K8s 概要

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k8s 功能

服务发现和负载均衡

存储编排

自动部署和回滚

自动完成装箱计算

自我修复

密钥与配置管理

资源隔离

资源利用

k8s 组件：控制平面组件（Control Plane Components）

参考：https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/overview/components/

控制平面的组件对集群做出全局决策(比如调度)，以及检测和响应集群事件（例如，当不满足部署的 replicas 字段时，启动新的 pod）。

控制平面组件可以在集群中的任何节点上运行。 然而，为了简单起见，设置脚本通常会在同一个计算机上启动所有控制平面组件，并且不会在此计算机上运行用户容器。 请参阅构建高可用性集群 中对于多主机 VM 的设置示例。

1、kube-apiserver

API 服务器是 Kubernetes 控制面的组件， 该组件公开了 Kubernetes API，API 服务器是 Kubernetes 控制面的前端；

Kubernetes API 服务器的主要实现是 kube-apiserver。 kube-apiserver 设计上考虑了水平伸缩，也就是说，它可通过部署多个实例进行伸缩。 你可以运行 kube-apiserver 的多个实例，并在这些实例之间平衡流量。

2、etcd

兼具一致性和高可用性的键值数据库，可以作为保存 Kubernetes 所有集群数据的后台数据库；您的 Kubernetes 集群的 etcd 数据库通常需要有个备份计划。

3、**kube-scheduler **

主节点上的组件，该组件监视那些新创建的未指定运行节点的 Pod，并选择节点让 Pod 在上面运行。

调度决策考虑的因素包括单个 Pod 和 Pod 集合的资源需求、硬件/软件/策略约束、亲和性和反亲和性规范、数据位置、工作负载间的干扰和最后时限 。

4、kube-controller-manager

在主节点上运行控制器的组件。

从逻辑上讲，每个控制器都是一个单独的进程，但是为了降低复杂性，它们都被编译到同一个可执行文件，并在一个进程中运行。

这些控制器包括:

• 节点控制器（Node Controller）: 负责在节点出现故障时进行通知和响应。
• 副本控制器（Replication Controller）: 负责为系统中的每个副本控制器对象维护正确数量的 Pod。
• 端点控制器（Endpoints Controller）: 填充端点(Endpoints)对象(即加入 Service 与 Pod)。
• 服务帐户和令牌控制器（Service Account & Token Controllers）: 为新的命名空间创建默认帐户和 API 访问令牌.
  cloud-contro

5、cloud-controller-manager

云控制器管理器是 1.8 的 alpha 特性，在未来发布的版本中，这是将 Kubernetes 与任何其他云集成的最佳方式。

k8s 组件：Node 组件

节点组件在每个节点上运行，维护运行的 Pod 并提供 Kubernetes 运行环境。

1、**kubelet **

一个在集群中每个节点上运行的代理。它保证容器都运行在 Pod 中。

kubelet 接收一组通过各类机制提供给它的 PodSpecs，确保这些 PodSpecs 中描述的容器处于运行状态且健康。kubelet 不会管理不是由 Kubernetes 创建的容器。

2、kube-proxy

kube-proxy 是集群中每个节点上运行的网络代理,实现 Kubernetes Service 概念的一部分。

kube-proxy 维护节点上的网络规则。这些网络规则允许从集群内部或外部的网络会话与 Pod 进行网络通信。

如果操作系统提供了数据包过滤层并可用的话，kube-proxy会通过它来实现网络规则。否则，kube-proxy 仅转发流量本身。

3、Container Runtime

比如 Docker

4、Addons

插件列表：https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/cluster-administration/addons/

插件使用 Kubernetes 资源（DaemonSet、 Deployment等）实现集群功能。 因为这些插件提供集群级别的功能，插件中命名空间域的资源属于 kube-system 命名空间。

比如 DNS 插件、容器资源监控插件、日志收集插件 等。

Canal 、Flannel、CoreDNS 、Dashboard 、

5、k8s网络组件

这个其实不属于 k8s 的组件，只是属于 Addons （插件），常用的有 flannel 和 calico，功能是 实现不同主机的容器的网络通信。

# K8s 安装环境 与 流程概要 --- ### 安装环境 本文的安装是基于上一篇文章 《CentOS8.2 安装 Docker》 的安装环境进行的，具体环境如下：

OS：CentOS Linux release 8.2.2004 (Core)

内核：Linux version 4.18.0-193.el8.x86_64 (mockbuild@kbuilder.bsys.centos.org) (gcc version 8.3.1 20191121 (Red Hat 8.3.1-5) (GCC)) #1 SMP Fri May 8 10:59:10 UTC 2020

Docker：19.03.13

Kubernetes： v1.19.4

安装大纲

1、安装docker-ce 19.03.13（所有机器）

2、设置k8s环境前置条件（所有机器）

3、安装k8s v1.19.4 master管理节点

4、安装k8s v1.19.4 node工作节点

5、安装 k8s组件，calico 或 flannel（master）

准备工作

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• 关闭防火墙
• 修改内核参数
• 配置网络
• 禁用 selinux
• 关闭 swap
• 设置 hostname
• 修改 hosts

1、关闭防火墙

systemctl stop firewalld.service
systemctl disable firewalld.service

2、修改内核参数，将桥接的IPv4流量传递到iptables的链

cat <<EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
sudo sysctl --system

3、配置网络

可以通过 IPADDR 配置内网IP，配置后需要重启网卡来生效

cat /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-enp0s3

TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=static
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=yes
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
NAME=enp0s3
UUID=039303a5-c70d-4973-8c91-97eaa071c23d
DEVICE=enp0s3
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.122.21
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.122.1
DNS1=223.5.5.5

4、关闭 selinux

# 临时关闭
setenforce 0

# 永久关闭
sudo sed -i "s/^SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g" /etc/selinux/config
reboot

5、关闭 swap

swapoff -a
sed -i 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab

free -h

6、设置hostname

hostnamectl set-hostname k8s-172

7、修改 hosts 文件

echo "192.168.10.202 k8s-172" >> /etc/hosts

# 或者

cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.10.202    k8s-172
EOF

安装 kubeadm、kubelet、kubectl

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1、添加阿里kubernetes源

cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64/
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF

2、安装 kubeadm、kubelet、kubectl

dnf install kubectl kubelet kubeadm
systemctl enable kubelet

3、查看是否安装成功

# 查看 k8s 的版本
kubelet --version

# 查看 kubeadm 的版本
kubeadm version

# 查看 kubectl 版本
kubectl version --client

4、启动 kubelet ，并设置开机自启动

systemctl enable kubelet && systemctl start kubelet

Master 初始化 与 Node 加入

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Master 初始化

1、查看 Master 初始化需要的镜像

kubeadm config images list
# 或者
kubeadm config images list --kubernetes-version=v1.19.4

需要的镜像结果如下，可以看到是对应的 Master 的组件

k8s.gcr.io/kube-apiserver:v1.19.4
k8s.gcr.io/kube-controller-manager:v1.19.4
k8s.gcr.io/kube-scheduler:v1.19.4
k8s.gcr.io/kube-proxy:v1.19.4
k8s.gcr.io/pause:3.2
k8s.gcr.io/etcd:3.4.13-0
k8s.gcr.io/coredns:1.7.0

2、修改 Cgroup Driver

通过 docker info 命令 查看docker服务的 Cgroup Driver，如果值为 cgroupfs 则需要修改

在daemon.json中加入 “exec-opts”: [“native.cgroupdriver=systemd”]

3、执行初始化命令 kubeadm init

kubeadm init --kubernetes-version=1.19.4  \
--apiserver-advertise-address=192.168.10.202   \
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers  \
--service-cidr=10.10.0.0/16 --pod-network-cidr=10.122.0.0/16

• kubernetes-version：k8s 版本号
• apiserver-advertise-address：本机IP（也是 Master的IP），使用内网IP
• image-repository：拉取镜像的地址，这里使用阿里云的镜像仓库
• service-cidr：暴露 服务的 IP 网段
• pod-network-cidr： Pod 的 IP 网段

我们顺便如下链接学习一下，10.122.0.0/16 里头的 16 的含义：

https://www.orchome.com/602

出现如下信息则表示初始化成功：

Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!

To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:

  mkdir -p $HOME/.kube
  sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
  sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

You should now deploy a pod network to the cluster.
Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:
  https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/

Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:

kubeadm join 192.168.10.202:6443 --token xxxx.xxxx \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:xxxx

4、执行如下命令，使配置生效，这些命令也是kubeadm init 成功后的提示信息

mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

5、使kubectl可以自动补充

dnf install bash-completion -y
source /usr/share/bash-completion/bash_completion
source <(kubectl completion bash)

6、检查是否安装成功

kubectl get node
# or
kubectl get node -o wide

# 输出
NAME      STATUS     ROLES    AGE     VERSION
k8s-172   NotReady   master   8m29s   v1.19.4

可以看到，k8s 已安装成功，但是 status 还是 NotReady，是因为尚未安装 网络组件。

Node 加入

1、如果是刚 执行完 kubeadm init，则提示信息有现成的加入node 的命令，里头已经有了 token 和 hash：

kubeadm join 192.168.10.202:6443 --token xxxx.xxxx\
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:xxxx

2、ssh 登录机器，并切换到 root 用户，然后执行：

kubeadm join --token <token> <control-plane-host>:<control-plane-port> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>

查看 token：

kubeadm token list

token 有效期是24小时之内，如果过期则可以重新获取：

kubeadm token create

discovery-token-ca-cert-hash 的值是不会变的，想要查看则执行：

openssl x509 -pubkey -in /etc/kubernetes/pki/ca.crt | openssl rsa -pubin -outform der 2>/dev/null | \
   openssl dgst -sha256 -hex | sed 's/^.* //'

3、查看 是否 join 成功

kubectl get node -o wide

# 输出
k8s-172   NotReady   master   56m   v1.19.4   192.168.10.202   <none>        CentOS Linux 8 (Core)   4.18.0-193.28.1.el8_2.x86_64   docker://19.3.13
k8s-173   NotReady   <none>   58s   v1.19.4   192.168.10.203   <none>        CentOS Linux 8 (Core)   4.18.0-193.el8.x86_64          docker://19.3.13

kubectl get pod --all-namespaces

# 输出
kube-system   coredns-6d56c8448f-4z8ll          0/1     Pending             0          58m
kube-system   coredns-6d56c8448f-gb7tk          0/1     Pending             0          58m
kube-system   etcd-k8s-172                      1/1     Running             0          58m
kube-system   kube-apiserver-k8s-172            1/1     Running             0          58m
kube-system   kube-controller-manager-k8s-172   1/1     Running             0          58m
kube-system   kube-proxy-c2fpx                  1/1     Running             0          58m
kube-system   kube-proxy-rgpv6                  0/1     ContainerCreating   0          2m58s
kube-system   kube-scheduler-k8s-172            1/1     Running             0          58m

为 K8s 安装网络组件

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网络组件说明

calico 官网：https://www.projectcalico.org/

安装 calico

在 Master 执行如下命令

kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml

对于 Centos 系统，这里特别注意，安装完 calico 之后，Node 节点还是 NotReady 状态，查看 pods 状态：

kubectl get pods --all-namespaces 

可以看到有一个 calico-node 的 pod 一直是 init 的状态， 一个 kube-proxy 的 pod 一直是 ContainerCreating 的状态，通过如下命令查看 pod 的具体情况：

kubectl describe pod -n kube-system calico-node-id
kubectl describe pod -n kube-system kube-proxy-id

发现这个 Pod 是在 Node 节点上，且出现一个报错：

open /run/systemd/resolve/resolv.conf: no such file or directory

此时，只需要在 Node 节点创建文件夹，并根据 Master 赋予权限和组属：

cd /run/systemd/
mkdir resolve
chmod 755 /resolve
chown systemd-resolve:systemd-resolve /resolve

最后把 Master 的 /run/systemd/resolve 文件夹下的所有文件 拷贝到 Node 对应的目录，过几秒就可以通过如下命令查看，一切恢复正常！

kubectl get pods --all-namespaces 
kubectl get nodes -o wide

K8s 常用命令

k8s 资料

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1、使用kubeadm在Centos8上部署kubernetes1.18 （kubernetes中文社区）

https://www.kubernetes.org.cn/7189.html

2、半兽人教程

https://www.orchome.com/9907

3、非常好和非常全的k8s资源文件模板！

https://www.kubebiz.com/

4、Installing kubeadm （k8s 官网）

https://kubernetes.io/zh/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm

5、calico 官网

https://www.projectcalico.org/

1、深入理解Kubernetes Operator

https://mp.weixin.qq.com/s/aTblvy0kW85QUgG_AOuyNg

2、Kubernetes 上对应用程序进行故障排除的 6 个技巧

https://mp.weixin.qq.com/s/8UZvtL9OwgS5zpYv9K-VaA

3、Kubernetes 的这些原理，你一定要了解

https://mp.weixin.qq.com/s/VuE_bUgCUm7qdleWqFMduw

编排无状态应用的 deployment，编排有状态应用的 statefulset，编排守护进程 daemonset 以及编排离线业务的 job/cronjob;

replicaset 控制 pod 的数量，而 deployment 控制 replicaset 的版本属性。这种设计模式也为两种最基本的编排动作实现了基础，即数量控制的水平扩缩容、版本属性控制的更新/回滚。

网络通信，kubernetes 首先得有”三通”基础

node 到 pod 之间可以通
node 的 pod 之间可以通
不同 node 之间的 pod 可以通

简单来说，不同 pod 之间通过 cni0/docker0 网桥实现了通信，node 访问 pod 也是通过 cni0/docker0 网桥通信即可。
而不同 node 之间的 pod 通信有很多种实现方案，包括现在比较普遍的 flannel 的 vxlan/hostgw 模式等。flannel 通过 etcd 获知其他 node 的网络信息，并会为本 node 创建路由表，最终使得不同 node 间可以实现跨主机通信。