参考Kubernetes全栈架构师(Kubeadm高可用安装k8s集群)–学习笔记

一、k8s高可用架构解析

在这里插入图片描述

Etcd Cluster:键值数据库,存放k8s的数据,比如我们创建的资源,所做的变更
Master:控制节点,控制整个集群
Node:主要用来跑pod和容器
Kube-APIServer:它是整个k8s的控制大脑,所有的流量都会经过APIServer
ControllerManager:集群的控制器
Scheduler:集群的调度器,控制pod调度到哪一个node节点
Load Balancer:负载均衡,一般使用nginx + keepalived,或者keepalived + haproxy,如果有硬件资源如f5,就不需要Load Balancer,通过虚拟IP连接

二、Kubeadm基本环境配置

Kubeadm 是官方推荐的安装方式,但是生产环境推荐使用二进制的方式安装
Kubeadm 证书的有效期是一年,因为官方建议运行一年的过程中必须要升级一次

1、高可用Kubernetes集群规划
主机名IP地址说明
k8s-master0110.218.22.242master节点
k8s-master0210.218.22.216master节点
k8s-master0310.218.22.224master节点
k8s-node0110.218.22.223worker节点
k8s-node0210.218.22.72worker节点
k8s-master-lb10.218.3.204虚拟IP
配置信息备注
Pod网段172.168.0.0/12
Service网段10.96.0.0/12
2、节点配置

所有节点配置hosts,修改/etc/hosts如下:

10.218.22.242 k8s-master01
10.218.22.216 k8s-master02
10.218.22.224 k8s-master03
10.218.22.223 k8s-node01
10.218.22.72  k8s-node02

CentOS 7安装yum源如下:

curl -o /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo https://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo
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
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
sed -i -e '/mirrors.cloud.aliyuncs.com/d' -e '/mirrors.aliyuncs.com/d' /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo

必备工具安装

yum install wget jq psmisc vim net-tools telnet yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2 git -y

所有节点关闭防火墙、selinux、dnsmasq、swap。服务器配置如下:

systemctl disable --now firewalld 
systemctl disable --now dnsmasq
systemctl disable --now NetworkManager

setenforce 0

sed -i 's#SELINUX=enforcing#SELINUX=disabled#g' /etc/sysconfig/selinux
sed -i 's#SELINUX=enforcing#SELINUX=disabled#g' /etc/selinux/config

查看config文件,SELINUX被设为disabled

[root@localhost ~]# cat /etc/selinux/config 

# This file controls the state of SELinux on the system.
# SELINUX= can take one of these three values:
#     enforcing - SELinux security policy is enforced.
#     permissive - SELinux prints warnings instead of enforcing.
#     disabled - No SELinux policy is loaded.
SELINUX=disabled
# SELINUXTYPE= can take one of three values:
#     targeted - Targeted processes are protected,
#     minimum - Modification of targeted policy. Only selected processes are protected. 
#     mls - Multi Level Security protection.
SELINUXTYPE=targeted 

关闭swap分区

swapoff -a && sysctl -w vm.swappiness=0

注释后重启服务器,swap分区就不会再打开

sed -ri '/^[^#]*swap/s@^@#@' /etc/fstab

安装ntpdate,保证五台服务器时间一致,云服务器或者公司内部机器已经有自动同步了则不需要

rpm -ivh http://mirrors.wlnmp.com/centos/wlnmp-release-centos.noarch.rpm
yum install ntpdate -y

所有节点同步时间。时间同步配置如下:

ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime
echo 'Asia/Shanghai' >/etc/timezone
ntpdate time2.aliyun.com

# 查看一下时间
date

# 加入到crontab
crontab -e

*/5 * * * * /usr/sbin/ntpdate time2.aliyun.com

所有节点配置limit:

ulimit -SHn 65535

设置limit永久生效

vim /etc/security/limits.conf
# 末尾添加如下内容
* soft nofile 655360
* hard nofile 131072
* soft nproc 655350
* hard nproc 655350
* soft memlock unlimited
* hard memlock unlimited

Master01节点免密钥登录其他节点,安装过程中生成配置文件和证书均在Master01上操作,集群管理也在Master01上操作,阿里云或者AWS上需要单独一台kubectl服务器。密钥配置如下:

ssh-keygen -t rsa

# 把文件传送到五个节点
for i in k8s-master01 k8s-master02 k8s-master03 k8s-node01 k8s-node02;do ssh-copy-id -i .ssh/id_rsa.pub $i;done

下载安装所有的源码文件,无法下载的可以通过本地拉取压缩再上传到服务器

cd /root/ ; git clone https://github.com/dotbalo/k8s-ha-install.git

所有节点(发送键输入到所有会话)升级系统并重启,此处升级没有升级内核,下节会单独升级内核:

yum update -y --exclude=kernel* && reboot #CentOS7需要升级,CentOS8可以按需升级系统

推荐centos7,因为CentOS8在2021年停止维护,而centos7到2024年才停止维护

重启完成之后,查看版本(CentOS Linux release 7.9.2009 (Core))

cat /etc/redhat-release
3、Kubeadm系统及内核升级

查看内核版本

uname -a

内核3.10版本使用docker会有一些bug,需要升级,CentOS7 需要升级内核至4.18+,本地升级的版本为4.19

在master01节点(取消发送键输入到所有会话)下载内核:

cd /root
wget http://193.49.22.109/elrepo/kernel/el7/x86_64/RPMS/kernel-ml-devel-4.19.12-1.el7.elrepo.x86_64.rpm
wget http://193.49.22.109/elrepo/kernel/el7/x86_64/RPMS/kernel-ml-4.19.12-1.el7.elrepo.x86_64.rpm

从master01节点传到其他节点:

for i in k8s-master02 k8s-master03 k8s-node01 k8s-node02;do scp kernel-ml-4.19.12-1.el7.elrepo.x86_64.rpm kernel-ml-devel-4.19.12-1.el7.elrepo.x86_64.rpm $i:/root/ ; done

所有节点(发送键输入到所有会话)安装内核

cd /root && yum localinstall -y kernel-ml*

所有节点更改内核启动顺序,因为默认是3.10的

grub2-set-default  0 && grub2-mkconfig -o /etc/grub2.cfg
grubby --args="user_namespace.enable=1" --update-kernel="$(grubby --default-kernel)"

检查默认内核是不是4.19

grubby --default-kernel

所有节点重启,然后检查内核是不是4.19

reboot
uname -a

所有节点安装ipvsadm:

yum install ipvsadm ipset sysstat conntrack libseccomp -y

所有节点配置ipvs模块,在内核4.19+版本nf_conntrack_ipv4已经改为nf_conntrack, 4.18以下使用nf_conntrack_ipv4即可:

vim /etc/modules-load.d/ipvs.conf

# 加入以下内容
ip_vs
ip_vs_lc
ip_vs_wlc
ip_vs_rr
ip_vs_wrr
ip_vs_lblc
ip_vs_lblcr
ip_vs_dh
ip_vs_sh
ip_vs_fo
ip_vs_nq
ip_vs_sed
ip_vs_ftp
ip_vs_sh
nf_conntrack
ip_tables
ip_set
xt_set
ipt_set
ipt_rpfilter
ipt_REJECT
ipip

加载配置

systemctl enable --now systemd-modules-load.service

开启一些k8s集群中必须的内核参数,所有节点配置k8s内核:

cat <<EOF > /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
fs.may_detach_mounts = 1
vm.overcommit_memory=1
vm.panic_on_oom=0
fs.inotify.max_user_watches=89100
fs.file-max=52706963
fs.nr_open=52706963
net.netfilter.nf_conntrack_max=2310720

net.ipv4.tcp_keepalive_time = 600
net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 3
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl =15
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 36000
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_max_orphans = 327680
net.ipv4.tcp_orphan_retries = 3
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 16384
net.ipv4.ip_conntrack_max = 65536
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 16384
net.ipv4.tcp_timestamps = 0
net.core.somaxconn = 16384
EOF

sysctl --system

所有节点配置完内核后,重启服务器,保证重启后内核依旧加载

reboot

检查是否加载

lsmod | grep --color=auto -e ip_vs -e nf_conntrack

nf_conntrack_netlink    40960  0 
nfnetlink              16384  4 nf_conntrack_netlink,nf_tables,ip_set
ip_vs_ftp              16384  0 
nf_nat                 32768  4 nf_nat_ipv6,nf_nat_ipv4,xt_nat,ip_vs_ftp
ip_vs_sed              16384  0 
ip_vs_nq               16384  0 
ip_vs_fo               16384  0 
ip_vs_sh               16384  0 
ip_vs_dh               16384  0 
ip_vs_lblcr            16384  0 
ip_vs_lblc             16384  0 
ip_vs_wrr              16384  0 
ip_vs_rr               16384  11 
ip_vs_wlc              16384  0 
ip_vs_lc               16384  0 
ip_vs                 151552  37 ip_vs_wlc,ip_vs_rr,ip_vs_dh,ip_vs_lblcr,ip_vs_sh,ip_vs_fo,ip_vs_nq,ip_vs_lblc,ip_vs_wrr,ip_vs_lc,ip_vs_sed,ip_vs_ftp
nf_conntrack          143360  8 xt_conntrack,nf_nat,nf_nat_ipv6,ipt_MASQUERADE,nf_nat_ipv4,xt_nat,nf_conntrack_netlink,ip_vs
nf_defrag_ipv6         20480  1 nf_conntrack
nf_defrag_ipv4         16384  1 nf_conntrack
libcrc32c              16384  5 nf_conntrack,nf_nat,dm_persistent_data,xfs,ip_vs

三、Kubeadm基本组件安装

所有节点安装Docker-ce 19.03,不需要太新,这是官方已经经过验证的版本

yum install docker-ce-19.03.* docker-cli-19.03.* -y

由于新版kubelet建议使用systemd,所以可以把docker的CgroupDriver改成systemd

mkdir /etc/docker
cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
{
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"]
}
EOF

所有节点设置开机自启动Docker:

systemctl daemon-reload && systemctl enable --now docker

查看docker版本(Server Version: 19.03.15,Cgroup Driver: systemd)

docker info

查看k8s最新版本(取消发送键输入到所有会话):

yum list kubeadm.x86_64 --showduplicates | sort -r

最新版本是1.21.2-0,但是推荐小版本大于5才使用,所以安装1.20版本
所有节点(发送键输入到所有会话)安装最新版本kubeadm:

yum install kubeadm-1.20* kubelet-1.20* kubectl-1.20* -y

默认配置的pause镜像使用gcr.io仓库,国内可能无法访问,所以这里配置Kubelet使用阿里云的pause镜像:

cat >/etc/sysconfig/kubelet<<EOF
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cgroup-driver=systemd --pod-infra-container-image=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause-amd64:3.2"
EOF

设置Kubelet开机自启动:

systemctl daemon-reload
systemctl enable --now kubelet

四、Kubeadm高可用组件安装

我这里用的公司内部负载,F5或nginx4层,没用haproxy和keepalived,但记录一下,如果在自己机器上可以使用。

如果不是高可用集群,haproxy和keepalived无需安装

公有云要用公有云自带的负载均衡,比如阿里云的SLB,腾讯云的ELB,用来替代haproxy和keepalived,因为公有云大部分都是不支持keepalived的

如果用阿里云的话,kubectl控制端不能放在master节点,因为阿里云的slb有回环的问题,也就是slb代理的服务器不能反向访问SLB,推荐使用腾讯云,腾讯云修复了这个问题。

所有Master节点(node节点取消发送键输入到所有会话)通过yum安装HAProxy和KeepAlived:

yum install keepalived haproxy -y

所有Master节点配置HAProxy(详细配置参考HAProxy文档,所有Master节点的HAProxy配置相同):

vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
ggdG

添加以下内容,注意首行global是否复制完整

global
  maxconn  2000
  ulimit-n  16384
  log  127.0.0.1 local0 err
  stats timeout 30s

defaults
  log global
  mode  http
  option  httplog
  timeout connect 5000
  timeout client  50000
  timeout server  50000
  timeout http-request 15s
  timeout http-keep-alive 15s

frontend monitor-in
  bind *:33305
  mode http
  option httplog
  monitor-uri /monitor

frontend k8s-master
  bind 0.0.0.0:16443
  bind 127.0.0.1:16443
  mode tcp
  option tcplog
  tcp-request inspect-delay 5s
  default_backend k8s-master

backend k8s-master
  mode tcp
  option tcplog
  option tcp-check
  balance roundrobin
  default-server inter 10s downinter 5s rise 2 fall 2 slowstart 60s maxconn 250 maxqueue 256 weight 100
  server k8s-master01	192.168.232.128:6443  check
  server k8s-master02	192.168.232.129:6443  check
  server k8s-master03	192.168.232.130:6443  check

所有Master节点配置KeepAlived,配置不一样,注意每个节点的IP和网卡(interface参数)
mkdir /etc/keepalived
vim /etc/keepalived/keepalived.conf
ggdG

! Configuration File for keepalived
global_defs {
    router_id LVS_DEVEL
script_user root
    enable_script_security
}
vrrp_script chk_apiserver {
    script "/etc/keepalived/check_apiserver.sh"
    interval 5
    weight -5
    fall 2  
    rise 1
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens33
    mcast_src_ip 192.168.232.128
    virtual_router_id 51
    priority 101
    advert_int 2
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass K8SHA_KA_AUTH
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.232.236
    }
    track_script {
       chk_apiserver
    }
}

Master02节点的配置:

! Configuration File for keepalived
global_defs {
    router_id LVS_DEVEL
script_user root
    enable_script_security
}
vrrp_script chk_apiserver {
    script "/etc/keepalived/check_apiserver.sh"
   interval 5
    weight -5
    fall 2  
rise 1
}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface ens33
    mcast_src_ip 192.168.232.129
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 2
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass K8SHA_KA_AUTH
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.232.236
    }
    track_script {
       chk_apiserver
    }
}

Master03节点的配置:

! Configuration File for keepalived
global_defs {
    router_id LVS_DEVEL
script_user root
    enable_script_security
}
vrrp_script chk_apiserver {
    script "/etc/keepalived/check_apiserver.sh"
 interval 5
    weight -5
    fall 2  
rise 1
}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface ens33
    mcast_src_ip 192.168.232.130
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 2
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass K8SHA_KA_AUTH
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.232.236
    }
    track_script {
       chk_apiserver
    }
}

所有master节点(发送键输入到所有会话,取消node节点)配置KeepAlived健康检查文件:
vim /etc/keepalived/check_apiserver.sh

#!/bin/bash

err=0
for k in $(seq 1 3)
do
    check_code=$(pgrep haproxy)
    if [[ $check_code == "" ]]; then
        err=$(expr $err + 1)
        sleep 1
        continue
    else
        err=0
        break
    fi
done

if [[ $err != "0" ]]; then
    echo "systemctl stop keepalived"
    /usr/bin/systemctl stop keepalived
    exit 1
else
    exit 0
fi

我们通过KeepAlived虚拟出来一个VIP,VIP会配置到一个master节点上面,它会通过haproxy暴露的16443的端口反向代理到我们的三个master节点上面,所以我们可以通过VIP的地址加上16443访问到我们的API server

健康检查会检查haproxy的状态,三次失败就会将KeepAlived停掉,停掉之后KeepAlived会跳到其他的节点

添加权限

chmod +x /etc/keepalived/check_apiserver.sh

启动haproxy

systemctl daemon-reload
systemctl enable --now haproxy

启动keepalived

systemctl enable --now keepalived

查看系统日志(Sending gratuitous ARP on ens33 for 192.168.232.236)

tail -f /var/log/messages

cat /var/log/messages | grep 'ens33' -5

查看ip

ip a

五、Kubeadm集群初始化

官方初始化文档:https://kubernetes.io/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/high-availability/
在生产环境中有些配置需要修改,因为使用默认的配置可能会导致网段冲突,所以我们使用配置文件的形式初始化

Master01节点创建 kubeadm-config.yaml 配置文件如下:
vim kubeadm-config.yaml
Master01:(# 注意,如果不是高可用集群,10.218.3.204:6443改为master01的地址,端口改为apiserver的端口,默认是6443,注意更改v1.18.5自己服务器kubeadm的版本:kubeadm version)

[root@k8s-master01 ~]# cat kubeadm-config.yaml 
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
bootstrapTokens:
- groups:
  - system:bootstrappers:kubeadm:default-node-token
  token: 7t2weq.bjbawausm0jaxury
  ttl: 24h0m0s
  usages:
  - signing
  - authentication
kind: InitConfiguration
localAPIEndpoint:
  advertiseAddress: 10.218.22.242
  bindPort: 6443
nodeRegistration:
  criSocket: /var/run/dockershim.sock
  name: k8s-master01
  taints:
  - effect: NoSchedule
    key: node-role.kubernetes.io/master
---
apiServer:
  certSANs:
  - 10.218.3.204
  timeoutForControlPlane: 4m0s
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
certificatesDir: /etc/kubernetes/pki
clusterName: kubernetes
controlPlaneEndpoint: 10.218.3.204:6443
controllerManager: {}
dns:
  type: CoreDNS
etcd:
  local:
    dataDir: /var/lib/etcd
imageRepository: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.20.9
networking:
  dnsDomain: cluster.local
  podSubnet: 172.168.0.0/12
  serviceSubnet: 10.96.0.0/12
scheduler: {}

更新kubeadm文件

kubeadm config migrate --old-config kubeadm-config.yaml --new-config new.yaml

查看kubeadm版本(GitVersion:“v1.20.9”)

kubeadm version

将配置文件中的 kubernetesVersion: v1.20.0 改为一致的 kubernetesVersion: v1.20.9
将new.yaml文件复制到其他master节点,之后所有Master节点提前下载镜像,可以节省初始化时间:

kubeadm config images pull --config /root/new.yaml 
因为配置了阿里云镜像(imageRepository: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers),所以下载速度比默认使用的gcr镜像快,国内访问不了gcr镜像

因为配置了token过期时间(ttl: 24h0m0s),所以可能出现今天生成token,明天加入不了集群的问题

同时master节点为我们配置了一个污点(taints),这个污点可以让我们的mater不部署容器

criSocket就是通过哪一个socket连接我们的docker,dockershim在k8s 1.20版本废弃,官方不维护,后期可能有人会维护,也可以改成其他cri的runtime

Master01节点(取消发送键输入到所有会话)初始化,初始化以后会在/etc/kubernetes目录下生成对应的证书和配置文件,之后其他Master节点加入Master01即可:

kubeadm init --config /root/new.yaml  --upload-certs

kubeadm 的配置管理是通过 pod 管理的,所有的组件都是通过容器启动的,通过 /etc/kubernetes/manifests 目录下面的 yaml 文件启动,这就是 kubelet 生命周期管理的目录,在这里面配置一个 pod 的 yaml 文件,它就会为你管理 pod 的生命周期

进入到该目录中

cd /etc/kubernetes/manifests

可以看到以下文件

etcd.yaml  kube-apiserver.yaml  kube-controller-manager.yaml  kube-scheduler.yaml

kubeadm 与二进制安装不一样的地方在于它的配置管理都在 yaml 文件中,可以编辑文件查看,二进制是一个单独的server文件,如果更改了配置,千万不要手动让它生效,kubelet 会自动帮我们加载配置,重启容器。

如果初始化失败,重置后再次初始化,各个节点在初始化或重新进入集群时都执行一下,防止使用的还是旧的配置文件,命令如下:

kubeadm reset -f ; ipvsadm --clear  ; rm -rf ~/.kube

初始化成功以后,会产生Token值,用于其他节点加入时使用,因此要记录下初始化成功生成的token值(令牌值)

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

Alternatively, if you are the root user, you can run:

  export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf

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/

You can now join any number of the control-plane node running the following command on each as root:

  kubeadm join 10.218.3.204:6443 --token 7t2weq.bjbawausm0jaxury \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:3b304187585d91d18d33d171592d4d37ec237d68af4837efebbb5c9ec86072d8 \
    --control-plane --certificate-key 7fc2e6005c32476d189b5b4763e2131404df187f7601b01d33370c7485ed2c53

Please note that the certificate-key gives access to cluster sensitive data, keep it secret!
As a safeguard, uploaded-certs will be deleted in two hours; If necessary, you can use
"kubeadm init phase upload-certs --upload-certs" to reload certs afterward.

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

kubeadm join 10.218.3.204:6443 --token 7t2weq.bjbawausm0jaxury \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:3b304187585d91d18d33d171592d4d37ec237d68af4837efebbb5c9ec86072d8

Master01节点配置环境变量,用于访问Kubernetes集群,其他master加入集群后也可以配置这个系统变量来使用kubectl

cat <<EOF >> /root/.bashrc
export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf
EOF
source /root/.bashrc

管理集群的命令 kubectl 只需要在一个节点上面有就可以,这个节点可以是 k8s 节点,也可以不是,它就是通过 admin.conf 文件和 k8s 通讯的,文件中定义了一个变量 KUBECONFIG,指定了文件的地址,然后我们就可以操作我们的集群了

查看节点状态:

kubectl get nodes

可以看到它添加了一个规则 control-plane

NAME           STATUS     ROLES                  AGE     VERSION
k8s-master01   NotReady   control-plane,master   3m54s   v1.20.9

查看server:

kubectl get svc

NAME         TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   5m32s

采用初始化安装方式,所有的系统组件均以容器的方式运行并且在kube-system命名空间内,生产环境建议创建一个namespaces

kubectl get pods -n kube-system -o wide

NAME                                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP                NODE           NOMINATED NODE   READINESS GATES
coredns-54d67798b7-lrvm8               0/1     Pending   0          6m40s   <none>            <none>         <none>           <none>
coredns-54d67798b7-tkfrx               0/1     Pending   0          6m40s   <none>            <none>         <none>           <none>
etcd-k8s-master01                      1/1     Running   0          6m34s   10.218.22.242   k8s-master01   <none>           <none>
kube-apiserver-k8s-master01            1/1     Running   0          6m34s   10.218.22.242   k8s-master01   <none>           <none>
kube-controller-manager-k8s-master01   1/1     Running   0          6m34s   10.218.22.242   k8s-master01   <none>           <none>
kube-proxy-4gwlb                       1/1     Running   0          6m40s   10.218.22.242   k8s-master01   <none>           <none>
kube-scheduler-k8s-master01            1/1     Running   0          6m34s   10.218.22.242   k8s-master01   <none>           <none>

六、高可用Master及Token过期处理

注意:以下步骤是上述init命令产生的Token过期了才需要执行以下步骤,如果没有过期不需要执行

Token过期后生成新的token:

kubeadm token create --print-join-command

Master需要生成–certificate-key

kubeadm init phase upload-certs  --upload-certs

Token没有过期直接执行Join,如果过期则执行上面命令,使用新生成的token加入集群

初始化master02和03加入集群

kubeadm join 10.218.3.204:6443 --token 7t2weq.bjbawausm0jaxury \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:3b304187585d91d18d33d171592d4d37ec237d68af4837efebbb5c9ec86072d8 \
--control-plane --certificate-key 7fc2e6005c32476d189b5b4763e2131404df187f7601b01d33370c7485ed2c53

在master01查看其他节点

kubectl get node

NAME           STATUS   ROLES                  AGE     VERSION
k8s-master01   Ready    control-plane,master   6h33m   v1.20.9
k8s-master02   Ready    control-plane,master   6h33m   v1.20.9
k8s-master03   Ready    control-plane,master   6h32m   v1.20.9

可以在master01查看新生成的token

kubectl get secret -n kube-system

NAME                                             TYPE                                  DATA   AGE
bootstrap-token-rff9me                           bootstrap.kubernetes.io/token         6      3m31s

查看token内容:

kubectl get secret -n kube-system bootstrap-token-rff9me -oyaml

可以看到过期时间(这是通过base64加密的):

expiration: MjAyMS0wNy0wOFQxNzo0MjoyMiswODowMA==

解密一下:

echo "MjAyMS0wNy0wOFQxNzo0MjoyMiswODowMA==" | base64 -d

可以看到解密后的时间

2021-07-08T22:42:22+08:00

七、Kubeadm Node及Calico节点配置

1、Kubeadm Node

Node节点上主要部署公司的一些业务应用,生产环境中不建议Master节点部署系统组件之外的其他Pod,测试环境可以允许Master节点部署Pod以节省系统资源。

初始化node01,node02加入集群(与master相比,不需要control-plane)

kubeadm join 10.218.3.204:6443 --token 7t2weq.bjbawausm0jaxury \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:3b304187585d91d18d33d171592d4d37ec237d68af4837efebbb5c9ec86072d8

所有节点初始化完成后,查看集群状态

kubectl  get node

NAME           STATUS   ROLES                  AGE     VERSION
k8s-master01   Ready    control-plane,master   6h37m   v1.20.9
k8s-master02   Ready    control-plane,master   6h36m   v1.20.9
k8s-master03   Ready    control-plane,master   6h36m   v1.20.9
k8s-node01     Ready    <none>                 6h35m   v1.20.9
k8s-node02     Ready    <none>                 6h35m   v1.20.9
2、Calico节点配置

以下步骤只在master01执行,如果是本地下载上传的话需要现在本地切换分支再上传

cd /root/k8s-ha-install && git checkout manual-installation-v1.20.x && cd calico/

修改etcd的节点

sed -i 's#etcd_endpoints: "http://<ETCD_IP>:<ETCD_PORT>"#etcd_endpoints: "https://10.218.22.242:2379,https://10.218.22.216:2379,https://10.218.22.224:2379"#g' calico-etcd.yaml

使用默认配置

ETCD_CA=`cat /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt | base64 | tr -d '\n'`
ETCD_CERT=`cat /etc/kubernetes/pki/etcd/server.crt | base64 | tr -d '\n'`
ETCD_KEY=`cat /etc/kubernetes/pki/etcd/server.key | base64 | tr -d '\n'`
sed -i "s@# etcd-key: null@etcd-key: ${ETCD_KEY}@g; s@# etcd-cert: null@etcd-cert: ${ETCD_CERT}@g; s@# etcd-ca: null@etcd-ca: ${ETCD_CA}@g" calico-etcd.yaml

把 etcd_key 放到 secret 里面,secret 会挂载到 calico 容器的 pod 里面,挂载的名称就是 ETCD_CA,这样 calico 就能找到证书,就可以连接到 etcd,就可以把 pod 信息存储到 etcd 里面

sed -i 's#etcd_ca: ""#etcd_ca: "/calico-secrets/etcd-ca"#g; s#etcd_cert: ""#etcd_cert: "/calico-secrets/etcd-cert"#g; s#etcd_key: "" #etcd_key: "/calico-secrets/etcd-key" #g' calico-etcd.yaml

修改 pod 网段

POD_SUBNET=`cat /etc/kubernetes/manifests/kube-controller-manager.yaml | grep cluster-cidr= | awk -F= '{print $NF}'`

注意下面的这个步骤是把calico-etcd.yaml文件里面的CALICO_IPV4POOL_CIDR下的网段改成自己的Pod网段,也就是把192.168.x.x/16改成自己的集群网段,并打开注释,所以更改的时候请确保这个步骤的这个网段没有被统一替换掉,如果被替换掉了,还请改回来:

sed -i 's@# - name: CALICO_IPV4POOL_CIDR@- name: CALICO_IPV4POOL_CIDR@g; s@#   value: "192.168.0.0/16"@  value: '"${POD_SUBNET}"'@g' calico-etcd.yaml

检查文件:

vim calico-etcd.yaml

可以看到 etcd-key 已经导入进来,它就是把证书 /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt 读取出来,再经过 base64 加密,再填到这个位置

安装 calico

kubectl apply -f calico-etcd.yaml

查看容器状态

kubectl  get po -n kube-system

NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
calico-kube-controllers-5f6d4b864b-f2ssh   1/1     Running   0          2m54s
calico-node-78wg7                          1/1     Running   0          2m54s
calico-node-8hxxj                          1/1     Running   0          2m54s
calico-node-8t4c9                          1/1     Running   0          2m54s
calico-node-fgwdv                          1/1     Running   0          2m54s
calico-node-jzh8w                          1/1     Running   0          2m54s

八、Dashboard&Metrics Server安装

Metrics Server

在新版的Kubernetes中系统资源的采集均使用Metrics-server,可以通过Metrics采集节点和Pod的内存、磁盘、CPU和网络的使用率。

github 地址:https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server

1、查看yaml文件配置

cd metrics-server-0.4.x-kubeadm/

vim comp.yaml

2、添加了证书,不然可能导致获取不到度量指标

- --requestheader-client-ca-file=/etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt # change to front-proxy-ca.crt for kubeadm

3、镜像地址也修改为阿里云

image: registry.cn-beijing.aliyuncs.com/dotbalo/metrics-server:v0.4.1

4、将Master01节点的front-proxy-ca.crt复制到所有Node节点

scp /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt k8s-node01:/etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt
scp /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt k8s-node02:/etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt

5、注意:使用 Metrics Server 有必备两个条件:

  • API Server 启用 Aggregator Routing 支持。否则 API Server 不识别请求:
Error from server (ServiceUnavailable): the server is currently unable to handle the request (get pods.metrics.k8s.io)
  • API Server 能访问 Metrics Server Pod IP。否则 API Server 无法访问 Metrics Server:
E1223 07:23:04.330206       1 available_controller.go:420] v1beta1.metrics.k8s.io failed with: failing or missing response from https://10.171.248.214:4443/apis/metrics.k8s.io/v1beta1: Get https://10.171.248.214:4443/apis/metrics.k8s.io/v1beta1: net/http: request canceled while waiting for connection (Client.Timeout exceeded while awaiting headers)

启用API Aggregator,API Aggregation 允许在不修改 Kubernetes 核心代码的同时扩展 Kubernetes API,即:将第三方服务注册到 Kubernetes API 中,这样就可以通过 Kubernetes API 来访问第三方服务了,例如:Metrics Server API。注:另外一种扩展 Kubernetes API 的方法是使用 CRD(Custom Resource Definition,自定义资源定义)。

6、修改每个 API Server 的 kube-apiserver.yaml 配置开启 Aggregator Routing:修改 manifests 配置后 API Server 会自动重启生效。

vim /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  annotations:
    kubeadm.kubernetes.io/kube-apiserver.advertise-address.endpoint: 10.218.22.242:6443
  creationTimestamp: null
  labels:
    component: kube-apiserver
    tier: control-plane
  name: kube-apiserver
  namespace: kube-system
spec:
  containers:
  - command:
    - kube-apiserver
    - --advertise-address=10.218.22.242
    - --allow-privileged=true
    - --authorization-mode=Node,RBAC
    - --client-ca-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt
    - --enable-admission-plugins=NodeRestriction
    - --enable-bootstrap-token-auth=true
    - --enable-aggregator-routing=true            # 添加本行

7、跳过这一步直接安装试一下,如果获取不到监控再来修改。

可能还会出现下面这个报错

 from server (ServiceUnavailable): the server is currently unable to handle the request (get nodes.metrics.k8s.io)

如果metrics-server的pod正常启动,查看容器日志没有报错,查看journalctl -f 也没有报错,那就说明metrics-server是正常启动起的,但是kubectl top nodes Error from server (ServiceUnavailable)这个错,服务不可用,没相应,mestrics-server要收集主机信息,是不是需要与主机通信,那么我们没有暴露端口,它是怎么获取到信息的呢.在deployment配置文件中添加hostNetwork: true,使之能与宿主机通信。

vim comp.yaml
在这里插入图片描述

8、安装metrics server

cd /root/k8s-ha-install/metrics-server-0.4.x-kubeadm/

kubectl  create -f comp.yaml

9、查看状态

kubectl  top node

显示CPU状态,内存使用量

NAME           CPU(cores)   CPU%   MEMORY(bytes)   MEMORY%   
k8s-master01   204m         10%    1114Mi          59%       
k8s-master02   128m         6%     1133Mi          60%       
k8s-master03   113m         5%     1056Mi          56%       
k8s-node01     54m          2%     809Mi           43%       
k8s-node02     71m          3%     834Mi           44%
Dashboard部署

Dashboard用于展示集群中的各类资源,同时也可以通过Dashboard实时查看Pod的日志和在容器中执行一些命令等。

github 地址:https://github.com/kubernetes/dashboard

安装指定版本dashboard
查看yaml文件配置

cd /root/k8s-ha-install/dashboard/

grep "image" dashboard.yaml 

可以看到只修改了镜像地址

image: registry.cn-beijing.aliyuncs.com/dotbalo/dashboard:v2.0.4
imagePullPolicy: Always
image: registry.cn-beijing.aliyuncs.com/dotbalo/metrics-scraper:v1.0.4

注意:所有的镜像包括caclico, coredns, etcd等等都要放到自己公司内部的镜像仓库,这样发布、更新、故障恢复的速度更快

安装

kubectl  create -f .

安装最新版
如果需要访问最新版本可以访问官方github获取连接,但是没必要安装最新

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.0.3/aio/deploy/recommended.yaml

创建管理员用户 vim admin.yaml

apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: admin-user
  namespace: kube-system
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding 
metadata: 
  name: admin-user
  annotations:
    rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate: "true"
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: admin-user
  namespace: kube-system

应用

kubectl apply -f admin.yaml -n kube-system
3、登录dashboard

更改dashboard的svc为NodePort:

kubectl edit svc kubernetes-dashboard -n kubernetes-dashboard

将ClusterIP更改为NodePort(如果已经为NodePort忽略此步骤)

查看端口号:

kubectl get svc kubernetes-dashboard -n kubernetes-dashboard

NAME                   TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)         AGE
kubernetes-dashboard   NodePort   10.108.202.95   <none>        443:30269/TCP   4h4m

查看dashboard起在哪个宿主机上

kubectl get pod -A  -owide | grep dashboard

kubernetes-dashboard   dashboard-metrics-scraper-7645f69d8c-nl8vx   1/1     Running   0          4h7m    172.171.14.194    k8s-node02     <none>           <none>
kubernetes-dashboard   kubernetes-dashboard-78cb679857-b878c        1/1     Running   0          4h7m    172.161.125.1     k8s-node01     <none> 

通过宿主机的ip访问:https://10.218.22.223:30269

查看token值:

kubectl -n kube-system describe secret $(kubectl -n kube-system get secret | grep admin-user | awk '{print $1}')

得到token值:

token:      eyJhbGciOiJSUzI1NiIsImtpZCI6Ik4ySTcyT2NtYXRxckRhbzM3Z0psbkoyM0FpLWtwRTFhQmtDdl9tTFRXVTAifQ.eyJpc3MiOiJrdWJlcm5ldGVzL3NlcnZpY2VhY2NvdW50Iiwia3ViZXJuZXRlcy5pby9zZXJ2aWNlYWNjb3VudC9uYW1lc3BhY2UiOiJrdWJlLXN5c3RlbSIsImt1YmVybmV0ZXMuaW8vc2VydmljZWFjY291bnQvc2VjcmV0Lm5hbWUiOiJhZG1pbi11c2VyLXRva2VuLTlqcWpkIiwia3ViZXJuZXRlcy5pby9zZXJ2aWNlYWNjb3VudC9zZXJ2aWNlLWFjY291bnQubmFtZSI6ImFkbWluLXVzZXIiLCJrdWJlcm5ldGVzLmlvL3NlcnZpY2VhY2NvdW50L3NlcnZpY2UtYWNjb3VudC51aWQiOiJhMTQyODVkYy1iNjAwLTQyZmMtOWZhNC05ZmQ2NzhiMDZkMDUiLCJzdWIiOiJzeXN0ZW06c2VydmljZWFjY291bnQ6a3ViZS1zeXN0ZW06YWRtaW4tdXNlciJ9.iIeaVBb6v7CsENoSzY3lQ9tNdgnSJeI8BIQiXc49hds0UDHvXzCwohw58O7EizQenYnALvRXHYCGdWfKMRg_jNWUBXzajfNOSaASHdj9HD-43HA4TpHtgYsO9hvpEnZYkmlir44CxEQIK8hovbnmCD2ehk3Bfj_sqtkD5vUMH5MxBQhnArwbysy4Gu4PJT2s3_6O5HBewAzgl_DC6Vnhkzm9cMhbaq4iWMifREM0LyjYpFv-lM6J_qSs0wruMXxzhOnxjAR7mZxna0shPfhfqqtU6IqT4CqoCzf7fkR0t2UisK5M6c3oxPsEo5wNvOPPGlz23Pve2PzffNAIUoPlvQ

将token值输入到令牌后,单击登录即可访问Dashboard
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

九、一些必须的配置更改

将Kube-proxy改为ipvs模式,因为在初始化集群的时候注释了ipvs配置,所以需要自行修改一下:

在master01节点执行

kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system

搜索定位到mode

/mode 回车
修改为 ipvs

mode: “ipvs”
保存退出:shift + z + z

更新 Kube-Proxy 的 Pod:

kubectl patch daemonset kube-proxy -p "{\"spec\":{\"template\":{\"metadata\":{\"annotations\":{\"date\":\"`date +'%s'`\"}}}}}" -n kube-system

查看 pod 滚动更新

kubectl get po -n kube-system -owide

在 master03 验证 Kube-Proxy 模式,接着可以在所有服务器验证一下

[root@k8s-master03 ~]# curl 127.0.0.1:10249/proxyMode
ipvs

注意事项
kubeadm安装的集群,证书有效期默认是一年。master节点的kube-apiserver、kube-scheduler、kube-controller-manager、etcd都是以容器运行的。可以通过kubectl get po -n kube-system查看

十、启动和二进制的区别:

kubelet的配置文件在/etc/sysconfig/kubelet和/var/lib/kubelet/config.yaml,修改后需要重启kubelet进程

其他组件的配置文件在/etc/kubernetes/manifests目录下,比如kube-apiserver.yaml,该yaml文件更改后,kubelet会自动刷新配置,也就是会重启pod。不能再次创建该文件

kube-proxy的配置在kube-system命名空间下的configmap中,可以通过

kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system

进行更改,更改完成后,可以通过patch重启kube-proxy

kubectl patch daemonset kube-proxy -p "{\"spec\":{\"template\":{\"metadata\":{\"annotations\":{\"date\":\"`date +'%s'`\"}}}}}" -n kube-system

Kubeadm安装后,master节点默认不允许部署pod,会占用资源,在学习过程中可以通过以下方式打开:

查看Taints:

kubectl  describe node -l node-role.kubernetes.io/master=  | grep Taints

可以看到三个污点

Taints:             node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule
Taints:             node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule
Taints:             node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule

删除Taint:

kubectl  taint node  -l node-role.kubernetes.io/master node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule-

查看Taints:

kubectl  describe node -l node-role.kubernetes.io/master=  | grep Taints

可以看到三个污点

Taints:             <none>
Taints:             <none>
Taints:             <none>

十一、使用Kuboard界面

Kuboard是国人开发的另一个dashboard界面

官网地址:https://www.kuboard.cn/install/v3/install-in-k8s.html

详细内容可以看官网,我这里直接使用命令安装

kubectl apply -f https://addons.kuboard.cn/kuboard/kuboard-v3.yaml

在浏览器中打开链接 http://your-node-ip-address:30080

输入初始用户名和密码,并登录

用户名: admin
密码: Kuboard123

在这里插入图片描述
点开默认集群,如果没有导入agent则根据命令进行导入
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

Logo

K8S/Kubernetes社区为您提供最前沿的新闻资讯和知识内容

更多推荐