Kubernetes集群几种部署方式
minikube
Minikube是一个工具，可以在本地快速运行一个单点的Kubernetes，尝试Kubernetes或日常开发的用户使用。不能用于生产环境。
部署地址：https://kubernetes.io/docs/setup/minikube/
kubeadm
Kubeadm也是一个工具，提供kubeadm init和kubeadm join，用于快速部署Kubernetes集群。
部署地址：https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/
二进制
从官方下载发行版的二进制包，手动部署每个组件，组成Kubernetes集群。
下载地址：https://github.com/kubernetes/kubernetes/releases
小结： 生产环境中部署Kubernetes集群，有Kubeadm和二进制方式可选，Kubeadm降低部署门槛，但屏蔽了很多细节，遇到问题很难排查。使用二进制包部署Kubernetes集群，虽然手动部署麻烦点，但能学习很多工作原理，更有利于后期维护。
本文使用kubeadm方式部署，二进制部署的方式还是交给专业的运维去完成吧
Kubernetes集群节点
环境规划
集群类型
kubernetes集群大体上分为两类：一主多从和多主多从。
- 一主多从：一台Master节点和多台Node节点，搭建简单，但是有单机故障风险，适合用于测试环境。
- 多主多从：多台Master节点和多台Node节点，搭建麻烦，安全性高，适合用于生产环境。
主机规划
| 作用 | IP地址 | 操作系统 | 配置 |
|---|---|---|---|
| Master | 192.168.109.101 | Centos7.9 基础设施服务器 | 2颗CPU 2G内存 30G硬盘 |
| Node1 | 192.168.109.102 | Centos7.9 基础设施服务器 | 2颗CPU 2G内存 30G硬盘 |
| Node2 | 192.168.109.103 | Centos7.9 基础设施服务器 | 2颗CPU 2G内存 30G硬盘 |
环境搭建
本次环境搭建需要安装三台Centos服务器（一主二从），然后在每台服务器中分别安装docker（18.06.3），kubeadm（1.17.17）、kubelet（1.17.17）、kubectl（1.17.17）程序。
主机安装
安装虚拟机过程中注意下面选项的设置：
操作系统环境：CPU（2C） 内存（2G） 硬盘（30G）
语言选择：中文简体
软件选择：基础设施服务器
分区选择：自动分区
网络配置：按照下面配置网路地址信息
网络地址：192.168.171.128 （每台主机都不一样 分别为128、129、130）
子网掩码：255.255.255.0
默认网关：192.168.171.2
DNS： 223.5.5.5
主机名设置：按照下面信息设置主机名
master节点： master
node节点： node1
node节点： node2
环境初始化
- 检查操作系统的版本
# 此方式下安装kubernetes集群要求Centos版本要在7.5或之上
[root@master ~]# cat /etc/redhat-release
CentOS Linux release 7.9.2009 (Core)
2） 主机名解析
为了方便后面集群节点间的直接调用，在这配置一下主机名解析，企业中推荐使用内部DNS服务器
# 主机名成解析 编辑三台服务器的/etc/hosts文件，添加下面内容
192.168.171.128 master
192.168.171.129 node1
192.168.171.130 node2
3） 时间同步
kubernetes要求集群中的节点时间必须精确一致，这里直接使用chronyd服务从网络同步时间。
企业中建议配置内部的时间同步服务器
CentOS7 已经默认安装有 Chrony 工具，其既可作时间服务器服务端，也可作客户端。而且性能比 ntp 要好很多、配置简单、管理方便。
# 安装服务
[root@master ~]# yum install -y chrony
# 启动chronyd服务
[root@master ~]# systemctl start chronyd
# 设置chronyd服务开机自启
[root@master ~]# systemctl enable chronyd
# chronyd服务启动稍等几秒钟，就可以使用date命令验证时间了
[root@master ~]# date
4） 禁用iptables和firewalld服务
kubernetes和docker在运行中会产生大量的iptables规则，为了不让系统规则跟它们混淆，直接关闭系统的规则
# 1 关闭firewalld服务
[root@master ~]# systemctl stop firewalld
[root@master ~]# systemctl disable firewalld
# 2 关闭iptables服务
[root@master ~]# systemctl stop iptables
[root@master ~]# systemctl disable iptables
5） 禁用selinux
selinux是linux系统下的一个安全服务，如果不关闭它，在安装集群中会产生各种各样的奇葩问题
# 编辑 /etc/selinux/config 文件，修改SELINUX的值为disabled
# 注意修改完毕之后需要重启linux服务
SELINUX=disabled
6） 禁用swap分区
swap分区指的是虚拟内存分区，它的作用是在物理内存使用完之后，将磁盘空间虚拟成内存来使用
启用swap设备会对系统的性能产生非常负面的影响，因此kubernetes要求每个节点都要禁用swap设备
但是如果因为某些原因确实不能关闭swap分区，就需要在集群安装过程中通过明确的参数进行配置说明
# 编辑分区配置文件/etc/fstab，注释掉swap分区一行
# 注意修改完毕之后需要重启linux服务
UUID=455cc753-7a60-4c17-a424-7741728c44a1 /boot xfs defaults 0 0
/dev/mapper/centos-home /home xfs defaults 0 0
# /dev/mapper/centos-swap swap swap defaults 0 0
7）修改linux的内核参数
# 修改linux的内核参数，添加网桥过滤和地址转发功能
# 编辑/etc/sysctl.d/kubernetes.conf文件，添加如下配置:
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.ipv4.ip_forward = 1
# 重新加载配置
[root@master ~]# sysctl -p
# 加载网桥过滤模块
[root@master ~]# modprobe br_netfilter
# 查看网桥过滤模块是否加载成功
[root@master ~]# lsmod | grep br_netfilter
8）配置ipvs功能
在kubernetes中service有两种代理模型，一种是基于iptables的，一种是基于ipvs的
两者比较的话，ipvs的性能明显要高一些，但是如果要使用它，需要手动载入ipvs模块
# 1 安装ipset和ipvsadm
[root@master ~]# yum install ipset ipvsadmin -y
# 2 添加需要加载的模块写入脚本文件
[root@master ~]# cat < /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
#!/bin/bash
modprobe -- ip_vs
modprobe -- ip_vs_rr
modprobe -- ip_vs_wrr
modprobe -- ip_vs_sh
modprobe -- nf_conntrack_ipv4
EOF
# 3 为脚本文件添加执行权限
[root@master ~]# chmod +x /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
# 4 执行脚本文件
[root@master ~]# /bin/bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
# 5 查看对应的模块是否加载成功
[root@master ~]# lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4
9） 重启服务器
上面步骤完成之后，需要重新启动linux系统
[root@master ~]# reboot
安装docker
# 1 切换镜像源
[root@master ~]# wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
# 2 查看当前镜像源中支持的docker版本
[root@master ~]# yum list docker-ce --showduplicates
# 3 安装特定版本的docker-ce
# 必须指定--setopt=obsoletes=0，否则yum会自动安装更高版本
[root@master ~]# yum install --setopt=obsoletes=0 docker-ce-18.06.3.ce-3.el7 -y
# 4 添加一个配置文件
# Docker在默认情况下使用的Cgroup Driver为cgroupfs，而kubernetes推荐使用systemd来代替cgroupfs
[root@master ~]# mkdir /etc/docker
[root@master ~]# cat < /etc/docker/daemon.json
{
"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
"registry-mirrors": ["https://kn0t2bca.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
# 5 启动docker
[root@master ~]# systemctl restart docker
[root@master ~]# systemctl enable docker
# 6 检查docker状态和版本
[root@master ~]# docker version
安装kubernetes组件
# 由于kubernetes的镜像源在国外，速度比较慢，这里切换成国内的镜像源
# 编辑/etc/yum.repos.d/kubernetes.repo，添加下面的配置
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg
http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
# 安装kubeadm、kubelet和kubectl
[root@master ~]# yum install --setopt=obsoletes=0 kubeadm-1.17.4-0 kubelet-1.17.4-0 kubectl-1.17.4-0 -y
# 配置kubelet的cgroup
# 编辑/etc/sysconfig/kubelet，添加下面的配置
KUBELET_CGROUP_ARGS="--cgroup-driver=systemd"
KUBE_PROXY_MODE="ipvs"
# 4 设置kubelet开机自启
[root@master ~]# systemctl enable kubelet
准备集群镜像
# 在安装kubernetes集群之前，必须要提前准备好集群需要的镜像，所需镜像可以通过下面命令查看
[root@master ~]# kubeadm config images list
# 下载镜像
# 此镜像在kubernetes的仓库中,由于网络原因,无法连接，下面提供了一种替代方案
images=(
kube-apiserver:v1.17.17
kube-controller-manager:v1.17.17
kube-scheduler:v1.17.17
kube-proxy:v1.17.17
pause:3.1
etcd:3.4.3-0
coredns:1.6.5
)
for imageName in ${images[@]} ; do
docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/$imageName
docker tag registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/$imageName k8s.gcr.io/$imageName
docker rmi registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/$imageName
done
集群初始化
下面开始对集群进行初始化，并将node节点加入到集群中
下面的操作只需要在
master节点上执行即可
kubeadm init \
--kubernetes-version=v1.17.17 \
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
--service-cidr=10.96.0.0/12 \
--apiserver-advertise-address=192.168.171.128
# 创建必要文件
[root@master ~]# mkdir -p $HOME/.kube
[root@master ~]# sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
[root@master ~]# sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
下面的操作只需要在
node节点上执行即可
# 将node节点加入集群
[root@node1 ~]# kubeadm join 192.168.171.128:6443 --token i9r5jx.w55ihha474k2mujp \
> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:7c8e8a7b0d97ca699b69f49aff999d4780c90e08873d6822f51458324db414c3
# 查看集群状态 此时的集群状态为NotReady，这是因为还没有配置网络插件
[root@master ~]# kubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
master NotReady master 9m16s v1.17.4
node1 NotReady 15s v1.17.4
node2 NotReady 4s v1.17.4
安装网络插件
kubernetes支持多种网络插件，比如flannel、calico、canal等等，任选一种使用即可，本次选择flannel
下面操作依旧只在
master节点执行即可，插件使用的是DaemonSet的控制器，它会在每个节点上都运行
# 获取fannel的配置文件
[root@master ~]# wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
# 修改文件中quay.io仓库为quay-mirror.qiniu.com
# 使用配置文件启动fannel
[root@master ~]# kubectl apply -f kube-flannel.yml
# 稍等片刻，再次查看集群节点的状态
[root@master ~]# kubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
master Ready master 22m v1.17.4
node1 Ready 13m v1.17.4
node2 Ready 13m v1.17.4
至此，kubernetes的集群环境搭建完成
服务部署
接下来在kubernetes集群中部署一个nginx程序，测试下集群是否在正常工作。
# 部署nginx
[root@master ~]# kubectl create deployment nginx --image=nginx:1.20.1
# 暴露端口
[root@master ~]# kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort
# 查看服务状态
[root@master ~]# kubectl get pods,service
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod/nginx-5c5fd96bf9-jfv76 1/1 Running 0 47s
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
service/kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 443/TCP 85m
service/nginx NodePort 10.98.126.27 80:31976/TCP 10s