再做隧道封装,再进一次内核协议栈,而vxlan是在内核当中实现的,只经过一次协议栈,在协议栈内就把vxlan包组装好。
2)udp模式的tun网卡是三层转发,使用tun是在物理网络之上构建三层网络,属于ip in udp,vxlan模式是二层实现, overlay是二层帧,属于mac in udp。
3)vxlan由于采用mac in udp的方式,所以实现起来会涉及mac地址学习,arp广播等二层知识,udp模式主要关注路由
Flannel VXLAN模式跨主机的工作原理:(Flannel提供路由表,由内核封装、解封装)
1、数据帧从主机A上Pod的源容器中发出后,经由所在主机的docker0/cni0 网络接口转发到flannel.1 接口
2、flannel.1 收到数据帧后添加VXLAN 头部,封装在UDP报文中
3、主机A通过物理网卡发送封包到主机B的物理网卡中
4、主机B的物理网卡再通过VXLAN 默认端口8472转发到flannel.1 接口进行解封装
(官方给出的预设接口为4789,而实际运用的其实为8472端口)
5、解封装以后,内核将数据帧发送到Cni0, 最后由Cni0 发送到桥接到此接口的容器B中。
UDP基于应用程序进行转发,由应用程序进行封装和解封装;VXLAN由内核进行封装和解封装,内核效率比应用程序要高,所以VXLAN比UDP要快。
UDP是数据包,VXLAN是数据帧。
UDP的网卡Flannel0,VXLAN的网卡Flannel.1。
1)flannel 方案:
需要在每个节点_上把发向容器的数据包进行封装后,再用隧道将封装后的数据包发送到运行着目标Pod的node节点上。目标node节点再负责去掉封装,将去除封装的数据包发送到目标Pod上。数据通信性能则大受影响。
2)calico方案:
Calico不使用隧道或NAT来实现转发,而是把Host当作Internet中的路由器,使用BGP同步路由,并使用iptables来做安全访问策略,完成跨Host转发来。
采用直接路由的方式,这种方式性能损耗最低,不需要修改报文数据,但是如果网络比较复杂场景下,路由表会很复杂,对运维提出了较高的要求。
基于三层路由表进行转发,不需要封装和解封装。
Calico主要由三个部分组成:
Calico CNI插件:主要负责与kubernetes对接,供kubelet 调用使用。
Felix:负责维护宿主机上的路由规则、FIB转发信息库等。
BIRD:负责分发路由规则,类似路由器。
Confd:配置管理组件。
Calico工作原理:
Calico是通过路由表来维护每个pod的通信。
Calico 的CNI插件会为每个容器设置一个 veth pair设备,然后把另一端接入到宿主机网络空间,由于没有网桥,CNI插件还需要在宿主机上为每个容器的veth pair设备配置一条路由规则,用于接收传入的IP包。
有了这样的veth pair设备以后,容器发出的IP包就会通过veth pair设备到达宿主机,然后宿主机根据路由规则的下一跳地址,发送给正确的网关,然后到达目标宿主机,再到达目标容器
这些路由规则都是Felix 维护配置的,而路由信息则是Calico BIRD 组件基于BGP(动态路由协议,可以选路)分发而来。
calico实际上是将集群里所有的节点都当做边界路由器来处理,他们一起组成了一个全互联的网络,彼此之间通过BGP交换路由,这些节点我们叫做BGP Peer。
flannel
配置方便,功能简单,是基于overlay叠加网络实现的(在原有数据包中再封装一层),由于要进行封装和解封装的过程对性能会有一定的影响,同时不具备网络策略配置能力。
三种模式:UDP、 VXLAN、HOST-GW
默认网段是:10.244.0.0/16
calico
功能强大,基于路由表进行转发,没有封装和解封装的过程,对性能影响较小,具有网络策略配置能力,但是路由表维护起来较为复杂。
模式:BGP、IPIP
默认网段192 .168.0.0/16
//在node1节点上操作
#上传 cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz 和 flannel.tar 到 /opt 目录中
cd /opt/
docker load -i flannel.tar
mkdir /opt/cni/bin -p
tar zxvf cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz -C /opt/cni/bin
//在node2节点上操作
#上传 cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz 和 flannel.tar 到 /opt 目录中
cd /opt/
docker load -i flannel.tar
mkdir /opt/cni/bin -p
tar zxvf cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz -C /opt/cni/bin
//在 master01 节点上操作
#上传 kube-flannel.yml 文件到 /opt/k8s 目录中,部署 CNI 网络
cd /opt/k8s
kubectl apply -f kube-flannel.yml
kubectl get pods -n kube-system
kubectl get nodes
该网络插件和flannel插件 选择其一部署即可
//在 master01 节点上操作
#上传 calico.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中,部署 CNI 网络
cd /opt/k8s
vim calico.yaml
#修改里面定义Pod网络(CALICO_IPV4POOL_CIDR),与前面kube-controller-manager配置文件指定的cluster-cidr网段一样
- name: CALICO_IPV4POOL_CIDR
value: "192.168.0.0/16"
kubectl apply -f calico.yaml
kubectl get pods -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
calico-kube-controllers-659bd7879c-4h8vk 1/1 Running 0 58s
calico-node-nsm6b 1/1 Running 0 58s
calico-node-tdt8v 1/1 Running 0 58s
#等 Calico Pod 都 Running,节点也会准备就绪
kubectl get nodes
//在所有 node 节点上操作
#上传 coredns.tar 到 /opt 目录中
cd /opt
docker load -i coredns.tar
//在 master01 节点上操作
#上传 coredns.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中,部署 CoreDNS
cd /opt/k8s
kubectl apply -f coredns.yaml
kubectl get pods -n kube-system
#DNS 解析测试
kubectl run -it --rm dns-test --image=busybox:1.28.4 sh
/ # nslookup kubernetes
#!/bin/bash
NODE_ADDRESS=$1
DNS_SERVER_IP=${2:-"10.0.0.2"}
#创建 kubelet 启动参数配置文件
cat >/opt/kubernetes/cfg/kubelet <
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--hostname-override=${NODE_ADDRESS} \\
--network-plugin=cni \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig \\
--bootstrap-kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig \\
--config=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.config \\
--cert-dir=/opt/kubernetes/ssl \\
--pod-infra-container-image=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google-containers/pause-amd64:3.0"
EOF
#--hostname-override:指定kubelet节点在集群中显示的主机名或IP地址,默认使用主机hostname;kube-proxy和kubelet的此项参数设置必须完全一致
#--network-plugin:启用CNI
#--kubeconfig:指定kubelet.kubeconfig文件位置,当前为空路径,会自动生成,用于如何连接到apiserver,里面含有kubelet证书,master授权完成后会在node节点上生成 kubelet.kubeconfig 文件
#--bootstrap-kubeconfig:指定连接 apiserver 的 bootstrap.kubeconfig 文件
#--config:指定kubelet配置文件的路径,启动kubelet时将从此文件加载其配置
#--cert-dir:指定master颁发的kubelet证书生成目录
#--pod-infra-container-image:指定Pod基础容器(Pause容器)的镜像。Pod启动的时候都会启动一个这样的容器,每个pod之间相互通信需要Pause的支持,启动Pause需要Pause基础镜像
#----------------------
#创建kubelet配置文件(该文件实际上就是一个yml文件,语法非常严格,不能出现tab键,冒号后面必须要有空格,每行结尾也不能有空格)
cat >/opt/kubernetes/cfg/kubelet.config <
apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
address: ${NODE_ADDRESS}
port: 10250
readOnlyPort: 10255
cgroupDriver: cgroupfs
clusterDNS:
- ${DNS_SERVER_IP}
clusterDomain: cluster.local
failSwapOn: false
authentication:
anonymous:
enabled: true
EOF
#PS:当命令行参数与此配置文件(kubelet.config)有相同的值时,就会覆盖配置文件中的该值。
#----------------------
#创建 kubelet.service 服务管理文件
cat >/usr/lib/systemd/system/kubelet.service <
Description=Kubernetes Kubelet
After=docker.service
Requires=docker.service
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kubelet
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kubelet \$KUBELET_OPTS
Restart=on-failure
KillMode=process
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF
systemctl daemon-reload
systemctl enable kubelet
systemctl restart kubelet
#!/bin/bash
NODE_ADDRESS=$1
#创建 kube-proxy 启动参数配置文件
cat >/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy <
--v=4 \\
--hostname-override=${NODE_ADDRESS} \\
--cluster-cidr=172.17.0.0/16 \\
--proxy-mode=ipvs \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig"
EOF
#--hostnameOverride: 参数值必须与 kubelet 的值一致,否则 kube-proxy 启动后会找不到该 Node,从而不会创建任何 ipvs 规则
#--cluster-cidr:指定 Pod 网络使用的聚合网段,Pod 使用的网段和 apiserver 中指定的 service 的 cluster ip 网段不是同一个网段。 kube-proxy 根据 --cluster-cidr 判断集群内部和外部流量,指定 --cluster-cidr 选项后 kube-proxy 才会对访问 Service IP 的请求做 SNAT,即来自非 Pod 网络的流量被当成外部流量,访问 Service 时需要做 SNAT。
#--proxy-mode:指定流量调度模式为ipvs模式,可添加--ipvs-scheduler选项指定ipvs调度算法(rr|wrr|lc|wlc|lblc|lblcr|dh|sh|sed|nq)
#--kubeconfig: 指定连接 apiserver 的 kubeconfig 文件
#----------------------
#创建 kube-proxy.service 服务管理文件
cat >/usr/lib/systemd/system/kube-proxy.service <
Description=Kubernetes Proxy
After=network.target
[Service]
EnvironmentFile=-/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-proxy \$KUBE_PROXY_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF
systemctl daemon-reload
systemctl enable kube-proxy
systemctl restart kube-proxy
#!/bin/bash
#example: kubeconfig 192.168.73.105 /opt/k8s/k8s-cert/
#创建bootstrap.kubeconfig文件
#该文件中内置了 token.csv 中用户的 Token,以及 apiserver CA 证书;kubelet 首次启动会加载此文件,使用 apiserver CA 证书建立与 apiserver 的 TLS 通讯,使用其中的用户 Token 作为身份标识向 apiserver 发起 CSR 请求
BOOTSTRAP_TOKEN=$(awk -F ',' '{print $1}' /opt/kubernetes/cfg/token.csv)
APISERVER=$1
SSL_DIR=$2
export KUBE_APISERVER="https://$APISERVER:6443"
# 设置集群参数
kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=$SSL_DIR/ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=bootstrap.kubeconfig
#--embed-certs=true:表示将ca.pem证书写入到生成的bootstrap.kubeconfig文件中
# 设置客户端认证参数,kubelet 使用 bootstrap token 认证
kubectl config set-credentials kubelet-bootstrap \
--token=${BOOTSTRAP_TOKEN} \
--kubeconfig=bootstrap.kubeconfig
# 设置上下文参数
kubectl config set-context default \
--cluster=kubernetes \
--user=kubelet-bootstrap \
--kubeconfig=bootstrap.kubeconfig
# 使用上下文参数生成 bootstrap.kubeconfig 文件
kubectl config use-context default --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig
#----------------------
#创建kube-proxy.kubeconfig文件
# 设置集群参数
kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=$SSL_DIR/ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig
# 设置客户端认证参数,kube-proxy 使用 TLS 证书认证
kubectl config set-credentials kube-proxy \
--client-certificate=$SSL_DIR/kube-proxy.pem \
--client-key=$SSL_DIR/kube-proxy-key.pem \
--embed-certs=true \
--kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig
# 设置上下文参数
kubectl config set-context default \
--cluster=kubernetes \
--user=kube-proxy \
--kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig
# 使用上下文参数生成 kube-proxy.kubeconfig 文件
kubectl config use-context default --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig
---
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
image: quay.io/coreos/flannel:v0.14.0
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:v0.14.0
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
hostPath:
path: /etc/cni/net.d
- name: flannel-cfg
configMap:
name: kube-flannel-cfg