k8s的二进制部署（二）网络

节点部署完成之后,节点的状态都是Notready，所以要部署k8s网络：

k8s的网络类型：

k8s中的通信模式：

1. pod内部之间容器与容器之间的通信。

在同一个pod中的容器共享资源和网络，使用同一个网络命名空间，可以直接通信的

1. 同一个node节点之内，不同pod之间的通信

每个pod都有一个全局的真实的IP地址，同一个node直接的不同pod可以直接使用对方的pod的IP地址进行通信。

Pod1和pod2是通过docker的网桥来进行通信的

1. 不同node节点的上的pod之间如何进行通信？

Cni插件：cni是一个标准接口，用于容器运行时调用网络插件，配置容器网络，负责设置容器的网络命名空间，IP地址，路由等等参数

Flanne插件：功能就是让集群之中不同节点的docker容器具有全集群唯一的虚拟IP地址，他是一个overlay网络，在底层物理网络的基础之上，创建一个逻辑的网络层，二层+三层的集合，二层是物理网络，三层是逻辑上的网络层，overlay网络也是一种网络虚拟化的技术

Flannel支持的数据转发方式：

1. UDP模式，默认模式，应用转发，配置简单，但是性能最差
2. Vxlan模式，基于内核转发，也是最常用的网络类型（小集群都使用这个模式）
3. Host-gw（性能最好，但是配置麻烦，了解即可）

UDP模式（用的较少）：基于应用转发，是由flannel来提供路由表，flannel封装数据包，解封装

每个node节点都会有一个flannel的虚拟网卡

数据流向图：

Vxlan模式：使用的就是overlay的虚拟隧道通信技术，是一个二层＋三层的模式

而UDP是基于应用层，用户态

Vxlan：flannel提供路由表，内核封装解封装

Flannel1.1接口，用的就是vxlan

Vxlan的工作模式图：简单来说就是说vni+ip地址

vim /etc/profile

source <(kubectl completion bash)

source /etc/profile

Node1,node2

将flannel.tar拖入

docker load -i flannel.tar

mkdir -p /opt/cni/bin

将cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz拖入

tar -xf cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz -C /opt/cni/bin/

Node2同样的操作

Master01

拖入kube-flannel.yml

kubectl apply -f kube-flannel.yml

查看（多刷新几次，需要等待时间）

kubectl get pod -n kube-system

kubectl get pod -o wide -n kube-system

Ifconfig查看

Node1，node2

网络已部署完成

kubectl get nodes

第二个网络插件calico插件：

Flannel：每个发向容器的数据包进行封装，vxlan通过vtep打包数据，由内核封装数据包-----》转发到目标的node节点。到了目标node节点后，还有一个解封装的过程，再发送到目标pod，性能是有一定影响的

Calico:它是采用直接路由的方式，他的性能是最好的，也就是BGP路由，不需要修改报文，统一直接通过路由表转发，路由表会很复杂，运行维护的要求比较高

BGP模式的特点：交换路由信息外部网关协议，可以连接不同的node节点，node节点可能不是一个网段，BGP会自动寻址，自动选择可靠的，最佳的，动态的路由选择，自动识别相邻的路由设备

Calico不能使用overlay，也不需要交换，直接通过虚拟路由实现，每一台虚拟路由都通过BGP转发

核心组件：

Felix:也是运行在主机上的一个个pod，一个进程，k8s  daemonset的方式部署的pod

Daemont set会在每个node节点部署相同的pod，后台的运行方式

负责在宿主机上插入路由规则，维护calico需要的网络设备，网络接口的管理，监听，路由转发等等

BGP Client： bird BGP的客户端，专门负责在集群当中转发路由规则的信息，每一个节点都会有一个BGP Client

BGP协议广播的方式通知其他节点的，分发路由的规则，实现网络互通

ETCD：报错路由信息，负责网络元数据的一致性，元数据就是保证网络状态的一致性和准确

Calico的工作原理：

路由表来维护每个pod之间的通信，一旦创建好pod之后，会添加一个设备cali  也试试veth pair设备，比如说虚拟网卡：veth pair是一对设备，虚拟的以太网设备，一头连接在容器的网络命名空间，另一头连接网络宿主机的网络命名空间，名字叫做cali

这个设备的作用：IP地址的分配，veth pair连接容器的部分给容器分配一个IP地址，这个IP地址是一个唯一的标识，宿主机也会被这个veth pair分配一个calico网络的内部IP地址，和其他节点上的容器进行通信

Veth设备，容器发出的IP地址通过veth pair设备到宿主机，宿主机就根据路由规则的下一跳地址发送到网关（目标宿主机）

数据包到达目标宿主机，veth pair设备，目标宿主机也是根据路由规则，下一跳地址，转发到目标容器

原理图：

Ipip模式：会生成一个tunnel，数据包都在tunnel内部打包，封装：宿主机IP 容器内部得分IP地址

实验部分：

#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 的网络（CALICO_IPV4POOL_CIDR），需与前面 kube-controller-manager 配置文件指定的 cluster-cidr 网段一样

    - name: CALICO_IPV4POOL_CIDR

      value: "10.244.0.0/16"        #Calico 默认使用的网段为 192.168.0.0/16

搜索

改为：

运行yml文件

kubectl apply -f calico.yaml

kubectl get pods -n kube-system

多刷新几下#等 Calico Pod 都 Running，节点也会准备就绪

kubectl get pods -n kube-system

ifconfig 查看node1 node2

已完成

kubectl create deployment nginx1 --image=nginx:1.22 --replicas=3

kubectl get pod

创建完成

kubectl get pods -n kube-system

查看详细信息

kubectl get pod -o wide

ip route

再次演示

kubectl create deployment httpd --image=nginx:1.22 --replicas=3

kubectl get pod

kubectl delete deployments httpd

添加http后就会生成一个路由条目

总结：

Flannel和calico：

Flannel：配置简单，功能简单，基于overlay叠加网络实现，在物理层的网络上再封装一个虚拟的网络，

vxlan是虚拟三层网络，UDP模式是默认不用的，常用的就是vxlan模式，IP进行转发，Fannel提供路由表，内核封装和解封装

host-gw也是不用的，由于封装和解封装的过程，对数据传输可能会有影响，没有网络策略配置的能力UDP（协议）默认网段：10.244.0.0/16

Calicao:功能强大

，基于路由表进行转发，没有封装和解封装的过程，具备网络策略的配置能力，但是路由表维护起来复杂

模式：ipip BGP

BGP:通过为IP路由表的前缀来实现目标主机的可达性

对比ipip模式，BGP模式没有隧道，BGP模式下，pod的数据包直接通过网卡发送到目的地

Ipip的隧道：在隧道进行数据包的封装IP---ipv4

简单的小集群：使用flannel

如果也会要扩容，那配置的网络策略：calico

Coredns:

可以集群当中的service资源创建一个域名和IP进行对应解析的关系。

Service是对外提供访问的一个地址，现在我们加入DNS机制之后，可以直接访问他的服务名

kubectl get pod

kubectl expose deployment nginx1 --port=30000 --target-port=80 --name=nginx-server

kubectl get svc

//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 create clusterrolebinding cluster-system-anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous

kubectl run -it --rm dns-test --image=busybox:1.28.4 sh

If you don't see a command prompt, try pressing enter.

/ # nslookup kubernetes

Server:    10.0.0.2

Address 1: 10.0.0.2 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      kubernetes

Address 1: 10.0.0.1 kubernetes.default.svc.cluster.local

exit

kubectl edit svc nginx-server

kubectl get svc

部署多节点，部署master2：

映射（全部，除了两台nginx）

20.0.0.71 master01

20.0.0.72 node01

20.0.0.73 node02

20.0.0.74 master02

内核优化

vim /etc/sysctl.d/k8s.conf

net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1

net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1

net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1

net.ipv4.ip_forward=1

sysctl --system

时间同步

yum install ntpdate -y

 ntpdate ntp.aliyun.com

//从 master01 节点上拷贝证书文件、各master组件的配置文件和服务管理文件到 master02 节点

scp -r /opt/etcd/ [email protected]:/opt/

scp -r /opt/kubernetes/ [email protected]:/opt

scp -r /root/.kube [email protected]:/root

scp /usr/lib/systemd/system/{kube-apiserver,kube-controller-manager,kube-scheduler}.service [email protected]:/usr/lib/systemd/system/

Master02：

//修改配置文件kube-apiserver中的IP

vim /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver

KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=true \

--v=4 \

--etcd-servers=https://192.168.233.91:2379,https://192.168.233.93:2379,https://192.168.233.94:2379 \

--bind-address=192.168.233.92 \ #修改

--secure-port=6443 \

--advertise-address=192.168.233.92 \ #修改

......

//在 master02 节点上启动各服务并设置开机自启

systemctl start kube-apiserver.service

systemctl enable kube-apiserver.service

systemctl start kube-controller-manager.service

systemctl enable kube-controller-manager.service

systemctl start kube-scheduler.service

systemctl enable kube-scheduler.service

//查看node节点状态

ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/

kubectl get nodes

kubectl get nodes -o wide #-o=wide：输出额外信息；对于Pod，将输出Pod所在的Node名

//此时在master02节点查到的node节点状态仅是从etcd查询到的信息，

而此时node节点实际上并未与master02节点建立通信连接，因此需要使用一个VIP把node节点与master节点都关联起来

软连接

完成

Node节点和master02并没真正的建立通信，获取的都是etcd的信息。

负载均衡部署

//配置load balancer集群双机热备负载均衡（nginx实现负载均衡，keepalived实现双机热备）

##### 在lb01、lb02节点上操作 #####

//配置nginx的官方在线yum源，配置本地nginx的yum源

cat > /etc/yum.repos.d/nginx.repo << 'EOF'

[nginx]

name=nginx repo

baseurl=http://nginx.org/packages/centos/7/$basearch/

gpgcheck=0

EOF

yum install nginx -y

//修改nginx配置文件，配置四层反向代理负载均衡，指定k8s群集2台master的节点ip和6443端口

vim /etc/nginx/nginx.conf

events {

    worker_connections  1024;

}

stream {

    log_format  main  '$remote_addr $upstream_addr - [$time_local] $status $upstream_bytes_sent';

#日志记录格式

#$remote_addr: 客户端的 IP 地址。

#$upstream_addr: 上游服务器的地址。

#[$time_local]: 访问时间，使用本地时间。

#$status: HTTP 响应状态码。

#$upstream_bytes_sent: 从上游服务器发送到客户端的字节数。

    

access_log  /var/log/nginx/k8s-access.log  main;

    upstream k8s-apiserver {

        server 192.168.233.91:6443;

        server 192.168.233.92:6443;

    }

    server {

        listen 6443;

        proxy_pass k8s-apiserver;

    }

}

http {

......

另一边的nginx同样的操作

//检查配置文件语法

nginx -t   

//启动nginx服务，查看已监听6443端口

systemctl start nginx

systemctl enable nginx

netstat -natp | grep nginx

然后

//部署keepalived服务

yum install keepalived -y

//修改keepalived配置文件

vim /etc/keepalived/keepalived.conf

! Configuration File for keepalived

global_defs {

   # 接收邮件地址

   notification_email {

     [email protected]

     [email protected]

     [email protected]

   }

   # 邮件发送地址

   notification_email_from [email protected]

   smtp_server 127.0.0.1

   smtp_connect_timeout 30

   router_id NGINX_MASTER #lb01节点的为 NGINX_MASTER，lb02节点的为 NGINX_BACKUP

   #vrrp_strict  #注释掉

}

#添加一个周期性执行的脚本

vrrp_script check_nginx {

    script "/etc/nginx/check_nginx.sh" #指定检查nginx存活的脚本路径

}

vrrp_instance VI_1 {

    state MASTER #lb01节点的为 MASTER，lb02节点的为 BACKUP

    interface ens33 #指定网卡名称 ens33

    virtual_router_id 51 #指定vrid，两个节点要一致

    priority 100 #lb01节点的为 100，lb02节点的为 90

    advert_int 1

    authentication {

        auth_type PASS

        auth_pass 1111

    }

    virtual_ipaddress {

        192.168.233.100/24 #指定 VIP

    }

    track_script {

        check_nginx #指定vrrp_script配置的脚本

    }

}

vim /etc/keepalived/keepalived.conf

主：

! Configuration File for keepalived

global_defs {

   notification_email {

     [email protected]

     [email protected]

     [email protected]

   }

   notification_email_from [email protected]

   smtp_server 127.0.0.1

   smtp_connect_timeout 30

   router_id NGINX_MASTER

   vrrp_skip_check_adv_addr

  # vrrp_strict

   vrrp_garp_interval 0

   vrrp_gna_interval 0

}

vrrp_script check_nginx {

 script "/etc/nginx/check_nginx.sh"

}

vrrp_instance VI_1 {

    state MASTER

    interface ens33

    virtual_router_id 51

    priority 100

    advert_int 1

    authentication {

        auth_type PASS

        auth_pass 1111

    }

    virtual_ipaddress {

        20.0.0.100/24

    }

      track_script {

      check_nginx

}

}

设置时间

//创建nginx状态检查脚本

vim /etc/nginx/check_nginx.sh

#!/bin/bash                                                        

/usr/bin/curl -I http://localhost &>/dev/null    

if [ $? -ne 0 ];then                                            

#    /etc/init.d/keepalived stop

    systemctl stop keepalived

fi

chmod +x /etc/nginx/check_nginx.sh

//启动keepalived服务（一定要先启动了nginx服务，再启动keepalived服务）

systemctl start keepalived

systemctl enable keepalived

ip a #查看VIP是否生成

同样的配置从（稍稍微修改）

! Configuration File for keepalived

global_defs {

   notification_email {

     [email protected]

     [email protected]

     [email protected]

   }

   notification_email_from [email protected]

   smtp_server 127.0.0.1

   smtp_connect_timeout 30

   router_id NGINX_BACKUP

   vrrp_skip_check_adv_addr

  # vrrp_strict

   vrrp_garp_interval 0

   vrrp_gna_interval 0

}

vrrp_script check_nginx {

 script "/etc/nginx/check_nginx.sh"

}

vrrp_instance VI_1 {

    state BACKUP

    interface ens33

    virtual_router_id 51

    priority 90

    advert_int 1

    authentication {

        auth_type PASS

        auth_pass 1111

    }

    virtual_ipaddress {

        20.0.0.100/24

    }

      track_script {

      check_nginx

}

}

先起nginx，再起keepalived

测试主恢复之后，要先启动nginx在启动keepalived

systemctl start nginx

systemctl restart keepalived.service

Node1，2

//修改node节点上的bootstrap.kubeconfig,kubelet.kubeconfig配置文件为VIP

cd /opt/kubernetes/cfg/

vim bootstrap.kubeconfig

server: https://192.168.233.100:6443

                      

vim kubelet.kubeconfig

server: https://192.168.233.100:6443

                        

vim kube-proxy.kubeconfig

server: https://192.168.233.100:6443

重启

//在 lb01 上查看 nginx 和 node 、 master 节点的连接状态

netstat -natp | grep nginx

测试

从节点查看

//测试创建pod

kubectl run nginx --image=nginx

//查看Pod的状态信息

kubectl get pods

kubectl get pods -o wide

//在对应网段的node节点上操作，可以直接使用浏览器或者curl命令访问

curl 172.17.36.2

kubectl exec -it nginx bash

//这时在master01节点上查看nginx日志

kubectl logs nginx-dbddb74b8-nf9sk

Dashboard：

仪表盘，就是kubenetes的可视化界面，在这个可视化界面上，可以对k8s集群化管理

//在 master01 节点上操作

#上传 recommended.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中

cd /opt/k8s

vim 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：

kubectl apply -f recommended.yaml

创建角色

#创建service account并绑定默认cluster-admin管理员集群角色

kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kube-system

kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard-admin

绑定到集群，#获取token值

kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk '/dashboard-admin/{print $1}')

去浏览器访问：（火狐浏览器）

#使用输出的token登录Dashboard

https://20.0.0.73:30001