Kubernetes二进制部署

一、环境准备

k8s集群master01: 192.168.80.71   kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler etcd
k8s集群master02: 192.168.80.74

k8s集群node01: 192.168.80.72     kubelet kube-proxy docker flannel
k8s集群node02: 192.168.80.73

etcd集群节点1: 192.168.80.71     etcd
etcd集群节点2: 192.168.80.72
etcd集群节点3: 192.168.80.73

负载均衡nginx+keepalive01 (master) : 192.168.80.76
负载均衡nginx+keepalive02 (backup) : 192.168.80.77

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

• 单master至少3台k8s集群，一台master主机，两台node节点，运用去中心化思想，节省服务器，将三台etcd节点配置在master和node主机上
• 双master节点至少六台主机，两台Master主机，两台node主机，三台etcd节点配置在master和node节点上，两台负载均衡节点主机
• api server与客户端kubectl通信加密，api server与etcd通信加密，etcd数据库之间通信加密，需要签发证书

二、部署etcd集群

• etcd是CoreOs团队于2013年6月发起的开源项目，它的目标是构建一个高可用的分布式键值(key-value) 数据库（非关系型数据库）。etcd内部采用raft协议作为一致性算法， etcd是go语 言编写的。
• etcd作为服务发现系统，有以下的特点:

简单	安装配置简单，而且提供了HTTP API进行交互，使用也很简单
安全	支持SSL证书验证
快速	单实例支持每秒2k+读操作
可靠	采用raft算法，实现分布式系统数据的可用性和一致性

• etcd目前默认使用2379端口提供HTTP
• API服务，2380端 口和peer通信(这两个端口已经被IANA (互联网数字分配机构)官方预留给etcd)。
• 即etcd默认使用2379端口对外为客户端提供通讯，使用端口2380来进行服务器间内部通讯。
• etcd在生产环境中一般推荐集群方式部署。由于etcd的leader选举机制，要求至少为3台或以上的奇数台。

1、准备签发证书环境

• CFSSL是CloudFlare 公司开源的一款PKI/TLS 工具。
• CFSSL包含一个命令行工具和-一个用于签名、验证和捆绑TLS证书的HTTP API服务。使用Go语言编写。
• CFSSL使用配置文件生成证书，因此自签之前，需要生成它识别的json格式的配置文件，CFSSL 提供了方便的命令行生成配置文件。
• CFSSL用来为etcd提供TLS证书，它支持签三种类型的证书:

• 1、client 证书，服务端连接客户端时携带的证书，用于客户端验证服务端身份，如kube-apiserver 访问etcd;
• 2、server证书，客户端连接服务端时携带的证书，用于服务端验证客户端身份，如etcd对外提供服务;
• 3、peer证书，相互之间连接时使用的证书，如etcd节点之间进行验证和通信。

• 这里全部都使用同一套证书认证。

2、签发证书步骤

##### 在 master01 节点上操作 #####
//下载证书制作工具
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssl
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssljson
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssl-certinfo
或
curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssl
curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssljson
curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssl-certinfo

chmod +x /usr/local/bin/cfssl*

------------------------------------------------------------------------------------------
cfssl：证书签发的工具命令
cfssljson：将 cfssl 生成的证书（json格式）变为文件承载式证书
cfssl-certinfo：验证证书的信息
cfssl-certinfo -cert <证书名称>			#查看证书的信息
------------------------------------------------------------------------------------------

//创建k8s工作目录
mkdir /opt/k8s
cd /opt/k8s/

//上传 etcd-cert.sh 和 etcd.sh 到 /opt/k8s/ 目录中
chmod +x etcd-cert.sh etcd.sh

//创建用于生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥的目录
mkdir /opt/k8s/etcd-cert
mv etcd-cert.sh etcd-cert/
cd /opt/k8s/etcd-cert/
./etcd-cert.sh			#生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥

ls
ca-config.json  ca-csr.json  ca.pem        server.csr       server-key.pem
ca.csr          ca-key.pem   etcd-cert.sh  server-csr.json  server.pem


---------- 启动etcd服务 ---------- 
//etcd 二进制包地址：https://github.com/etcd-io/etcd/releases

//上传 etcd-v3.3.10-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s/ 目录中，解压 etcd 压缩包
cd /opt/k8s/
tar zxvf etcd-v3.3.10-linux-amd64.tar.gz
ls etcd-v3.3.10-linux-amd64
Documentation  etcd  etcdctl  README-etcdctl.md  README.md  READMEv2-etcdctl.md
------------------------------------------------------------------------------------------
etcd就是etcd 服务的启动命令，后面可跟各种启动参数
etcdctl主要为etcd 服务提供了命令行操作
------------------------------------------------------------------------------------------

//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}

mv /opt/k8s/etcd-v3.3.10-linux-amd64/etcd /opt/k8s/etcd-v3.3.10-linux-amd64/etcdctl /opt/etcd/bin/
cp /opt/k8s/etcd-cert/*.pem /opt/etcd/ssl/

./etcd.sh etcd01 192.168.80.10 etcd02=https://192.168.80.11:2380,etcd03=https://192.168.80.12:2380
//进入卡住状态等待其他节点加入，这里需要三台etcd服务同时启动，如果只启动其中一台后，服务会卡在那里，直到集群中所有etcd节点都已启动，可忽略这个情况

//另外打开一个窗口查看etcd进程是否正常
ps -ef | grep etcd


//把etcd相关证书文件和命令文件全部拷贝到另外两个etcd集群节点
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.80.11:/opt/
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.80.12:/opt/

//把etcd服务管理文件拷贝到另外两个etcd集群节点
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.80.11:/usr/lib/systemd/system/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.80.12:/usr/lib/systemd/system/


##### 在 node01 节点上修改 #####
vim /opt/etcd/cfg/etcd
#[Member]
ETCD_NAME="etcd02"											#修改
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.80.11:2380"			#修改
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.80.11:2379"		#修改

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.80.11:2380"		#修改
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.80.11:2379"				#修改
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.80.10:2380,etcd02=https://192.168.80.11:2380,etcd03=https://192.168.80.12:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"


//启动etcd服务
systemctl start etcd
systemctl enable etcd
systemctl status etcd


##### 在 node02 节点上修改 #####
vim /opt/etcd/cfg/etcd
#[Member]
ETCD_NAME="etcd03"											#修改
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.80.12:2380"			#修改
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.80.12:2379"		#修改

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.80.12:2380"		#修改
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.80.12:2379"				#修改
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.80.10:2380,etcd02=https://192.168.80.11:2380,etcd03=https://192.168.80.12:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"


//启动etcd服务
systemctl start etcd
systemctl enable etcd
systemctl status etcd


##### 在 master01 节点上操作 #####
ln -s /opt/etcd/bin/etcd* /usr/local/bin

//检查etcd群集状态
cd /opt/etcd/ssl
/opt/etcd/bin/etcdctl \
--ca-file=ca.pem \
--cert-file=server.pem \
--key-file=server-key.pem \
--endpoints="https://192.168.80.10:2379,https://192.168.80.11:2379,https://192.168.80.12:2379" \
cluster-health

------------------------------------------------------------------------------------------
--cert-file：识别HTTPS端使用SSL证书文件
--key-file：使用此SSL密钥文件标识HTTPS客户端
--ca-file：使用此CA证书验证启用https的服务器的证书
--endpoints：集群中以逗号分隔的机器地址列表
cluster-health：检查etcd集群的运行状况
------------------------------------------------------------------------------------------

//切换到etcd3版本查看集群节点状态和成员列表
export ETCDCTL_API=3						#v2和v3命令略有不同，etcd2和etcd3也是不兼容的，默认是v2版本
etcdctl --write-out=table endpoint status
etcdctl --write-out=table member list
export ETCDCTL_API=2						#再切回v2版本

3、etcd-cert.sh和etcd.sh脚本

etcd-cert.sh

#!/bin/bash
#配置证书生成策略，让 CA 软件知道颁发有什么功能的证书，生成用来签发其他组件证书的根证书
cat > ca-config.json <<EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "www": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF

#ca-config.json：可以定义多个 profiles，分别指定不同的过期时间、使用场景等参数；
#后续在签名证书时会使用某个 profile；此实例只有一个 www 模板。
#expiry：指定了证书的有效期，87600h 为10年，如果用默认值一年的话，证书到期后集群会立即宕掉
#signing：表示该证书可用于签名其它证书；生成的 ca.pem 证书中 CA=TRUE；
#key encipherment：表示使用非对称密钥加密，如 RSA 加密；
#server auth：表示client可以用该 CA 对 server 提供的证书进行验证；
#client auth：表示server可以用该 CA 对 client 提供的证书进行验证；
#注意标点符号，最后一个字段一般是没有逗号的。


#-----------------------
#生成CA证书和私钥（根证书和私钥）
#特别说明： cfssl和openssl有一些区别，openssl需要先生成私钥，然后用私钥生成请求文件，最后生成签名的证书和私钥等，但是cfssl可以直接得到请求文件。
cat > ca-csr.json <<EOF
{
    "CN": "etcd",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing"
        }
    ]
}
EOF

#CN：Common Name，浏览器使用该字段验证网站或机构是否合法，一般写的是域名 
#key：指定了加密算法，一般使用rsa（size：2048）
#C：Country，国家
#ST：State，州，省
#L：Locality，地区,城市
#O: Organization Name，组织名称，公司名称
#OU: Organization Unit Name，组织单位名称，公司部门

cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca

#生成的文件：
#ca-key.pem：根证书私钥
#ca.pem：根证书
#ca.csr：根证书签发请求文件

#cfssl gencert -initca <CSRJSON>：使用 CSRJSON 文件生成生成新的证书和私钥。如果不添加管道符号，会直接把所有证书内容输出到屏幕。
#注意：CSRJSON 文件用的是相对路径，所以 cfssl 的时候需要 csr 文件的路径下执行，也可以指定为绝对路径。
#cfssljson 将 cfssl 生成的证书（json格式）变为文件承载式证书，-bare 用于命名生成的证书文件。


#-----------------------
#生成 etcd 服务器证书和私钥
cat > server-csr.json <<EOF
{
    "CN": "etcd",
    "hosts": [
    "192.168.80.71",
    "192.168.80.72",
    "192.168.80.73"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "BeiJing"
        }
    ]
}
EOF

#hosts：将所有 etcd 集群节点添加到 host 列表，需要指定所有 etcd 集群的节点 ip 或主机名不能使用网段，新增 etcd 服务器需要重新签发证书。

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=www server-csr.json | cfssljson -bare server

#生成的文件：
#server.csr：服务器的证书请求文件
#server-key.pem：服务器的私钥
#server.pem：服务器的数字签名证书

#-config：引用证书生成策略文件 ca-config.json
#-profile：指定证书生成策略文件中的的使用场景，比如 ca-config.json 中的 www

etcd.sh

#!/bin/bash
# example: ./etcd.sh etcd01 192.168.80.10 etcd02=https://192.168.80.11:2380,etcd03=https://192.168.80.12:2380

#创建etcd配置文件/opt/etcd/cfg/etcd
ETCD_NAME=$1
ETCD_IP=$2
ETCD_CLUSTER=$3

WORK_DIR=/opt/etcd

cat > $WORK_DIR/cfg/etcd  <<EOF
#[Member]
ETCD_NAME="${ETCD_NAME}"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://${ETCD_IP}:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://${ETCD_IP}:2379"

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://${ETCD_IP}:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://${ETCD_IP}:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://${ETCD_IP}:2380,${ETCD_CLUSTER}"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
EOF

#Member:成员配置
#ETCD_NAME：节点名称，集群中唯一。成员名字，集群中必须具备唯一性，如etcd01
#ETCD_LISTEN_PEER_URLS：集群通信监听地址。用于监听其他member发送信息的地址。ip为全0代表监听本机所有接口
#ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS：客户端访问监听地址。用于监听etcd客户发送信息的地址。ip为全0代表监听本机所有接口

#Clustering：集群配置
#ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS：客户端通告地址。etcd客户端使用，客户端通过该地址与本member交互信息。一定要保证从客户侧能可访问该地址
#ETCD_INITIAL_CLUSTER：集群节点地址。本member使用。描述集群中所有节点的信息，本member根据此信息去联系其他member
#ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN：集群Token。用于区分不同集群。本地如有多个集群要设为不同
#ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE：加入集群的当前状态，new是新集群，existing表示加入已有集群。


[Unit]
Description=Etcd Server
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target

[Service]
Type=notify
EnvironmentFile=${WORK_DIR}/cfg/etcd
ExecStart=${WORK_DIR}/bin/etcd \
--name=\${ETCD_NAME} \
--data-dir=\${ETCD_DATA_DIR} \
--listen-peer-urls=\${ETCD_LISTEN_PEER_URLS} \
--listen-client-urls=\${ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS},http://127.0.0.1:2379 \
--advertise-client-urls=\${ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS} \
--initial-advertise-peer-urls=\${ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS} \
--initial-cluster=\${ETCD_INITIAL_CLUSTER} \
--initial-cluster-token=\${ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN} \
--initial-cluster-state=new \
--cert-file=${WORK_DIR}/ssl/server.pem \
--key-file=${WORK_DIR}/ssl/server-key.pem \
--trusted-ca-file=${WORK_DIR}/ssl/ca.pem \
--peer-cert-file=${WORK_DIR}/ssl/server.pem \
--peer-key-file=${WORK_DIR}/ssl/server-key.pem \
--peer-trusted-ca-file=${WORK_DIR}/ssl/ca.pem
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

#--listen-client-urls：用于指定etcd和客户端的连接端口
#--advertise-client-urls：用于指定etcd服务器之间通讯的端口，etcd有要求，如果--listen-client-urls被设置了，那么就必须同时设置--advertise-client-urls，所以
即使设置和默认相同，也必须显式设置
#--peer开头的配置项用于指定集群内部TLS相关证书（peer 证书），这里全部都使用同一套证书认证
#不带--peer开头的的参数是指定 etcd 服务器TLS相关证书（server 证书），这里全部都使用同一套证书认证


systemctl daemon-reload
systemctl enable etcd
systemctl restart etcd

4、部署流程

5、使用证书访问的工作流程:

• (1)客户端发起请求，连接到服务器的进程端口。
• (2)服务器必须要有一套数字证书(证书内容有公钥、证书颁发机构、失效日期等)。
• (3)服务器将自己的数字证书发送给客户端(公钥在证书里面，私钥由服务器持有)。
• (4)客户端收到数字证书之后，会验证证书的合法性。如果证书验证通过，就会生成一个随机的密钥对，用证书.的公钥加密。
• (5)客户端将公钥加密后的密钥发送到服务器。
• (6)服务器接收到客户端发来的密文密钥之后，用自己之前保留的私钥对其进行非对称解密，解密之后就得到客户端的密钥，然后用客户端密钥对返回数据进行对称加密，这样传输的数据都是密文了。
• (7)服务器将加密后的密文数据返回到客户端。
• (8)客户端收到后，用自己的密钥对其进行对称解密，得到服务器返回的数据。

四、部署docker引擎

//所有node节点部署docker引擎
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 

五、flannel网络配置

1、K8S 中Pod 网络通信:

Pod内容器与容器之间的通信

• 在同一个Pod 内的容器(Pod 内的容器是不会跨宿主机的)共享同一个网络命令空间，相当于它们在同一台机器上一样，可以用localhost地址访问彼此的端口。

同一个Node内Pod之间的通信

• 每个Pod 都有一个真实的全局IP地址，同一个Node 内的不同Pod 之间可以直接采用对方Pod的IP地址进行通信，Pod1 与Pod2 都是通过Veth连接到同一-个docker0 网桥（172.1.0.0），网段相同，所以它们之间可以直接通信。

不同Node上Pod之间的通信

• Pod 地址与docker0 在同一网段，docker0 网段与宿主机网卡是两个不同的网段，且不同Node之间的通信只能通过宿主机的物理网卡进行。
• 要想实现不同Node上Pod之间的通信，就必须想办法通过主机的物理网卡IP地址进行寻址和通信。因此要满足两个条件:Pod的IP不能冲突;将Pod的IP和所在的Node的IP关联起来，通过这个关联让不同Node上Pod之间直接通过内网IP地址通信。
  

2、Flannel

Overlay Network:

• 叠加网络，在二层或者三层基础网络上叠加的一种虚拟网络技术模式，该网络中的主机通过虚拟链路隧道连接起来(类似于VPN)

VXLAN:

• 将源数据包封装到UDP中，并使用基础网络的IP/MAC作为外层报文头进行封装，然后在以太网上传输，到达目的地后由隧道端点解封装并将数据发送给目标地址。

Flannel：

• Flannel的功能是让集群中的不同节点主机创建的Docker 容器都具有全集群唯一的虚拟 IP地址。
• Flannel是Overlay网络的一种，也是将TCP源数据包封装在另一种网络包里面进行路由转发和通信，目前己经支持UDP、VXLAN、AWS VPC等数据转发方式。

作用：Flannel网络插件，用于不同node组件pod相互通信

3、Flannel工作原理:

• 数据从node01 上Pod 的源容器中发出后，经由所在主机的docker0 虚拟网卡转发到flannel0 虚拟网卡，flanneld 服务监听在flanne10虚拟网卡的另外一端。
• Flannel通过Etcd服务维护了一张节点间的路由表。源主机node01的flanneld服务将原本的数据内容封装到UDP中后根据自己的路由表通过物理网卡投递给目的节点node02 的flanneld 服务，数据到达以后被解包，然后直接进入目的节点的flannel0虚拟网卡，之后被转发到目的主机的docker0 虚拟网卡，最后就像本机容器通信一样由docker0 转发到目标容器。
  

源IP  10.1.15.3   --->66.11  （Flannel封装）:[IP头部  MAC头部 比特流] 
(UDP)封装到UDP中吗UDP中有内部IP，包括源IP和目的IP
---> 66.12  （Flannel解封装）:[MAC头部  IP头  UDP]  --->  目的IP 10.1.20.3

• flannel作用是实现不同Node上的pod之间相互通信
• flannel会把内部的pod IP封装到UDP中，再通过API server查看etcd，再根据在 etcd 保存的路由表，通过物理网卡发送给目的node
• 目的node在接收到转发的数据后，由flannel解封装，暴露出udp里面的内部pod IP，再根据目的IP由flannei0–>docker0转发到目的pod中。

ETCD之Flannel 提供说明:

• 存储管理Flannel可分配的IP地址段资源
• 监控ETCD中每个Pod 的实际地址，并在内存中建立维护Pod 节点路由表

4、搭建flannel

##### 在 master01 节点上操作 #####
//添加 flannel 网络配置信息，写入分配的子网段到 etcd 中，供 flannel 使用
cd /opt/etcd/ssl
/opt/etcd/bin/etcdctl \
--ca-file=ca.pem \
--cert-file=server.pem \
--key-file=server-key.pem \
--endpoints="https://192.168.80.10:2379,https://192.168.80.11:2379,https://192.168.80.12:2379" \
set /coreos.com/network/config '{"Network": "172.17.0.0/16", "Backend": {"Type": "vxlan"}}'

//查看写入的信息
/opt/etcd/bin/etcdctl \
--ca-file=ca.pem \
--cert-file=server.pem \
--key-file=server-key.pem \
--endpoints="https://192.168.80.10:2379,https://192.168.80.11:2379,https://192.168.80.12:2379" \
get /coreos.com/network/config

------------------------------------------------------------------------------------------
set <key> <value>
set /coreos.com/network/config 添加一条网络配置记录，这个配置将用于flannel分配给每个docker的虚拟IP地址段
get <key>
get /coreos.com/network/config 获取网络配置记录，后面不用再跟参数了

Network：用于指定Flannel地址池
Backend：用于指定数据包以什么方式转发，默认为udp模式，Backend为vxlan比起预设的udp性能相对好一些
------------------------------------------------------------------------------------------


##### 在所有 node 节点上操作 #####
//上传 flannel.sh 和 flannel-v0.10.0-linux-amd64.tar.gz 到 /opt 目录中，解压 flannel 压缩包
cd /opt
tar zxvf flannel-v0.10.0-linux-amd64.tar.gz
flanneld				#flanneld为主要的执行文件
mk-docker-opts.sh		#mk-docker-opts.sh脚本用于生成Docker启动参数
README.md

//创建kubernetes工作目录
mkdir -p /opt/kubernetes/{cfg,bin,ssl}

cd /opt
mv mk-docker-opts.sh flanneld /opt/kubernetes/bin/

//启动flanneld服务，开启flannel网络功能
cd /opt
chmod +x flannel.sh
./flannel.sh https://192.168.80.10:2379,https://192.168.80.11:2379,https://192.168.80.12:2379

//flannel启动后会生成一个docker网络相关信息配置文件/run/flannel/subnet.env，包含了docker要使用flannel通讯的相关参数
cat /run/flannel/subnet.env
DOCKER_OPT_BIP="--bip=172.17.26.1/24"
DOCKER_OPT_IPMASQ="--ip-masq=false"
DOCKER_OPT_MTU="--mtu=1450"
DOCKER_NETWORK_OPTIONS=" --bip=172.17.26.1/24 --ip-masq=false --mtu=1450"
------------------------------------------------------------------------------------------
--bip：指定 docker 启动时的子网
--ip-masq：设置 ipmasq=false 关闭 snat 伪装策略
--mtu=1450：mtu 要留出50字节给外层的vxlan封包的额外开销使用

Flannel启动过程解析：
1、从etcd中获取network的配置信息
2、划分subnet，并在etcd中进行注册
3、将子网信息记录到/run/flannel/subnet.env中
------------------------------------------------------------------------------------------

//修改docker服务管理文件，配置docker连接flannel
vim /lib/systemd/system/docker.service
......
[Service]
Type=notify
# the default is not to use systemd for cgroups because the delegate issues still
# exists and systemd currently does not support the cgroup feature set required
# for containers run by docker
EnvironmentFile=/run/flannel/subnet.env						#添加
ExecStart=/usr/bin/dockerd $DOCKER_NETWORK_OPTIONS -H fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock	#修改
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
TimeoutSec=0
RestartSec=2
Restart=always

//重启docker服务
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

//查看 docker0 和 flannel.1 的 IP 地址，此时应该在同一网段里
ifconfig
docker0: flags=4099<UP,BROADCAST,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 172.17.26.1  netmask 255.255.255.0  broadcast 172.17.26.255
......
flannel.1: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1450
        inet 172.17.26.0  netmask 255.255.255.255  broadcast 0.0.0.0	
......

//在 node01 节点测试 ping 通 node02 节点的 docker0 网卡，证明 flannel 已起到路由作用
ping -I 172.17.26.1 172.17.36.1

//创建并进入容器
docker run -itd centos:7 /bin/bash

//在容器中下载工具，测试 ping 通 node02 节点中的 centos:7 容器
yum install net-tools -y
ping -I 172.17.26.2 172.17.36.2

5、flannel的操作流程

一、部署master组件

##### 在 master01 节点上操作 #####
//上传 master.zip 和 k8s-cert.sh 到 /opt/k8s 目录中，解压 master.zip 压缩包
cd /opt/k8s/
unzip master.zip
apiserver.sh
scheduler.sh
controller-manager.sh

chmod +x *.sh

//创建kubernetes工作目录
mkdir -p /opt/kubernetes/{cfg,bin,ssl}

//创建用于生成CA证书、相关组件的证书和私钥的目录
mkdir /opt/k8s/k8s-cert
mv /opt/k8s/k8s-cert.sh /opt/k8s/k8s-cert
cd /opt/k8s/k8s-cert/
./k8s-cert.sh				#生成CA证书、相关组件的证书和私钥

ls *pem
admin-key.pem  apiserver-key.pem  ca-key.pem  kube-proxy-key.pem  
admin.pem      apiserver.pem      ca.pem      kube-proxy.pem      
//controller-manager 和 kube-scheduler 设置为只调用当前机器的 apiserver，使用 127.0.0.1:8080 通信，因此不需要签发证书

//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/

//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

//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/

//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 给他授权
cd /opt/k8s/
vim token.sh
#!/bin/bash
#获取随机数前16个字节内容，以十六进制格式输出，并删除其中空格
BOOTSTRAP_TOKEN=$(head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' ')
#生成 token.csv 文件，按照 Token序列号,用户名,UID,用户组 的格式生成
cat > /opt/kubernetes/cfg/token.csv <<EOF
${BOOTSTRAP_TOKEN},kubelet-bootstrap,10001,"system:kubelet-bootstrap"
EOF

chmod +x token.sh
./token.sh

cat /opt/kubernetes/cfg/token.csv

//二进制文件、token、证书都准备好后，开启 apiserver 服务
cd /opt/k8s/
./apiserver.sh 192.168.80.10 https://192.168.80.10:2379,https://192.168.80.11:2379,https://192.168.80.12:2379

//检查进程是否启动成功
ps aux | grep kube-apiserver

//k8s通过kube-apiserver这个进程提供服务，该进程运行在单个master节点上。默认有两个端口6443和8080
//安全端口6443用于接收HTTPS请求，用于基于Token文件或客户端证书等认证
netstat -natp | grep 6443

//本地端口8080用于接收HTTP请求，非认证或授权的HTTP请求通过该端口访问API Server
netstat -natp | grep 8080

//查看版本信息（必须保证apiserver启动正常，不然无法查询到server的版本信息）
kubectl version


//启动 scheduler 服务
cd /opt/k8s/
./scheduler.sh 127.0.0.1

ps aux | grep kube-scheduler


//启动 controller-manager 服务
cd /opt/k8s/
./controller-manager.sh 127.0.0.1


//查看 master 节点状态
kubectl get componentstatuses		#也可以 kubectl get cs
NAME                 STATUS    MESSAGE             ERROR
controller-manager   Healthy   ok                  
scheduler            Healthy   ok                  
etcd-2               Healthy   {"health":"true"}   
etcd-1               Healthy   {"health":"true"}   
etcd-0               Healthy   {"health":"true"}   

k8s集群组件之间的通信有两种方式，etcd内部通信端口为2380，外部通信端口为2379
master : apiserver <---> controller-manager、scheduler 同一节点上,127.0.0.1:8080  不需要证书
node ： kubelet、kube-proxy <---> apiserver  https 6443

二、部署node组件

##### 在 master01 节点上操作 #####
//把 kubelet、kube-proxy 拷贝到 node 节点
cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
scp kubelet kube-proxy root@192.168.80.11:/opt/kubernetes/bin/
scp kubelet kube-proxy root@192.168.80.12:/opt/kubernetes/bin/


##### 在 node01 节点上操作 #####
//上传 node.zip 到 /opt 目录中，解压 node.zip 压缩包，获得kubelet.sh、proxy.sh
cd /opt/
unzip node.zip


##### 在 master01 节点上操作 #####
//创建用于生成kubelet的配置文件的目录
mkdir /opt/k8s/kubeconfig

//上传 kubeconfig.sh 文件到 /opt/k8s/kubeconfig 目录中
#kubeconfig.sh 文件包含集群参数（CA 证书、API Server 地址），客户端参数（上面生成的证书和私钥），集群 context 上下文参数（集群名称、用户名）。Kubenetes 组件（如 kubelet、kube-proxy）通过启动时指定不同的 kubeconfig 文件可以切换到不同的集群，连接到 apiserver。
cd /opt/k8s/kubeconfig
chmod +x kubeconfig.sh

//生成kubelet的配置文件
cd /opt/k8s/kubeconfig
./kubeconfig.sh 192.168.80.10 /opt/k8s/k8s-cert/

ls
bootstrap.kubeconfig  kubeconfig.sh  kube-proxy.kubeconfig

//把配置文件 bootstrap.kubeconfig、kube-proxy.kubeconfig 拷贝到 node 节点
cd /opt/k8s/kubeconfig
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@192.168.80.11:/opt/kubernetes/cfg/
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@192.168.80.12:/opt/kubernetes/cfg/

//RBAC授权，将预设用户 kubelet-bootstrap 与内置的 ClusterRole system:node-bootstrapper 绑定到一起，使其能够发起 CSR 请求
kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap --clusterrole=system:node-bootstrapper --user=kubelet-bootstrap

------------------------------------------------------------------------------------------
kubelet 采用 TLS Bootstrapping 机制，自动完成到 kube-apiserver 的注册，在 node 节点量较大或者后期自动扩容时非常有用。
Master apiserver 启用 TLS 认证后，node 节点 kubelet 组件想要加入集群，必须使用CA签发的有效证书才能与 apiserver 通信，当 node 节点很多时，签署证书是一件很繁琐的事情。因此 Kubernetes 引入了 TLS bootstraping 机制来自动颁发客户端证书，kubelet 会以一个低权限用户自动向 apiserver 申请证书，kubelet 的证书由 apiserver 动态签署。

kubelet 首次启动通过加载 bootstrap.kubeconfig 中的用户 Token 和 apiserver CA 证书发起首次 CSR 请求，这个 Token 被预先内置在 apiserver 节点的 token.csv 中，其身份为 kubelet-bootstrap 用户和 system:kubelet-bootstrap 用户组；想要首次 CSR 请求能成功（即不会被 apiserver 401 拒绝），则需要先创建一个 ClusterRoleBinding，将 kubelet-bootstrap 用户和 system:node-bootstrapper 内置 ClusterRole 绑定（通过 kubectl get clusterroles 可查询），使其能够发起 CSR 认证请求。

TLS bootstrapping 时的证书实际是由 kube-controller-manager 组件来签署的，也就是说证书有效期是 kube-controller-manager 组件控制的；kube-controller-manager 组件提供了一个 --experimental-cluster-signing-duration 参数来设置签署的证书有效时间；默认为 8760h0m0s，将其改为 87600h0m0s，即 10 年后再进行 TLS bootstrapping 签署证书即可。

也就是说 kubelet 首次访问 API Server 时，是使用 token 做认证，通过后，Controller Manager 会为 kubelet 生成一个证书，以后的访问都是用证书做认证了。
------------------------------------------------------------------------------------------

//查看角色：
kubectl get clusterroles | grep system:node-bootstrapper

//查看已授权的角色：
kubectl get clusterrolebinding


##### 在 node01 节点上操作 #####
//使用kubelet.sh脚本启动kubelet服务
cd /opt/
chmod +x kubelet.sh
./kubelet.sh 192.168.80.11

//检查kubelet服务启动
ps aux | grep kubelet

//此时还没有生成证书
ls /opt/kubernetes/ssl/


##### 在 master01 节点上操作 #####
//检查到 node01 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
NAME                                                   AGE     REQUESTOR           CONDITION
node-csr-NOI-9vufTLIqJgMWq4fHPNPHKbjCXlDGHptj7FqTa8A   2m      kubelet-bootstrap   Pending

//通过 CSR 请求
kubectl certificate approve node-csr-NOI-9vufTLIqJgMWq4fHPNPHKbjCXlDGHptj7FqTa8A

//再次查看 CSR 请求状态，Approved,Issued 表示已授权 CSR 请求并签发证书
kubectl get csr
NAME                                                   AGE     REQUESTOR           CONDITION
node-csr-NOI-9vufTLIqJgMWq4fHPNPHKbjCXlDGHptj7FqTa8A   4m      kubelet-bootstrap   Approved,Issued

//查看群集节点状态，成功加入node01节点
kubectl get nodes
NAME            STATUS   ROLES    AGE    VERSION
192.168.80.11   Ready    


##### 在 node01 节点上操作 #####
//自动生成了证书和 kubelet.kubeconfig 文件
ls /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig
ls /opt/kubernetes/ssl/

//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

//使用proxy.sh脚本启动proxy服务
cd /opt/
chmod +x proxy.sh
./proxy.sh 192.168.80.11

systemctl status kube-proxy.service

---------- node02 节点部署 ----------
##方法一：
//在 node01 节点上将 kubelet.sh、proxy.sh 文件拷贝到 node02 节点
cd /opt/
scp kubelet.sh proxy.sh root@192.168.80.12:/opt/

##### 在 node02 节点上操作 #####
//使用kubelet.sh脚本启动kubelet服务
cd /opt/
chmod +x kubelet.sh
./kubelet.sh 192.168.80.12

##### 在 master01 节点上操作 #####
//在 master01 节点上操作查看 CSR 请求
kubectl get csr
NAME                                                   AGE   REQUESTOR           CONDITION
node-csr-OaH9HpIKh6AKlfdjEKm4C6aJ0UT_1YxNaa70yEAxnsU   15s   kubelet-bootstrap   Pending

//通过 CSR 请求
kubectl certificate approve node-csr-OaH9HpIKh6AKlfdjEKm4C6aJ0UT_1YxNaa70yEAxnsU

kubectl get csr
NAME                                                   AGE   REQUESTOR           CONDITION
node-csr-OaH9HpIKh6AKlfdjEKm4C6aJ0UT_1YxNaa70yEAxnsU   2m   kubelet-bootstrap    Approved,Issued

//查看群集中的节点状态
kubectl get nodes
NAME            STATUS   ROLES    AGE    VERSION
192.168.80.11   Ready    
192.168.80.12   Ready    

//加载 ipvs 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

//使用proxy.sh脚本启动proxy服务
cd /opt/
chmod +x proxy.sh
./proxy.sh 192.168.80.12

systemctl status kube-proxy.service

##方法二：
//在node01节点操作，把现成的/opt/kubernetes目录和kubelet、kube-proxy的service服务管理文件复制到其他node节点
scp -r /opt/kubernetes/ root@192.168.80.12:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/{kubelet,kube-proxy}.service root@192.168.80.12:/usr/lib/systemd/system/

//在node02节点上操作，进行修改
//首先删除复制过来的证书，等会node02会自行申请证书
cd /opt/kubernetes/ssl/
rm -rf *

//修改配置文件kubelet、kubelet.config、kube-proxy的相关IP地址配置为当前节点的IP地址
cd /opt/kubernetes/cfg
vim kubelet
KUBELET_OPTS="--logtostderr=true \
--v=4 \
--hostname-override=192.168.80.12 \     #修改
......

vim kubelet.config
kind: KubeletConfiguration
apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
address: 192.168.80.12					#修改

vim kube-proxy
KUBE_PROXY_OPTS="--logtostderr=true \
--v=4 \ 
--hostname-override=192.168.80.12 \		#修改

//加载 ipvs 模块
modprobe ip_vs

//启动kubelet和kube-proxy服务并设置开机自启
systemctl start kubelet.service
systemctl enable kubelet.service
systemctl start kube-proxy.service
systemctl enable kube-proxy.service

//到master01节点上发现未授权的node02请求，授权node02加入集群
kubectl get csr
NAME                                                   AGE   REQUESTOR           CONDITION
node-csr-P3996HQxx_2PLeo9bxBu7TVPcWgbAWqla5yj8Wa_5ks   15s   kubelet-bootstrap   Pending

//授权许可加入群集
kubectl certificate approve node-csr-P3996HQxx_2PLeo9bxBu7TVPcWgbAWqla5yj8Wa_5ks

kubectl get csr

kubectl get nodes

三、搭建流程

master搭建流程

创建工作目录
生成证书
准备k8s软件包
生成bootstrap token 认证文件
启动 apiserver
启动controller-manager、scheduler
验证master组件状态

node搭建流程

• 准备 kubelet kube-proxy 启动，停止等操作，用于管理kubelei和kube-proxy进程
• 在master节点上准备kubelet和kube-proxy加入k8s群集所要使用的kubeconfig文件，并传给node节点
  • kubeconfig文件包含了加入k8s集群需要的ca证书，tls证书和私钥，bootstrap的token信息，master的apisever IP+端口（6443）
• node节点启动kubelet，node节点的kublet会向master的apiserver发起CSR认证请求
• 在Master节点上通过CSR认证，node会自动生成证书，以后的node的kubelet访问都会通过这个证书做认证
• node节点上加载ipvs模块，再启动kube-proxy
  

k8s集群搭建：

etcd集群
flannel网络插件
搭建master组件
搭建node组件

成功

总结

flannel的工作流程

flannel的作用是实现不同Node上的pod之间相互通信，数据包从node1访问node2，数据包中包含源IP和目标IP，数据在node1节点上经过所在主机的docker0虚拟网卡转发到flannel0虚拟网卡，flanneld服务负责监听flannel0虚拟网卡，并将源数据包内容封装到UDP中，源IP为node1的IP，目标IP为node2的IP。flannel根据etcd保存的节点间路由表，通过物理网卡转发给目的节点node2 的flanneld 服务，数据包到达后被解封装，暴露出udp里面的内部pod IP，再根据目的IP由flannel0发送到docker0，然后由docker0像 本机容器通信一样，将数据转发到目的pod中。