k8s的二进制部署
| k8smaster1 |
20.0.0.71 kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler，etcd |
| k8slave |
20.0.0.72 kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler |
| node01 |
20.0.0.73 kubelet，kube-proxy，etcd |
| node02 |
20.0.0.74 kubelet，kube-proxy，etcd |
| 负载均衡：nginx+keepalived |
|
| master |
20.0.0.11 |
| backup |
20.0.0.12 |
| etcd集群 |
20.0.0.71（master1） |
| 20.0.0.73（node1） |
|
| 20.0.0.73（node2） |
|
1、统一配置master和node节点
（1）系统初始化配置
iptables -F：清除默认的 iptables 规则链
iptables -t nat -F：清除 "nat" 表中的所有规则
iptables -t mangle -F：清除 "mangle" 表中的所有规则
iptables -X：删除用户自定义的链
（2）关闭交换分区，提升性能（k8s在设计时，为了提升性能，默认是不使用swap交换分区，kubelet在初始化时，会检测swap是否关闭）
（3）修改主机名
（4）配置主机映射（/etc/hosts）
（5）编辑配置文件（/etc/sysctl.d/k8s.conf），调整内核参数
sysctl --system
（6）时间同步（所有节点）
yum install ntpdate -y
ntpdate ntp.aliyun.com
2、安装docker
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io
systemctl start docker.service
systemctl enable docker.service
3、部署组件etcd
| ①存储k8s的集群信息和用户配置组件etcd ②etcd是一个高可用，分布式的键值存储数据库，采用raft算法保证节点的信息一致性，etcd是go语言写的 ③etcd一般都是集群部署，etcd也有选举leader的机制，至少有3台，或者奇数台 |
|
| etcd的端口 |
2379：api接口，对外为客户端提供通信 |
| 2380：内部服务的通信端口 |
|
| k8s的内部通信依靠证书认证，密钥认证：证书的签发环境 |
|
| cfssl |
证书签发的命令工具 |
| cfssl-certinfo |
查看证书信息的工具 |
| cfssljson |
把证书的格式化转化成json格式，编程文件的承载式证书 |
（1）主节点操作：准备cfssl证书生成工具
chmod +x /usr/local/bin/cfssl*
（2）生成Etcd证书
①修改配置文件：vim etcd-cert.sh
②配置文件etcd.sh：创建etcd的配置文件和启动脚本
③赋权：chmod 777 etcd-cert.sh etcd.sh
（3）创建用于生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥的目录
①mkdir /opt/k8s/etcd-cert
②mv etcd-cert.sh etcd-cert/
③cd /opt/k8s/etcd-cert/
⑤生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥：./etcd-cert.sh
| ca-config.json |
证书颁发机构的配置文件，定义了证书生成的策略，默认的过期时间和模版 |
| ca-csr.json |
签名的请求文件，包括一些组织信息和加密方式 |
| ca.pem |
根证书文件，用于给其他组件签发证书 |
| server.csr |
etcd的服务器签发证书的请求文件 |
| server-key.pem |
etcd服务器的私钥文件 |
| ca.csr |
根证书签发请求文件 |
| ca-key.pem |
根证书的私钥文件 |
| etcd-cert.sh |
|
| server-csr.json |
用于生成etcd的服务器证书和私钥签名文件 |
| server.pem |
etcd服务器的证书文件，用于加密和认证etcd节点之间的通信 |
（4）上传etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz到/opt/k8s目录中，启动etcd服务
①创建用于存放etcd配置文件，命令文件，证书的目录：mkdir -p /opt/etcd/{cfg,bin,ssl}
mkdir -p /opt/etcd/{cfg,bin,ssl}
mv etcd etcdctl /opt/etcd/bin/
cp /opt/k8s/etcd-cert/*.pem /opt/etcd/ssl/
②生成配置文件
./etcd.sh etcd01 20.0.0.71 etcd02=https://20.0.0.73:2380,etcd03=https://20.0.0.74:2380
③把etcd相关证书文件、命令文件和服务管理文件全部拷贝到另外两个etcd集群节点
scp -r /opt/etcd/ root@20.0.0.73:/opt/
scp -r /opt/etcd/ root@20.0.0.74:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@20.0.0.73:/usr/lib/systemd/system/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@20.0.0.74:/usr/lib/systemd/system/
④修改node节点上的配置文件
⑤启动etcd服务（依次起master到node节点，查看etcd的健康状态（谁先起谁就是leader）
systemctl start etcd
systemctl enable etcd
systemctl status etcd
ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints="https://20.0.0.71:2379,https://20.0.0.73:2379,https://20.0.0.74:2379" endpoint health --write-out=table
ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints="https://20.0.0.71:2379,https://20.0.0.73:2379,https://20.0.0.74:2379" --write-out=table member list
4、部署Master组件
（1）上传master.zip和k8s-cert.sh到/opt/k8s目录中，解压master.zip压缩包
unzip master.zip
chmod +x *.sh
（2）修改配置文件
①vim k8s-cert.sh
②vim controller-manager.sh
③vim scheduler.sh
④vim admin.sh
| Context |
上下文 |
| 定义连接到哪个k8s集群，以及使用哪个用户的身份进行操作，上下文包含集群、用户、可选命名空间的信息。目的：在k8s的集群环境中进行切换 |
（3）创建kubernetes工作目录：
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}
（4）创建用于生成CA证书、相关组件的证书和私钥的目录
①mkdir /opt/k8s/k8s-cert
②mv /opt/k8s/k8s-cert.sh /opt/k8s/k8s-cert
③cd /opt/k8s/k8s-cert/
④生成CA证书、相关组件的证书和私钥：./k8s-cert.sh
（5）复制CA证书、apiserver相关证书和私钥到 kubernetes工作目录的 ssl 子目录中
cp ca*pem apiserver*pem /opt/kubernetes/ssl/
（6）上传kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz到/opt/k8s/目录中，解压kubernetes 压缩包
cd /opt/k8s/
tar zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
（7）复制master组件的关键命令文件到 kubernetes工作目录的bin子目录中
cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
cp kube-apiserver kubectl kube-controller-manager kube-scheduler /opt/kubernetes/bin/
ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/
（8）创建 bootstrap token 认证文件，apiserver 启动时会调用，然后就相当于在集群内创建了一个这个用户，接下来就可以用 RBAC 进行授权
vim token.sh
chmod 777 token.sh
./token.sh
cat /opt/kubernetes/cfg/token.csv
（9）二进制文件、token、证书都准备好后，开启apiserver服务
./apiserver.sh 20.0.0.71 https://20.0.0.71:2379,https://20.0.0.73:2379,https://20.0.0.74:2379
（10）启动服务
①启动scheduler服务：./scheduler.sh
②启动controller-manager服务：./controller-manager.sh
③生成kubectl连接集群的kubeconfig文件：./admin.sh
④查看集群的状态：通过kubectl工具查看当前集群组件状态：kubectl get cs
⑤查看集群的版本：kubectl version
kubectl api-resources：调用api所有接口的信息
主节点配置完成
5、部署node节点
（1）创建kubernetes工作目录：mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}
（2）上传node.zip到/opt目录中，解压node.zip压缩包，获得kubelet.sh、proxy.sh
unzip node.zip
chmod +x kubelet.sh proxy.sh
（3）配置主节点master
①把kubelet、kube-proxy拷贝到node节点
cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
scp kubelet kube-proxy root@20.0.0.73:/opt/kubernetes/bin/
scp kubelet kube-proxy root@20.0.0.74:/opt/kubernetes/bin/
②上传kubeconfig.sh文件到/opt/k8s/kubeconfig目录中，生成kubelet初次加入集群引导kubeconfig文件和kube-proxy.kubeconfig文件
mkdir /opt/k8s/kubeconfig
cd /opt/k8s/kubeconfig
chmod +x kubeconfig.sh
./kubeconfig.sh 20.0.0.71 /opt/k8s/k8s-cert/
③把配置文件bootstrap.kubeconfig、kube-proxy.kubeconfig拷贝到node节点
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig [email protected]:/opt/kubernetes/cfg/
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig [email protected]:/opt/kubernetes/cfg/
④RBAC授权，生成和赋权用户kubelet-bootstrap发起node节点的请求认证，通过CSR加密认证实现node节点加入到集群当中，kubelet获取master的验证信息和获取api-server接口的通信认证
kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap --clusterrole=system:node-bootstrapper --user=kubelet-bootstrap
node节点2同步以下操作：
（4）配置node节点1，启动 kubelet 服务
cd /opt/
./kubelet.sh 20.0.0.73
./kubelet.sh 20.0.0.74
ps aux | grep kubelet
（5）在master节点上操作，通过CSR请求
①检查到 node1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
②通过CSR请求
kubectl certificate approve node-csr-zWucFS9bvLxR36tCtTKOkmaKIvk6aAraWUGJbBL21Rk
③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
（6）在node1节点上操作（启动proxy服务）
①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
②启动proxy服务
cd /opt/
./proxy.sh 20.0.0.73
./proxy.sh 20.0.0.74
ps aux | grep proxy
6、k8s的网络类型
（1）k8s中的通讯模式
| pod内部之间容器与容器之间的通信： |
| 1、在同一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 |
| 2、同一个node节点之内，不同pod之间的通信 ①每一个pod都有一个全局的真实的ip地址，同一个node之间的不同pod可以直接使用对方pod的IP地址进行通信 ②pod1和pod2是通过docker0的网桥来进行通信 |
| 3、不同node节点上的pod之间如何进行通信 |
（2）cni的插件和calico的插件
| cni网络组件（flannel、calico） |
|
| cni |
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地址和路由等等参数 |
| flannel插件 |
作用：让集群中不同节点的docker容器具有全集群唯一的虚拟ip地址 ①使用overlay网络，在底层物理网络的基础上，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 ②overlay网络是一种网络虚拟化技术 |
| flannel支持的数据转发方式： |
|
| UDP模式 |
默认模式，应用转发，配置简单，但是性能最差（使用少） |
| UDP：基于应用转发，flannel提供路由表，flannel封装数据包，解封装 ①node都会有一个flannel的虚拟网卡 ②UDP的工作模式 |
|
| 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）——使用最多 |
| vxlan：使用的就是overlay的虚拟隧道通信技术（二层+三层的模式） ①udp基于应用层，用户 ②vxlan：flannel提供路由表、识别对应的vni的IP地址，由内核封装、解封装 ③网络接口：flannel1.1接口 ④vxlan的工作模式 |
|
| host-gw模式 |
性能最好（网络层），但是配置麻烦（了解-很少使用） |
| 总结flannel |
flannel：对每个发向容器的数据包进行封装，vxlan通过vtep打包数据，内核封装数据包，再转发到目标node节点，到了目标node节点还有个解封装的过程，再发送到目标pod，传输过程中的性能有一定影响 |
| calico插件 |
①采用直接路由的方式，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，适用于大集群 ②不使用overlay，也不需要交换，直接通过虚拟路由实现，每台虚拟路由都通过BGP转发 |
| BGP模式 |
特点：交换路由信息的外部网关协议，可以连接不同的node节点，node节点可能不是一个网段，BGP实现可靠的、最佳的、动态的路由选择，自动识别相邻的路由设备 |
| calico的核心组件： |
|
| felix |
也是运行在主机上的一个个pod（进程），通过k8s的daemonset的方式部署的pod，负责在宿主机上插入裸游规则，维护calico所需的网络设备（网络接口管理，网络接口的监听、路由等等） ①daemonset会在每个node节点部署相同的pod，以后台运行的方式 |
| BGP client （bird） |
①BGP的客户端，专门负责在集群中分发路由规则的信息，每个节点都会有一个BGP client ②BGP协议以广播的方式通知其他节点，分发路由的规则，实现网络互通 |
| etcd |
保存路由信息，负责网络元数据的一致性（元数据：保证整个网络状态的一致和准确） |
| calico的工作原理：（路由转发） 由路由表维护每个pod之间的通信，创建好pod之后，添加一个设备cali，veth pair设备 ①veth pair（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（eth0），另一头连接宿主机的网络命名空间（cali）。 ②IP地址分配：veth pair连接容器的部分，会给容器分配一个IP地址（唯一标识），宿主机也会被veth pair设备分配一个calico网络的内部IP地址，和其他节点上的容器进行通信 |
|
| calico的工作流程： veth设备，容器发出的IP地址通过veth pair设备到宿主机，宿主机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，通过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 |
|
| 在ipip模式中，会生成一个tunel（隧道），数据包都在tunel内部打包，封装：宿主机IP和容器内部的IP地址 |
|
| 总结： 1、k8s中，常用的网络类型flannel和calico （1）flannel：配置简单，功能简单，基于overlay叠加网络实现，在物理层的网络再封装一个虚拟的网络 ①vxlan是虚拟三层网络，使用最多的模式，是vni+IP进行转发，flannel提供路由表，内核封装和解封装，由于进行封装和解封装，对数据传输的性能会有影响，不具备网络策略的配置能力（基于udp协议），默认网段是：10.244.0.0/16 ②udp是默认模式 ③host-gw （2）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，具备网络策略的配置能力，但是路由表维护起来比较复杂 ①模式：ipip模式、BGP模式 ②BGP模式：通过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 ③ipip模式：在隧道进行数据包的封装（ipv4——ipv4，外面：宿主机IP，里面：容器IP） 2、简单的小集群：flannel 3、需要扩容、配置网络策略：calico |
|
（3）配置flannel
①配置自动补齐
source <(kubectl completion bash)
②node节点配置flannel
docker load -i flannel.tar
mkdir -p /opt/cni/bin
tar -xf cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz -C /opt/cni/bin/
③配置主节点master
kubectl apply -f kube-flannel.yml
kubectl get pod -n kube-system
kubectl get pod -o wide -n kube-system
（4）配置calico（每创建一个pod，就生成一个路由网卡、IP条目）
①上传calico.yaml文件到/opt/k8s目录中，部署CNI网络
cd /opt/k8s
vim calico.yaml
kubectl apply -f calico.yaml
kubectl get pods -n kube-system
kubectl get node
②创建pod：kubectl create deployment nginx1 --image=nginx:1.22 --replicas=3
7、部署coredns组件：为集群中的service资源创建一个域名和IP进行对应解析的关系
（1）service：对外提供访问的地址，加入DNS机制，可以直接访问服务名
（2）在所有node节点上操作
cd /opt
docker load -i coredns.tar
（3）master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
（4）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
8、部署多节点slave
（1）操作系统初始化配置
iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X
swapoff -a
（2）同步操作：映射
（3）调整内核参数：vim /etc/sysctl.d/k8s.conf
sysctl --system
（4）配置时间同步
yum install ntpdate -y
ntpdate ntp.aliyun.com
（5）远程从master节点上复制配置文件
scp -r /opt/etcd/ root@20.0.0.72:/opt/
scp -r /opt/kubernetes/ root@20.0.0.72:/opt
scp -r /root/.kube root@20.0.0.72:/root
scp /usr/lib/systemd/system/{kube-apiserver,kube-controller-manager,kube-scheduler}.service [email protected]:/usr/lib/systemd/system/
（6）修改配置文件kube-apiserver中的IP：vim /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver
（7）启动服务
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
ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/
kubectl get nodes
kubectl get nodes -o wide
kubectl get cs
9、部署负载均衡器nginx+keepalived
（1）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 /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
stream {
log_format main '$remote_addr $upstream_addr - [$time_local] $status $upstream_bytes_sent';
access_log /usr/local/nginx/logs/k8s-access.log main;
upstream k8s-apiserver {
server 20.0.0.71:6443;
server 20.0.0.72:6443;
}
server {
listen 6443;
proxy_pass k8s-apiserver;
}
}
systemctl start nginx
systemctl enable nginx
netstat -natp | grep nginx
（2）部署keepalived服务
①yum install keepalived -y
②修改“主”的配置文件：vim /etc/keepalived/keepalived.conf
③“主”上创建nginx监控脚本：vim /usr/local/nginx/check_nginx.sh
chmod +x /usr/local/nginx/check_nginx.sh
④配置“从”的配置文件：vim /etc/keepalived/keepalived.conf
⑤启动nginx和keepalived服务（先nginx、再keepalived）
systemctl start keepalived
systemctl enable keepalived
（3）测试：（关闭nginx、VIP地址漂移；再重启nginx、keepalived）
①问题：出现脑裂，nginx2识别不到nginx1的主，
Dec 27 16:41:31 nginx2 Keepalived_vrrp[5993]: VRRP_Instance(VI_1) Entering BACKUP STATE
Dec 27 16:41:31 nginx2 Keepalived_vrrp[5993]: VRRP sockpool: [ifindex(2), proto(112), unicast(0), fd(10,11)]
Dec 27 16:41:35 nginx2 Keepalived_vrrp[5993]: VRRP_Instance(VI_1) Transition to MASTER STATE
Dec 27 16:41:36 nginx2 Keepalived_vrrp[5993]: VRRP_Instance(VI_1) Entering MASTER STATE
Dec 27 16:41:36 nginx2 Keepalived_vrrp[5993]: VRRP_Instance(VI_1) setting protocol VIPs.
②解决：主从分别关闭iptables
iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X
10、修改node节点上的配置文件
11、安装dashboard：仪表板（kubelet的可视化界面），在这个可视化界面上，可以对k8s集群进行管理
（1）上传recommended.yaml文件到/opt/k8s目录中
cd /opt/k8s
kubectl apply -f recommended.yaml
（2）创建service account并绑定默认cluster-admin管理员集群角色
①kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kube-system
②kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard-admin
③获取token值
kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk '/dashboard-admin/{print $1}')
（3）使用输出的token登录Dashboard：https://20.0.0.73:30001
