kubernetes 实战 1：使用 kubeadm 建立高可用集群

最近两年kubernetes愈来愈火热，生态圈愈来愈强大，朋友圈也常常有朋友发一些kubernetes的文章，周末闲着也是闲着，也写点东西吧，从集群的安装、监控、日志收集、CI/CD以及其它生产环境中一些场景，文章仍是以实战内容为主。

 

k8s 集群主要有如下几个组件：

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• etcd:  一款分布式的一致性KV存储存储和服务发现系统，存储了整个集群的状态

• kube-apiserver:  提供kubernetes集群的API调用

• kube-controller-manager：负责维护集群的状态，好比故障检测、自动扩展、滚动更新等

• kube-scheduler：负责资源的调度

• kubelet：负责维护容器的生命周期，同时也负责Volume（CSI）和网络（CNI）的管理

• kube-proxy：负责为Service提供cluster内部的服务发现和负载均衡

• Container runtime：负责镜像管理以及Pod和容器的真正运行（CRI）

• flannel:  一款网络插件，集群中的pod通信主要依赖于它

• coredns:   负责为整个集群提供DNS服务

 

一. 环境和版本信息

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OS:  CentOS 7.6.1810
HAProxy Vervion:  1.5.18
Docker Version:  Docker-CE 18.09.1
Kubetnetes Version:  v1.15.1
HAProxy:  192.168.199.200
Control-plane Node（master node）:
    node-01:  192.168.199.201
    node-02:  192.168.199.202
    node-03:  192.168.199.203
Worker Node:
    node-04:  192.168.199.204
    node-05:  192.168.199.205
    node-06:  192.168.199.206

 

二. 系统配置：

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    1. 关闭防火墙

sudo systemctl stop firewalld
sudo systemctl disable firewalld

   2. 关闭selinux

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

    3. 关闭swap

sudo swapoff -a

     注释swap挂载，以下图：

 

三. 安装docker、kubeadm、kubelet、kubectl

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1. 安装docker-ce

• 安装依赖包

sudo yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2

• 添加 yum 源

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

• ​​​​​​安装 docker-ce

sudo yum install -y docker-ce-18.09.1-3.el7

• 官方推荐修改 cgroup driver 为 systemd，更稳定，详见：https://kubernetes.io/docs/setup/cri 

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

2. 配置 CNI插件(flannel) 所需的iptables转发参数

cat <<EOF >  /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf

3. 安装kubeadm、kubelet、kubectl

• 官方 yum 源国内访问不了，这里添加阿里云 yum 源

cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes Repo
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64/
gpgcheck=0
enabled=1
EOF

• yum 安装

sudo yum install -y kubelet-1.15.1 kubeadm-1.15.1 kubectl-1.15.1 --disableexcludes=kubernetes
systemctl enable kubelet

提示：上面步骤二 和 步骤三 全部k8s节点都须要执行

 

四. 安装haproxy

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1. 配置 kube-apiserver 高可用须要一个负载均衡器，这里直接使用了一个单节点 haproxy 代替一下，实际生产环境中使用 keepalived 保证 haproxy 的高可用

sudo yum install -y haproxy

2. 将 master node 的 kube-apiserver 的 6443 添加到 haproxy作负载均衡

vi /etc/haproxy/haproxy.cfg
frontend k8s_apiserver *:6443
  mode tcp
  default_backend k8s

backend k8s
  mode tcp
  balance    roundrobin
  server     node-01 192.168.199.201:6443 check
  server     node-02 192.168.199.202:6443 check
  server     node-03 192.168.199.203:6443 check

3. reload 应用配置

systemctl reload haproxy

4. 查看6443端口是否已经在监听状态

 

五. 安装 master node

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1.  建立 kubeadm 配置文件

cat <<EOF > kubeadm-config.yaml
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.15.1
controlPlaneEndpoint: "192.168.199.200:6443"
imageRepository: "registry.aliyuncs.com/google_containers"
networking:
  podSubnet: "10.244.0.0/16"
apiServer:
  certSANs:
  - "k8s.mytest.com"
EOF

# controlPlaneEndpoint   haproxy 的负载均衡监听地址
# imageRepository  默认使用gcr.io镜像站，国内访问不了，这里指定从阿里云的镜像站拉镜像

2. 初始化集群

sudo kubeadm init --config=kubeadm-config.yaml --upload-certs

• 初始化成功，记录下最后提示的 kubeadm join xxx 命令， 第一个是往集群添加master node，第二个是往集群添加 worker node

3.  为 kubectl 配置kube-config

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

4.  安装 CNI插件 flannel

wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/62e44c867a2846fefb68bd5f178daf4da3095ccb/Documentation/kube-flannel.yml

•  默认是从quay.io拉取flannel镜像，可是常常由于网络缘由拉不了，这里从阿里云找了一个替换了一下

sed -i s#'quay.io/coreos/flannel:v0.11.0-amd64'#'registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/mygcrio/flannel:v0.11.0-amd64'#g kube-flannel.yml
kubectl apply -f kube-flannel.yml

 5. 使用上面记录的kubeadm jion ... 命令将另外两个master节点（node-02,node-03)添加进集群
 

kubeadm join 192.168.199.200:6443 --token ax13yr.yzsps775bllh0mlo \
 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:07b2b093be7ddabe7372b2c765b20343aa92f67db99286be1dc46b867a330f95 \
 --control-plane --certificate-key b68cd457e26c827994c9804f8adf7a22720aba5a5e9f8e4e487a587b2c2fc127

6.  查看etcd 集群状态

docker run --rm -it --net host -v /etc/kubernetes:/etc/kubernetes \
registry.aliyuncs.com/google_containers/etcd:3.3.10 etcdctl \
 --cert-file /etc/kubernetes/pki/etcd/peer.crt \
 --key-file /etc/kubernetes/pki/etcd/peer.key \
 --ca-file /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt \
 --endpoints https://192.168.199.201:2379 cluster-health

• 图中能够看出etcd 集群健康状态正常，到这里master node基本已经安装结束，下面开始添加worker node。

 

六. 添加 worker node

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1. 执行 步骤 1.系统配置 和 步骤 2.安装docker、kubeadm、kubelet 

2. 执行集群初始化完成后记录的第二条 kubeadm join ... 命令： 

kubeadm join 192.168.199.200:6443 --token ax13yr.yzsps775bllh0mlo \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:07b2b093be7ddabe7372b2c765b20343aa92f67db99286be1dc46b867a330f95 

  

 

七. 检查集群

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1. 查看node

• 各节点状态正常，若是有节点状态为 NotReady，有多是该节点还未彻底初始化成功，能够稍等片刻再查看是否正常。

• 若是想将 master node 同时当作 worker node使用，执行以下命令便可：

kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/master-

2. 查看 pod 

• 若是有系统组件pod状态异常，使用 kubectl describe pod xxx 查看详细信息。

 

八.  add-ons

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• dashboard 提供集群的GUI

• metrics server 提供资源监控（heapster 目前已经被官方弃用）

   

1. 安装 dashboard

• 生产环境中使用 dashboard 推荐使用 HTTPS，证书获取这里就不写了，能够到阿里云申请免费的DV证书或者 let's encrypt也能够，我这里使用 acme 申请了一个 let's encrypt 的证书，我这里证书文件放在了 $HOME/certs 目录下，里面包含dashboard.crt、dashboard.key两个证书文件；

• 导入证书

kubectl create secret generic kubernetes-dashboard-certs --from-file=$HOME/certs -n kube-system

• 下载和修改部署官方yaml文件的image，官方的镜像站 k8s.gcr.io 访问不了~访问不了~访问不了~~~

wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v1.10.1/src/deploy/recommended/kubernetes-dashboard.yaml
sed -i s#'k8s.gcr.io/kubernetes-dashboard-amd64'#'registry.aliyuncs.com/google_containers/kubernetes-dashboard-amd64'#g kubernetes-dashboard.yaml

• 部署

kubectl create -f kubernetes-dashboard.yaml

• 查看 pod 是否已经 running

kubectl get pods -n kube-system

• 建立完成后咱们还不能直接访问dashboard，由于 dashboard  服务还没暴露出来，生产中通常使用 ingress 对外服务，这里咱们先用 nodeport 方式暴露出来，下篇文章会写到 ingress 的使用；

kubectl expose svc kubernetes-dashboard --port=443 --target-port=8443 --type=NodePort --name=test-dashboard -n kube-system

• 查看 service test-dashboard 的 nodeport 端口号：

kubectl describe svc test-dashboard -n kube-system

• 使用任意节点 ip:端口号 访问；使用ip可能会提示非安全访问，由于访问的域名和签名申请的证书域名不一致致使，这里先选择继续访问便可，后续写到 ingress 的时候也会解决

• 已经安装成功，可是还需建立一个管理员用户登陆：

vi admin-user.yaml
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: admin-user
  namespace: kube-system
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: admin-user
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: admin-user
  namespace: kube-system

• 查看 token

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

• 登陆dashboard

 

2. 安装 metrics-server

• 拉取 metrics-server 仓库

git clone https://github.com/kubernetes-incubator/metrics-server.git

• 部署，官方image仍是下载不了，替换image

sed -i s#'k8s.gcr.io'#'registry.aliyuncs.com/google_containers'#g metrics-server/deploy/1.8+/metrics-server-deployment.yaml
kubectl create -f metrics-server/deploy/1.8+/

• 肯定 pod 已经 running

kubectl get pods -n kube-system

• 编辑 deployment, 添加参数：

args:
- --kubelet-insecure-tls
- --kubelet-preferred-address-types=InternalIP,ExternalIP,Hostname

• 成功获取cpu和内存指标，若是出现 "error: metrics not available yet"， 那就稍等几分钟再试，metrics server 须要采集指标数据

  

 

参考：

• 官方文档

• kubernetes-handbook

 

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