附003.Kubeadm部署Kubernetes

时间  2019-12-06
标签 003.kubeadm kubeadm 部署 kubernetes 繁體版
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一 kubeadm介绍

1.1 概述

Kubeadm 是一个工具，它提供了 kubeadm init 以及 kubeadm join 这两个命令做为快速建立 kubernetes 集群的最佳实践。
kubeadm 经过执行必要的操做来启动和运行一个最小可用的集群。kubeadm 只关心启动集群，而不关心其余工做，如部署前的节点准备工做、安装各类Kubernetes Dashboard、监控解决方案以及特定云提供商的插件，这些都不属于 kubeadm 关注范围。

1.2 kubeadm功能

  • kubeadm init 启动一个 Kubernetes 主节点；
  • kubeadm join 启动一个 Kubernetes 工做节点而且将其加入到集群；
  • kubeadm upgrade 更新一个 Kubernetes 集群到新版本；
  • kubeadm config 若是使用 v1.7.x 或者更低版本的 kubeadm 初始化集群，您须要对集群作一些配置以便使用 kubeadm upgrade 命令；
  • kubeadm token 管理 kubeadm join 使用的令牌；
  • kubeadm reset 还原 kubeadm init 或者 kubeadm join 对主机所作的任何更改；
  • kubeadm version 打印 kubeadm 版本；
  • kubeadm alpha 预览一组可用的新功能以便从社区搜集反馈。

二 kubeadm安装

2.1 前置条件

相应的充足资源的Linux服务器；
建议关闭SELinux及防火墙：sed -i "s/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g" /etc/selinux/config && systemctl stop firewalld
Mac及UUID惟一；
若未关闭防火墙则建议放通相应端口，以下：
Master节点——
规则
方向
端口范围
做用
使用者
TCP
Inbound
6443*
Kubernetes API server
All
TCP
Inbound
2379-2380
etcd server client API
kube-apiserver, etcd
TCP
Inbound
10250
Kubelet API
Self, Control plane
TCP
Inbound
10251
kube-scheduler
Self
TCP
Inbound
10252
kube-controller-manager
Self
Worker 节点
规则
方向
端口范围
做用
使用者
TCP
Inbound
10250
Kubelet API
Self, Control plane
TCP
Inbound
30000-32767
NodePort Services**
All
其余更多前置准备见：https://kubernetes.io/zh/docs/setup/independent/install-kubeadm/

2.2 节点规划

节点
IP
类型
Master
172.24.8.71
Kubernetes master节点
node1
172.24.8.72
Kubernetes node节点1
node2
172.24.8.73
Kubernetes node节点2

提示：本实验使用单master部署，生产中可部署奇数个master以作高可用。html

2.3 手动添加解析

  1 [root@master ~]# cat <<EOF >> /etc/hosts
  2 172.24.8.71 master
  3 172.24.8.72 node1
  4 172.24.8.73 node2
  5 EOF

提示：全部节点均建议如上操做。

2.4 修正iptables

  1 [root@k8s_master ~]# cat <<EOF >> /etc/sysctl.d/k8s.conf
  2 net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
  3 net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
  4 net.ipv4.ip_forward = 1
  5 EOF
  6 [root@master ~]# modprobe br_netfilter
  7 [root@master ~]# sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf

提示：全部节点均建议如上操做。

2.5 加载IPVS

pod的负载均衡是用kube-proxy来实现的，实现方式有两种，一种是默认的iptables，一种是ipvs，相对iptables，ipvs有更好的性能。且当前ipvs已经加入到了内核的主干。
为kube-proxy开启ipvs的前提须要加载如下的内核模块：
ip_vs
ip_vs_rr
ip_vs_wrr
ip_vs_sh
nf_conntrack_ipv4 
  1 [root@master ~]# cat > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules <<EOF
  2 #!/bin/bash
  3 modprobe -- ip_vs
  4 modprobe -- ip_vs_rr
  5 modprobe -- ip_vs_wrr
  6 modprobe -- ip_vs_sh
  7 modprobe -- nf_conntrack_ipv4
  8 EOF
  9 [root@master ~]# chmod 755 /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
 10 [root@master ~]# bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
 11 [root@master ~]# lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4
 12 [root@master ~]# yum -y install ipvsadm
001
提示：全部节点均建议如上操做。
为了更好的管理和查看ipvs，可安装相应的管理工具《002.LVS管理工具的安装与使用》。

2.6 安装Docker

  1 [root@master ~]# yum -y update
  2 [root@master ~]# yum -y install yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
  3 [root@master ~]# yum-config-manager \
  4 --add-repo \
  5 http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
  6 [root@master ~]# yum list docker-ce --showduplicates | sort -r		#查看可用版本
  7 [root@master ~]# yum -y install docker-ce-18.09.0-3.el7			#kubeadm当前不支持18.09以上版本
  8 [root@master ~]# mkdir /etc/docker
  9 [root@master ~]# cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
 10 {
 11   "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
 12   "log-driver": "json-file",
 13   "log-opts": {
 14     "max-size": "100m"
 15   },
 16   "storage-driver": "overlay2",
 17   "storage-opts": [
 18     "overlay2.override_kernel_check=true"
 19   ]
 20 }
 21 EOF								#配置system管理cgroup
 22 [root@master ~]# vi /usr/lib/systemd/system/docker.service	#更改docker镜像路径
 23 ExecStart=/usr/bin/dockerd-current --data-root=/data/docker	#修改成独立的单独路径
 24 [root@master ~]# systemctl daemon-reload
 25 [root@master ~]# systemctl restart docker
 26 [root@master ~]# systemctl enable docker
 27 [root@master ~]# iptables -nvL		#确认iptables filter表中FOWARD链的默认策略(pllicy)为ACCEPT。
002
提示：全部节点均建议如上操做。

Kubernetes 1.13版本兼容docker版本等可参考：https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/CHANGELOG-1.13.md。node

2.7 相关组件包

须要在每台机器上都安装如下的软件包：
kubeadm: 用来初始化集群的指令；
kubelet: 在集群中的每一个节点上用来启动 pod 和 container 等；
kubectl: 用来与集群通讯的命令行工具。
kubeadm 不能 帮您安装或管理 kubelet 或 kubectl ，因此得保证他们知足经过 kubeadm 安装的 Kubernetes 控制层对版本的要求。若是版本没有知足要求，可能致使一些意外错误或问题。
具体相关组件安装见《附001.kubectl介绍及使用》。

2.8 正式安装

  1 [root@master ~]# cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
  2 [kubernetes]
  3 name=Kubernetes
  4 baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64/
  5 enabled=1
  6 gpgcheck=1
  7 repo_gpgcheck=1
  8 gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
  9 EOF
 10 #配置yum源
 11 [root@master ~]# yum install -y kubelet kubeadm kubectl --disableexcludes=kubernetes
002
说明：同时安装了cri-tools, kubernetes-cni, socat三个依赖：
socat：kubelet的依赖；
cri-tools：即CRI(Container Runtime Interface)容器运行时接口的命令行工具。 
  1 [root@master ~]# systemctl enable kubelet
提示：全部节点均建议如上操做。此时不须要启动kubelet，初始化的过程当中会自动启动的，若是此时启动了会出现报错，忽略便可。

2.9 其余调整

Kubernetes 从1.8版本开始要求关闭系统的Swap，若是不关闭，默认配置下kubelet将没法启动。 
  1 [root@master ~]# echo "vm.swappiness=0" >> /etc/sysctl.d/k8s.conf
  2 [root@master ~]# sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf
提示：同时须要注意fstba等系统挂载的swap。

三 初始化最简集群-Mater

3.1 Master上初始化

  1 [root@master ~]# kubeadm init --kubernetes-version=v1.14.0 --pod-network-cidr=10.244.0.0/16
003 
  1 [root@master ~]# mkdir -p $HOME/.kube
  2 [root@master ~]# sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
  3 [root@master ~]# sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
提示：选择flannel做为Pod网络插件，因此上面的命令指定–pod-network-cidr=10.244.0.0/16。
默认使用k8s.gcr.io拉取镜像，国内用户可经过如下命令使用阿里源：
kubeadm init --kubernetes-version=v1.14.0 --image-repository=registry.aliyuncs.com/google_containers --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 
  1 [root@master ~]# export KUBECONFIG=$HOME/.kube/config			#声明配置文件
附加：初始化过程粗略解析：
004
初始化Kubernetes大体步骤以下：
  • [kubelet-start] 生成kubelet的配置文件”/var/lib/kubelet/config.yaml”
  • [certificates]生成相关的各类证书
  • [kubeconfig]生成相关的kubeconfig文件
  • [bootstraptoken]生成token记录下来，后边使用kubeadm join往集群中添加节点时会用到
提示：若初始化异常可经过[root@master ~]# kubeadm reset && rm -rf $HOME/.kube重置。

3.2 查看集群状态

  1 [root@master ~]# kubectl get cs
  2 NAME                 STATUS    MESSAGE             ERROR
  3 controller-manager   Healthy   ok
  4 scheduler            Healthy   ok
  5 etcd-0               Healthy   {"health":"true"}

四 安装flannel插件

4.1 NIC插件介绍

Calico 是一个安全的 L3 网络和网络策略提供者。
Canal 结合 Flannel 和 Calico， 提供网络和网络策略。
Cilium 是一个 L3 网络和网络策略插件， 可以透明的实施 HTTP/API/L7 策略。 同时支持路由（routing）和叠加/封装（ overlay/encapsulation）模式。
Contiv 为多种用例提供可配置网络（使用 BGP 的原生 L3，使用 vxlan 的 overlay，经典 L2 和 Cisco-SDN/ACI）和丰富的策略框架。Contiv 项目彻底开源。安装工具同时提供基于和不基于 kubeadm 的安装选项。
Flannel 是一个能够用于 Kubernetes 的 overlay 网络提供者。
Romana 是一个 pod 网络的层 3 解决方案，而且支持 NetworkPolicy API。Kubeadm add-on 安装细节能够在这里找到。
Weave Net 提供了在网络分组两端参与工做的网络和网络策略，而且不须要额外的数据库。
CNI-Genie 使 Kubernetes 无缝链接到一种 CNI 插件，例如：Flannel、Calico、Canal、Romana 或者 Weave。
提示：本实验使用flannel插件，附加演示了另外一种插件Weave的安装。

4.2 下载flannel配置

  1 [root@master ~]# mkdir flannel
  2 [root@master ~]# cd flannel/
  3 [root@master flannel]# wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/62e44c867a2846fefb68bd5f178daf4da3095ccb/Documentation/kube-flannel.yml
  4 [root@master flannel]# kubectl apply -f kube-flannel.yml
  5 [root@master ~]# kubectl get pod --all-namespaces -o wide	#查看相关pod

005
延伸：
使用kubeadm初始化的集群，出于安全考虑Pod不会被调度到Master Node上，其策略是由于当前的master节点node1被打上了node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule的污点： 
  1 [root@master ~]# kubectl describe node master | grep Taint
  2 Taints:             node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule

附加：安装weave插件 
  1 [root@master ~]# kubectl apply -f "https://cloud.weave.works/k8s/net?k8s-version=$(kubectl version | base64 | tr -d '\n')"
提示：kubeadm 只支持基于容器网络接口（CNI）的网络并且不支持 kubenet。 
  1 [root@master ~]# kubectl get pods --all-namespaces						#查看验证
  2 [root@master ~]# kubectl get nodes

007
提示：更多Kubetcl使用参考：https://kubernetes.io/docs/reference/kubectl/kubectl/
https://kubernetes.io/docs/reference/kubectl/overview/
更多kubeadm使用参考：https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/

五 Node节点安装

5.1 node节点准备

执行完全部2.2——2.9步骤。

5.2 加入集群

  1 [root@node1 ~]# echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/ip_forward
  2 [root@node1 ~]# kubeadm join 172.24.8.71:6443 --token v6xij5.cdhd5h5hspohf1kc \
  3     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:94b9a19c3d4b9bd7b4f0ff86a882dad5fe4549b0365626e7f4d26831c9caa0c4
  4 [root@node2 ~]# echo "1" >/proc/sys/net/ipv4/ip_forward
  5 [root@node2 ~]# kubeadm join 172.24.8.71:6443 --token v6xij5.cdhd5h5hspohf1kc \
  6     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:94b9a19c3d4b9bd7b4f0ff86a882dad5fe4549b0365626e7f4d26831c9caa0c4

008
注意：默认为0，修改成1，则开启IP转发功能，修改后马上生效，但重启后失效。

5.3 确认验证

  1 [root@master ~]# kubectl get nodes						#节点状态
  2 [root@master ~]# kubectl get cs							#组件状态
  3 [root@master ~]# kubectl get serviceaccount					#服务帐户
  4 [root@master ~]# kubectl cluster-info						#集群信息
  5 [root@master ~]# kubectl get pod -n kube-system -o wide				#全部服务状态

009
提示：更多Kubetcl使用参考：https://kubernetes.io/docs/reference/kubectl/kubectl/
https://kubernetes.io/docs/reference/kubectl/overview/
更多kubeadm使用参考：https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/

六 开启IPVS

6.1 修改ConfigMap

  1 [root@master ~]# kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system		#模式改成ipvs
  2 ……
  3 mode: "ipvs"
  4 ……
  5 [root@master ~]# kubectl get pod -n kube-system | grep kube-proxy | awk '{system("kubectl delete pod "$1" -n kube-system")}'
  6 [root@master ~]# kubectl get pod -n kube-system | grep kube-proxy	#查看proxy的pod
  7 [root@master ~]# kubectl logs kube-proxy-mgqfs -n kube-system		#查看任意一个proxy pod的日志

010

七 集群节点移除

7.1 master节点移除node2


  1 [root@master ~]# kubectl drain node2 --delete-local-data --force --ignore-daemonsets
  2 [root@master ~]# kubectl delete node node2
  3 [root@master ~]# kubectl get nodes

011

7.2 node2节点重置

  1 [root@node2 ~]# kubeadm reset
  2 [root@node2 ~]# ifconfig cni0 down
  3 [root@node2 ~]# ip link delete cni0
  4 [root@node2 ~]# ifconfig flannel.1 down
  5 [root@node2 ~]# ip link delete flannel.1
  6 [root@node2 ~]# rm -rf /var/lib/cni/

7.3 卸载（删除）集群

参考6.1+6.2删除全部集群节点，而后sudo kubeadm reset。

八 测试集群

8.1 建立测试service

  1 [root@master ~]# kubectl run nginx --replicas=2 --labels="run=load-balancer-example" --image=nginx --port=80
  2 [root@master ~]# kubectl expose deployment nginx --type=NodePort --name=example-service		#暴露端口
  3 [root@master ~]# kubectl get service								#查看服务状态
  4 [root@master ~]# kubectl describe service example-service					        #查看信息

012

8.2 测试访问

  1 [root@master ~]# curl 10.102.244.218:80
013 
  1 [root@master ~]# kubectl get pod -o wide							#查看endpoint
014 
  1 [root@master ~]# curl 10.244.3.2:80								#访问endpoint，与访问服务ip结果相同
  2 [root@master ~]# curl 10.244.1.2:80


附一：kubeadm init参数

做用：初始化一个Kubernetes master节点
语法：kubeadm init [flags]
参数： 
  1 --apiserver-advertise-address string：API Server将要广播的监听地址。如指定为`0.0.0.0` 将使用缺省的网卡地址。
  2 --apiserver-bind-port int32：API Server绑定的端口，缺省值: 6443
  3 --apiserver-cert-extra-sans stringSlice：可选的额外提供的证书的别名，（SANs）用于指定API Server的服务器证书。能够是IP地址也能够是DNS名称。
  4 
  5 --cert-dir string：证书的存储路径，缺省值: "/etc/kubernetes/pki"
  6 --config string：kubeadm配置文件的路径。
  7 --cri-socket string：指明要链接的CRI socket文件，缺省值: "/var/run/dockershim.sock"
  8 --dry-run：不会应用任何改变，只会输出将要执行的操做，即测试运行。
  9 --feature-gates string：键值对的集合，用来控制各类功能的开关。可选项有:
 10 Auditing=true|false (当前为ALPHA状态 - 缺省值=false)
 11 CoreDNS=true|false (缺省值=true)
 12 DynamicKubeletConfig=true|false (当前为BETA状态 - 缺省值=false)
 13 -h, --help：获取init命令的帮助信息。
 14 --ignore-preflight-errors stringSlice：忽视检查项错误列表，列表中的每个检查项如发生错误将被展现输出为警告，而非错误。例如: 'IsPrivilegedUser,Swap'. 如填写为 'all' 则将忽视全部的检查项错误。
 15 --kubernetes-version string：为control plane选择一个特定的Kubernetes版本，缺省值: "stable-1"
 16 --node-name string：指定节点的名称。
 17 --pod-network-cidr string：指明pod网络可使用的IP地址段。若是设置了这个参数，control plane将会为每个节点自动分配CIDRs。
 18 --service-cidr string：为service的虚拟IP地址另外指定IP地址段，缺省值: "10.96.0.0/12"
 19 --service-dns-domain string：为services另外指定域名, 例如： "myorg.internal"，缺省值: "cluster.local"
 20 --skip-token-print：不打印出由 `kubeadm init` 命令生成的默认令牌。
 21 --token string：这个令牌用于创建主从节点间的双向受信连接。格式为 [a-z0-9]{6}\.[a-z0-9]{16} - 示例：abcdef.0123456789abcdef
 22 --token-ttl duration：令牌被自动删除前的可用时长 (示例： 1s, 2m, 3h). 若是设置为 '0', 令牌将永不过时。缺省值: 24h0m0s


附二：kubeadm init过程

  1. kubeadm init 命令经过执行下列步骤来启动一个 Kubernetes master 节点。
  2. 在作出变动前运行一系列的预检项来验证系统状态。一些检查项目仅仅触发警告，其它的则会被视为错误而且退出 kubeadm，除非问题被解决或者用户指定了 --ignore-preflight-errors=<list-of-errors> 参数。
  3. 生成一个自签名的 CA证书 (或者使用现有的证书，若是提供的话) 来为集群中的每个组件创建身份标识。若是用户已经经过 --cert-dir 配置的证书目录（缺省值为 /etc/kubernetes/pki）提供了他们本身的 CA证书 以及/或者 密钥， 那么将会跳过这个步骤。若是指定了 --apiserver-cert-extra-sans 参数, APIServer 的证书将会有额外的 SAN 条目，若是必要的话，将会被转为小写。
  4. 将 kubeconfig 文件写入 /etc/kubernetes/ 目录以便 kubelet、controller-manager 和 scheduler 用来链接到 API server，它们每个都有本身的身份标识，同时生成一个名为 admin.conf 的独立的 kubeconfig 文件，用于管理操做。
  5. 若是 kubeadm 被调用时附带了 --feature-gates=DynamicKubeletConfig 参数, 它会将 kubelet 的初始化配置写入 /var/lib/kubelet/config/init/kubelet 文件中。 这个功能如今是默认关闭的，可是在将来的版本中颇有可能会默认启用。
  6. 为 API server、controller manager 和 scheduler 生成静态 Pod 的清单文件。假使没有提供一个外部的 etcd 服务的话，也会为 etcd 生成一份额外的静态 Pod 清单文件。
  7. 静态 Pod 的清单文件被写入到 /etc/kubernetes/manifests 目录，kubelet 会监视这个目录以便在系统启动的时候建立 Pods。
  8. 一旦 control plane 的 Pods 都运行起来， kubeadm init 的工做流程就继续往下执行。
  9. 若是 kubeadm 被调用时附带了 --feature-gates=DynamicKubeletConfig 参数, 它将建立一份 ConfigMap 和一些便于 kubelet 访问这份 ConfigMap 的 RBAC 规则，而且经过将 Node.spec.configSource 指向到新建立的 ConfigMap 来更新节点设置。这样它就完成了对 Kubelet 的动态配置。 这个功能如今是默认关闭的，可是在将来的版本中颇有可能会默认启用。
  10. 对 master 节点应用 labels 和 taints 以便不会在它上面运行其它的工做负载。
  11. 生成令牌以便其它节点之后可使用这个令牌向 master 节点注册它们本身。 可选的，用户能够经过 --token 提供一个令牌。
  12. 为了使得节点可以遵守 Bootstrap Tokens 和 TLS Bootstrap这两份文档中描述的机制加入到集群中，kubeadm 会执行全部的必要配置：
    • 建立一份 ConfigMap 提供添加集群节点所需的信息，并为该 ConfigMap 设置相关的 RBAC 访问规则。
    • 使得 Bootstrap Tokens 能够访问 CSR 签名 API。
    • 对新的 CSR 请求配置为自动签发。
提示：经过 API server 安装一个 DNS 服务器 (CoreDNS) 和 kube-proxy 附加组件。 在 1.11 版本以及更新版本的 Kubernetes 中 CoreDNS 是默认的 DNS 服务器。 若是要安装 kube-dns 而不是 CoreDNS, 须要在调用 kubeadm 的时候附加 --feature-gates=CoreDNS=false 参数。请注意，尽管 DNS 服务器已经被部署了，它并不会被调度直到你安装好了 CNI 网络插件。

参考连接：
https://blog.csdn.net/fanren224/article/details/86573264
https://blog.frognew.com/2019/04/kubeadm-install-kubernetes-1.14.html
http://www.luyixian.cn/news_show_11429.aspx
https://www.kubernetes.org.cn/4956.html
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