kubeadm 源码分析
Kubernetes在9 月份推出了1.4的版本，在这个版本中最招人眼球的就是它推出了 Kubeadm部署工具。本文由才云云开源高级工程师唐继元从源码的角度来剖析 kubeadm的部署原理。k8s version：1.4Kubeadm app 支持的命令从函数“NewKubeadmCommand”中可以看出：
Kubernetes 在 9 月份推出了 1.4 的版本，在这个版本中最招人眼球的就是它推出了 Kubeadm 部署工具。本文由才云云开源高级工程师唐继元从源码的角度来剖析 kubeadm 的部署原理。
k8s version：1.4
Kubeadm app 支持的命令
从函数“NewKubeadmCommand”中可以看出：
| cmds.AddCommand(NewCmdInit(out)) cmds.AddCommand(NewCmdJoin(out)) cmds.AddCommand(NewCmdVersion(out)) |
目前主要支持：“kubeadm init” 和 “kubeadm join” 命令。
kubeadm init
功能：“Run this in order to set up the Kubernetes master.”
主要的 options：
| cmd.PersistentFlags().StringVar( &cfg.Secrets.GivenToken, “token”, “”, “Shared secret used to secure cluster bootstrap; if none is provided, one will be generated for you”, ) cmd.PersistentFlags().StringSliceVar( &cfg.API.AdvertiseAddresses, “api-advertise-addresses”, []string{}, “The IP addresses to advertise, in case autodetection fails”, ) cmd.PersistentFlags().StringSliceVar( &cfg.API.ExternalDNSNames, “api-external-dns-names”, []string{}, “The DNS names to advertise, in case you have configured them yourself”, ) cmd.PersistentFlags().StringVar( &cfg.Networking.ServiceSubnet, “service-cidr”, kubeadmapi.DefaultServicesSubnet, “Use alterantive range of IP address for service VIPs”, ) cmd.PersistentFlags().StringVar( &cfg.Networking.PodSubnet, “pod-network-cidr”, “”, “Specify range of IP addresses for the pod network; if set, the control plane will automatically allocate CIDRs for every node”, ) cmd.PersistentFlags().StringVar( &cfg.Networking.DNSDomain, “service-dns-domain”, kubeadmapi.DefaultServiceDNSDomain, `Use alternative domain for services, e.g. “myorg.internal”`, ) cmd.PersistentFlags().StringVar( &cfg.CloudProvider, “cloud-provider”, “”, `Enable cloud provider features (external load-balancers, storage, etc), e.g. “gce”`, ) cmd.PersistentFlags().StringVar( &cfg.KubernetesVersion, “use-kubernetes-version”, kubeadmapi.DefaultKubernetesVersion, `Choose a specific Kubernetes version for the control plane`, ) // … 这里忽略了未来将要Deprecated的flag |
下面看看 init 命令到底做了些什么：
| // RunInit executes master node provisioning, including certificates, needed static pod manifests, etc. func RunInit(out io.Writer, cmd *cobra.Command, args []string, cfg *kubeadmapi.MasterConfiguration) error { // 如果未指定“api-advertise-addresses”，就选择默认路由对应interface的ip // Auto-detect the IP if len(cfg.API.AdvertiseAddresses) == 0 { // TODO(phase1+) perhaps we could actually grab eth0 and eth1 ip, err := netutil.ChooseHostInterface() if err != nil { return err } cfg.API.AdvertiseAddresses = []string{ip.String()} } // 如果指定了“cloud-provider”，则初始化cloud provider，并向k8s注册 // TODO(phase1+) create a custom flag if cfg.CloudProvider != “” { if cloudprovider.IsCloudProvider(cfg.CloudProvider) { fmt.Printf(“<cmd/init> cloud provider %q initialized for the control plane. Remember to set the same cloud provider flag on the kubelet./n”, cfg.CloudProvider) } else { return fmt.Errorf(“<cmd/init> cloud provider %q is not supported, you can use any of %v, or leave it unset./n”, cfg.CloudProvider, cloudprovider.CloudProviders()) } } // 如果未指定“token”，则自动创建一个token // 然后将该token保存在“/etc/kubernetes/pki”目录下：tokens.csv if err := kubemaster.CreateTokenAuthFile(&cfg.Secrets); err != nil { return err } } // 根据componentconfig的配置信息创建master节点上的static pod对象， // 并将static pod以json文件格式保存到“/etc/kubernetes/manifests”目录下： // kube-apiserver.json kube-controller-manager.json kube-scheduler.json // 如果用户未指定“external etcd”，则还会创建etcd static pod：etcd.json if err := kubemaster.WriteStaticPodManifests(cfg); err != nil { return err } // 基于token创建服务相关的key和setificate，保存在“/etc/kubernetes/pki”目录下： // ca-key.pem ca-pub.pem ca.pem // apiserver-key.pem apiserver-pub.pem apiserver.pem // sa-key.pem sa-pub.pem caKey, caCert, err := kubemaster.CreatePKIAssets(cfg) if err != nil { return err } // 创建client使用的certificate，并以conf文件保存在“/etc/kubernetes/pki”目录下： // admin.conf kubelet.conf // admin.conf和kubelet.conf分别是kubectl和kubelet使用的kubeconfig kubeconfigs, err := kubemaster.CreateCertsAndConfigForClients(cfg.API.AdvertiseAddresses, []string{“kubelet”, “admin”}, caKey, caCert) if err != nil { return err } for name, kubeconfig := range kubeconfigs { if err := kubeadmutil.WriteKubeconfigIfNotExists(name, kubeconfig); err != nil { return err } } // 利用admin.conf创建client，并等待apiserver起来 // 使用这个client就相当于执行了如下命令： // kubectl –kubeconfig=”/etc/kubernetes/admin.conf” xxxx // 后面的addons都是通过该client创建的 client, err := kubemaster.CreateClientAndWaitForAPI(kubeconfigs[“admin”]) if err != nil { return err } // 设置默认不允许调度pod到master上的taint // 这种情况下master上就只运行“/etc/kubernetes/manifests”目录下的static pod // 和master上的一些addons（设置了toleration） schedulePodsOnMaster := false if err := kubemaster.UpdateMasterRoleLabelsAndTaints(client, schedulePodsOnMaster); err != nil { return err } // 创建kube-discovery deployment和secret，并等待kube-discovery server起来 // kube-discovery server侦听9898端口 // kube-discovery是必须的addon组件 // 当需要往k8s集群添加node时，“kubeadm join”首先通过URL向kube-discovery server请求cluster的相关信息 // http://MasterIP:9898/cluster-info/v1/?token-id=XXX.YYYY // kube-discovery服务收到请求之后，将cluster ca证书，endpoint列表和token以k8s secrets的方式回复给发送请求的节点 if err := kubemaster.CreateDiscoveryDeploymentAndSecret(cfg, client, caCert); err != nil { return err } // 创建其他必须的addon，主要是：kube-proxy, kube-dns // kube-proxy 为daemonSet，而kube-dns为deployment if err := kubemaster.CreateEssentialAddons(cfg, client); err != nil { return err } } |
从上面的分析可以看出：kubeadm init 主要负责创建 k8s 集群的 key、certs 和 conf 文件，创建 etcd、kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler 这些 static pod 的 json 格式的 manifest 文件（kubelet 会监视“/etc/kubernetes/manifests”目录下的 manifest 文件，一旦发现则启动对应的 static pod），然后启动 kube-discovery deployment、kube-proxy daemonSet、kube-dns deployment 这三个 addon。
kubeadm join
| kubeadm join –token <token> <master-ip> |
功能：“Run this on any machine you wish to join an existing cluster.”，即将当前运行“kubeadm join”命令的节点加入到一个已经存在的 k8s 集群中。
主要的 options：
| cmd.PersistentFlags().StringVar( &cfg.Secrets.GivenToken, “token”, “”, “(required) Shared secret used to secure bootstrap. Must match the output of ‘kubeadm init'”, ) |
下面看看 join 命令到底做了些什么：
| // RunJoin executes worked node provisioning and tries to join an existing cluster. func RunJoin(out io.Writer, cmd *cobra.Command, args []string, s *kubeadmapi.NodeConfiguration) error { // 用户必须要指定token // 如果用户指定了token，则检查token的格式是否合法 // token格式要求（比如：f0c861.753c505740ecde4c）: // 1. 点分格式（2-part dot-separated format） // 2. 前面部分为3个字节的tokenID，比如：f0c861 // 3. 后面部分为8个字节的token，比如：753c505740ecde4c ok, err := kubeadmutil.UseGivenTokenIfValid(&s.Secrets) if !ok { if err != nil { return fmt.Errorf(“<cmd/join> %v (see –help)/n”, err) } return fmt.Errorf(“Must specify –token (see –help)/n”) } // 1. 访问kube-discovery服务，获取cluster相关信息（cluster info对象，主要包括cluster ca证书，endpoint列表和token信息） // URL: http://MasterIP:9898/cluster-info/v1/?token-id=XXX.YYYY // 2. 使用用户指定的token检验cluster info对象的签名，如果检验失败则自然不允许加入该k8s集群 clusterInfo, err := kubenode.RetrieveTrustedClusterInfo(s) if err != nil { return err } // 利用endpoint列表的其中一个apiserver的URL创建能与k8s master建立连接的ConnectionDetails对象 connectionDetails, err := kubenode.EstablishMasterConnection(s, clusterInfo) if err != nil { return err } // 通过ConnectionDetails对象与apiserver建立连接，并向apiserver请求为该节点创建证书，然后根据该证书创建kubeconfig对象 kubeconfig, err := kubenode.PerformTLSBootstrap(connectionDetails) if err != nil { return err } // 将kubeconfig对象写入“/etc/kubernetes/kubelet.config”文件 err = kubeadmutil.WriteKubeconfigIfNotExists(“kubelet”, kubeconfig) if err != nil { return err } } |
然后我们看看 node 节点上 kubelet 是如何运行的：
| /usr/bin/kubelet –kubeconfig=/etc/kubernetes/kubelet.conf –require-kubeconfig=true –pod-manifest-path=/etc/kubernetes/manifests –allow-privileged=true –network-plugin=cni –cni-conf-dir=/etc/cni/net.d –cni-bin-dir=/opt/cni/bin –cluster-dns=100.64.0.10 –cluster-domain=cluster.local |
所以，节点上的 kubelet 需要通过 kubelet.conf 与 apiserver 进行安全通信。
从上面的分析可以看出：kubeadm join 主要负责创建 kubelet.conf 文件，创建的流程如下：
访问 kube-discovery 服务获取 k8s cluster info，主要包含如下信息：cluster ca 证书、endpoint 列表和 token
利用用户指定的 token，检验 k8s cluster info 的签名，建议通过才能进行后续步骤
与 endpoint 列表的其中一个 apiserver 建立连接，请求 apiserver 为该 node 节点创建证书，然后利用该获取到的证书创建 kubelet.conf
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