如何使用Kubeadm设置高可用性Kubernetes集群

oMcLin

400人浏览 · 2020-07-30 09:30:07

oMcLin · 2020-07-30 09:30:07 发布

当我们为生产环境在本地设置Kubernetes（k8s）集群时，建议以高可用性部署它。这里的高可用指的是在HA中安装Kubernetes主节点/控制平面。在这篇文章中，我将演示我们如何使用kubeadm工具来设置高可用的Kubernetes集群。
在演示中，使用了5个CentOS 7系统，详情如下：
k8s-master-1 – Minimal CentOS 7 – 192.168.1.40 – 2GB RAM, 2vCPU, 40 GB Disk
k8s-master-2 – Minimal CentOS 7 – 192.168.1.41 – 2GB RAM, 2vCPU, 40 GB Disk
k8s-master-3 – Minimal CentOS 7 – 192.168.1.42 – 2GB RAM, 2vCPU, 40 GB Disk
k8s-worker-1 – Minimal CentOS 7 – 192.168.1.43 – 2GB RAM, 2vCPU, 40 GB Disk
k8s-worker-2 – Minimal CentOS 7 – 192.168.1.44 – 2GB RAM, 2vCPU, 40 GB Disk
注意：etcd集群也可以在主节点之外形成，但是为此我们需要额外的硬件，因此我将etcd安装在主节点内。

配置Highly K8s集群的最低要求

在所有主节点和工作节点上安装Kubeadm，kubelet和kubectl
主节点和工作节点之间的网络连接
所有节点上的Internet连接
所有节点上的root或sudo权限用户。

1、设置主机名并在/etc/hosts文件中添加条目

运行hostnamectl命令设置各节点的主机名，示例为k8s-master-1节点。

$ hostnamectl set-hostname "k8s-master-1"
$ exec bash

同样，在其余节点上运行上述命令并设置它们各自的主机名。在所有主节点和辅助节点上都设置了主机名后，请在所有节点上的/etc/hosts文件中添加以下条目。
192.168.1.40 k8s-master-1
192.168.1.41 k8s-master-2
192.168.1.42 k8s-master-3
192.168.1.43 k8s-worker-1
192.168.1.44 k8s-worker-2
192.168.1.45 vip-k8s-master
我在主机文件中使用了另一个条目“192.168.1.45 vip-k8s-master”，因为我将在配置haproxy并在所有主节点上保持连接状态时使用此IP和主机名。该IP将用作kube-apiserver负载均衡器ip。所有的kube-apiserver请求都将到达此IP，然后该请求将在后端实际的kube-apiserver之间分配。

2、在所有主/受控节点上安装和配置Keepalive和HAProxy

使用以下yum命令在每个主节点上安装keepalived和haproxy，

$ sudo yum install haproxy keepalived -y

首先在k8s-master-1上配置Keepalived，创建check_apiserver.sh脚本将包含以下内容，

[kadmin@k8s-master-1 ~]$ sudo vi /etc/keepalived/check_apiserver.sh
#!/bin/sh
APISERVER_VIP=192.168.1.45
APISERVER_DEST_PORT=6443

errorExit() {
    echo "*** $*" 1>&2
    exit 1
}

curl --silent --max-time 2 --insecure https://localhost:${APISERVER_DEST_PORT}/ -o /dev/null || errorExit "Error GET https://localhost:${APISERVER_DEST_PORT}/"
if ip addr | grep -q ${APISERVER_VIP}; then
    curl --silent --max-time 2 --insecure https://${APISERVER_VIP}:${APISERVER_DEST_PORT}/ -o /dev/null || errorExit "Error GET https://${APISERVER_VIP}:${APISERVER_DEST_PORT}/"
fi

保存并退出文件。
设置可执行权限
$ sudo chmod +x /etc/keepalived/check_apiserver.sh
备份keepalived.conf文件，然后截断该文件。
[kadmin@k8s-master-1 ~]$ sudo cp /etc/keepalived/keepalived.conf /etc/keepalived/keepalived.conf-org
[kadmin@k8s-master-1 ~]$ sudo sh -c ‘> /etc/keepalived/keepalived.conf’
现在将以下内容粘贴到/etc/keepalived/keepalived.conf文件中

[kadmin@k8s-master-1 ~]$ sudo vi /etc/keepalived/keepalived.conf
! /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
global_defs {
    router_id LVS_DEVEL
}
vrrp_script check_apiserver {
  script "/etc/keepalived/check_apiserver.sh"
  interval 3
  weight -2
  fall 10
  rise 2
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface enp0s3
    virtual_router_id 151
    priority 255
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass P@##D321!
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.1.45/24
    }
    track_script {
        check_apiserver
    }
}

保存并关闭文件。
注意：对于master-2和3节点，仅需要更改此文件的两个参数。主节点2和3的状态将变为SLAVE，优先级分别为254和253。
在k8s-master-1节点上配置HAProxy，编辑其配置文件并添加以下内容：
[kadmin@k8s-master-1 ~]$ sudo cp /etc/haproxy/haproxy.cfg /etc/haproxy/haproxy.cfg-org
删除默认部分之后的所有行，并添加以下行

[kadmin@k8s-master-1 ~]$ sudo vi /etc/haproxy/haproxy.cfg
#---------------------------------------------------------------------
# apiserver frontend which proxys to the masters
#---------------------------------------------------------------------
frontend apiserver
    bind *:8443
    mode tcp
    option tcplog
    default_backend apiserver
#---------------------------------------------------------------------
# round robin balancing for apiserver
#---------------------------------------------------------------------
backend apiserver
    option httpchk GET /healthz
    http-check expect status 200
    mode tcp
    option ssl-hello-chk
    balance     roundrobin
        server k8s-master-1 192.168.1.40:6443 check
        server k8s-master-2 192.168.1.41:6443 check
        server k8s-master-3 192.168.1.42:6443 check

保存并退出文件
在这里插入图片描述

现在，将这三个文件（check_apiserver.sh，keepalived.conf和haproxy.cfg）从k8s-master-1复制到k8s-master-2和3
运行以下for循环将这些文件scp到主2和3

[kadmin@k8s-master-1 ~]$ for f in k8s-master-2 k8s-master-3; do scp /etc/keepalived/check_apiserver.sh /etc/keepalived/keepalived.conf root@$f:/etc/keepalived; scp /etc/haproxy/haproxy.cfg root@$f:/etc/haproxy; done

注意：别忘了更改我们在上面针对k8s-master-2和3讨论的keepalived.conf文件中的两个参数。
如果防火墙在主节点上运行，则在所有三个主节点上添加以下防火墙规则

$ sudo firewall-cmd --add-rich-rule='rule protocol value="vrrp" accept' --permanent
$ sudo firewall-cmd --permanent --add-port=8443/tcp
$ sudo firewall-cmd --reload

现在，使用以下命令在所有三个主节点上启动并启用keepalived和haproxy服务：

$ sudo systemctl enable keepalived --now
$ sudo systemctl enable haproxy --now

这些服务成功启动后，请验证是否已在k8s-master-1节点上启用了VIP（虚拟IP），因为我们已在keepalived配置文件中将k8s-master-1标记为MASTER节点。
在这里插入图片描述

上面的输出确认已在k8s-master-1上启用了VIP。

3、禁用交换，将SELinux设置为主节点和辅助节点的许可规则和防火墙规则

在所有节点（包括工作节点）上禁用交换空间，运行以下命令

$ sudo swapoff -a 
$ sudo sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab

在所有主节点和工作节点上将SELinux设置为Permissive，运行以下命令，

$ sudo setenforce 0
$ sudo sed -i 's/^SELINUX=enforcing$/SELINUX=permissive/' /etc/selinux/config

主节点的防火墙规则：
如果防火墙在主节点上运行，则在防火墙中允许以下端口，
在这里插入图片描述

在所有主节点上运行以下firewall-cmd命令，

$ sudo firewall-cmd --permanent --add-port=6443/tcp
$ sudo firewall-cmd --permanent --add-port=2379-2380/tcp
$ sudo firewall-cmd --permanent --add-port=10250/tcp
$ sudo firewall-cmd --permanent --add-port=10251/tcp
$ sudo firewall-cmd --permanent --add-port=10252/tcp
$ sudo firewall-cmd --permanent --add-port=179/tcp
$ sudo firewall-cmd --permanent --add-port=4789/udp
$ sudo firewall-cmd --reload
$ sudo modprobe br_netfilter
$ sudo sh -c "echo '1' > /proc/sys/net/bridge/bridge-nf-call-iptables"
$ sudo sh -c "echo '1' > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward"

工作节点的防火墙规则：
如果防火墙在工作节点上运行，则在所有工作节点上允许防火墙中的以下端口
在这里插入图片描述

在所有工作节点上运行以下命令，

$ sudo firewall-cmd --permanent --add-port=10250/tcp
$ sudo firewall-cmd --permanent --add-port=30000-32767/tcp                                                   
$ sudo firewall-cmd --permanent --add-port=179/tcp
$ sudo firewall-cmd --permanent --add-port=4789/udp
$ sudo firewall-cmd --reload
$ sudo modprobe br_netfilter
$ sudo sh -c "echo '1' > /proc/sys/net/bridge/bridge-nf-call-iptables"
$ sudo sh -c "echo '1' > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward"

4、在主节点和工作节点上安装容器运行时（CRI）Docker

在所有主节点和工作节点上安装Docker（容器运行时），运行以下命令，

$ sudo yum install -y yum-utils
$ sudo yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
$ sudo yum install docker-ce -y

运行以下systemctl命令以启动并启用docker服务（在所有主节点和工作节点上也运行此命令）

$ sudo systemctl enable docker --now

现在，让我们在下一步中安装kubeadm，kubelet和kubectl

5、安装Kubeadm，kubelet和kubectl

在所有主节点以及辅助节点上安装kubeadm，kubelet和kubectl。在首先安装这些软件包之前，我们必须配置Kubernetes存储库，在每个主节点和工作节点上运行以下命令，

cat <<EOF | sudo tee /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://packages.cloud.google.com/yum/repos/kubernetes-el7-\$basearch
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://packages.cloud.google.com/yum/doc/yum-key.gpg https://packages.cloud.google.com/yum/doc/rpm-package-key.gpg
exclude=kubelet kubeadm kubectl
EOF

现在，在yum命令下面运行以安装这些软件包，

$ sudo yum install -y kubelet kubeadm kubectl --disableexcludes=kubernetes

运行以下systemctl命令以在所有节点（主节点和工作节点）上启用kubelet服务

$ sudo systemctl enable kubelet --now

6、从第一个主节点初始化Kubernetes集群

现在移至第一个主节点/控制平面并发出以下命令，

[kadmin@k8s-master-1 ~]$ sudo kubeadm init --control-plane-endpoint "vip-k8s-master:8443" --upload-certs

在上面的命令中，–control-plane-endpoint设置了负载均衡器（kube-apiserver）的dns名称和端口，在本例中，dns名称是“ vip-k8s-master”，端口是“ 8443”，除了此’ –upload -certs的选项将自动在主节点之间共享证书，
kubeadm命令的输出如下所示：
在这里插入图片描述

上面的输出确认Kubernetes集群已成功初始化。在输出中，我们还获得了其他主节点和工作节点加入集群的命令。
注意：建议将此输出复制到文本文件中，以备将来参考。
运行以下命令，以允许本地用户使用kubectl命令与集群进行交互，

[kadmin@k8s-master-1 ~]$ mkdir -p $HOME/.kube
[kadmin@k8s-master-1 ~]$ sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
[kadmin@k8s-master-1 ~]$ sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
[kadmin@k8s-master-1 ~]$

现在，让我们部署Pod网络（CNI –容器网络接口），在我的情况下，我将calico插件部署为Pod网络，请按照kubectl命令运行

[kadmin@k8s-master-1 ~]$ kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/v3.14/manifests/calico.yaml

成功部署Pod网络后，将其余两个主节点添加到群集中。只需从输出中复制用于主节点的命令以加入集群，然后将其粘贴到k8s-master-2和k8s-master-3上，示例如下所示

[kadmin@k8s-master-2 ~]$ sudo kubeadm join vip-k8s-master:8443 --token tun848.2hlz8uo37jgy5zqt  --discovery-token-ca-cert-hash sha256:d035f143d4bea38d54a3d827729954ab4b1d9620631ee330b8f3fbc70324abc5 --control-plane --certificate-key a0b31bb346e8d819558f8204d940782e497892ec9d3d74f08d1c0376dc3d3ef4

输出为：
在这里插入图片描述

还要在k8s-master-3上运行相同的命令，

[kadmin@k8s-master-3 ~]$ sudo kubeadm join vip-k8s-master:8443 --token tun848.2hlz8uo37jgy5zqt  --discovery-token-ca-cert-hash sha256:d035f143d4bea38d54a3d827729954ab4b1d9620631ee330b8f3fbc70324abc5 --control-plane --certificate-key a0b31bb346e8d819558f8204d940782e497892ec9d3d74f08d1c0376dc3d3ef4

输出为：
在这里插入图片描述

以上输出确认k8s-master-3也已成功加入集群。让我们通过kubectl命令验证节点状态，转到master-1节点并执行以下命令，

[kadmin@k8s-master-1 ~]$ kubectl get nodes
NAME           STATUS   ROLES    AGE     VERSION
k8s-master-1   Ready    master   31m     v1.18.6
k8s-master-2   Ready    master   10m     v1.18.6
k8s-master-3   Ready    master   3m47s   v1.18.6
[kadmin@k8s-master-1 ~]$

我们所有的三个主控或控制平面节点均已准备就绪，可以加入集群。

7、将Worker节点加入Kubernetes集群

要将工作程序节点加入集群，请从输出中复制工作程序节点的命令，并将其粘贴到两个工作程序节点上，示例如下所示：

[kadmin@k8s-worker-1 ~]$ sudo kubeadm join vip-k8s-master:8443 --token tun848.2hlz8uo37jgy5zqt --discovery-token-ca-cert-hash sha256:d035f143d4bea38d54a3d827729954ab4b1d9620631ee330b8f3fbc70324abc5
[kadmin@k8s-worker-2 ~]$ sudo kubeadm join vip-k8s-master:8443 --token tun848.2hlz8uo37jgy5zqt --discovery-token-ca-cert-hash sha256:d035f143d4bea38d54a3d827729954ab4b1d9620631ee330b8f3fbc70324abc5

输出如下所示：
在这里插入图片描述

现在转到k8s-master-1节点并在kubectl命令下运行以获取状态工作程序节点，

[kadmin@k8s-master-1 ~]$ kubectl get nodes
NAME           STATUS   ROLES    AGE     VERSION
k8s-master-1   Ready    master   43m     v1.18.6
k8s-master-2   Ready    master   21m     v1.18.6
k8s-master-3   Ready    master   15m     v1.18.6
k8s-worker-1   Ready    <none>   6m11s   v1.18.6
k8s-worker-2   Ready    <none>   5m22s   v1.18.6
[kadmin@k8s-master-1 ~]$

以上输出确认两个工作人员也都已加入集群并处于就绪状态。
在命令下方运行以验证在kube-system名称空间中部署的状态基础设施。

[kadmin@k8s-master-1 ~]$ kubectl get pods -n kube-system

在这里插入图片描述

8、测试高可用性Kubernetes集群

让我们尝试使用负载平衡器dns名称和端口从远程服务器（CentOS系统）连接到群集。首先，在远程计算机上，我们必须安装kubectl软件包。运行以下命令来设置kubernetes存储库。

cat <<EOF | sudo tee /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://packages.cloud.google.com/yum/repos/kubernetes-el7-\$basearch
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://packages.cloud.google.com/yum/doc/yum-key.gpg https://packages.cloud.google.com/yum/doc/rpm-package-key.gpg
exclude=kubelet kubeadm kubectl
EOF

$ sudo yum install -y  kubectl --disableexcludes=kubernetes

现在在/ etc / host文件中添加以下条目，

192.168.1.45   vip-k8s-master

创建kube目录，并将/etc/kubernetes/admin.conf文件从k8s-master-1节点复制到$ HOME/.kube/config，

$ mkdir -p $HOME/.kube
$ scp root@192.168.1.40:/etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
$ sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

现在运行“kubectl get nodes ”命令，

[kadmin@localhost ~]$ kubectl get nodes
NAME           STATUS   ROLES    AGE    VERSION
k8s-master-1   Ready    master   3h5m   v1.18.6
k8s-master-2   Ready    master   163m   v1.18.6
k8s-master-3   Ready    master   157m   v1.18.6
k8s-worker-1   Ready    <none>   148m   v1.18.6
k8s-worker-2   Ready    <none>   147m   v1.18.6
[kadmin@localhost ~]$

让我们创建一个名为nginx-lab的部署，镜像为“nginx ”，然后将该部署作为类型为“NodePort ”的服务公开

[kadmin@localhost ~]$ kubectl create deployment nginx-lab --image=nginx
deployment.apps/nginx-lab created
[kadmin@localhost ~]$
[kadmin@localhost ~]$ kubectl get deployments.apps nginx-lab
NAME        READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-lab   1/1     1            1           59s
[kadmin@localhost ~]$ kubectl get pods
NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-lab-5df4577d49-rzv9q   1/1     Running   0          68s
test-844b65666c-pxpkh        1/1     Running   3          154m
[kadmin@localhost ~]$

让我们尝试将副本从1缩放到4，运行以下命令，

[kadmin@localhost ~]$ kubectl scale deployment nginx-lab --replicas=4
deployment.apps/nginx-lab scaled
[kadmin@localhost ~]$
[kadmin@localhost ~]$ kubectl get deployments.apps nginx-lab
NAME        READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-lab   4/4     4            4           3m10s
[kadmin@localhost ~]$

现在将部署作为服务公开，运行

[kadmin@localhost ~]$ kubectl expose deployment nginx-lab --name=nginx-lab --type=NodePort --port=80 --target-port=80
service/nginx-lab exposed
[kadmin@localhost ~]$

获取端口详细信息，并尝试使用curl访问nginx Web服务器，

[kadmin@localhost ~]$ kubectl get svc nginx-lab
NAME        TYPE       CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
nginx-lab   NodePort   10.102.32.29   <none>        80:31766/TCP   60s
[kadmin@localhost ~]$

要访问nginx Web服务器，我们可以使用任何主节点或工作节点IP和端口作为“ 31766”

[kadmin@localhost ~]$ curl http://192.168.1.44:31766

输出如下所示：
在这里插入图片描述

至此，我们已经在kentad 7服务器上成功使用kubeadm部署了高可用性Kubernetes集群。
A5互联https://www.a5idc.net/

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