從0到1使用Kubernetes系列（二）——安裝工具介紹

Choerodon豬齒魚發表於2018-09-17

本文是Kubernetes系列的第二篇，將介紹使用Kubeadm+Ansible搭建Kubernetes叢集所需要的工具及其作用。

主要內容包括：

  • Kubeadm
    • Kubeadm是什麼
    • Kubeadm的目標
    • Kubeadm的子命令
    • Kubeadm的安裝
  • CFSSL
    • CFSSL的安裝
  • Ansible
    • Ansible是什麼
    • Ansible的基本架構
    • Ansible功能特性
    • Ansible的安裝
  • 總結user-gold-cdn

Kubeadm

Kubeadm是什麼

Kubeadm是一個提供Kubeadm init 和 Kubeadm join命令，用於建立Kubernetes叢集的最佳實踐“快速路徑”工具。

Kubeadm可以在多種裝置上執行，可以是Linux膝上型電腦，虛擬機器，物理/雲伺服器或Raspberry Pi。這使得Kubeadm非常適合與不同種類的配置系統（例如Terraform，Ansible等）整合。

開發者可以在支援安裝deb或rpm軟體包的作業系統上非常輕鬆地安裝Kubeadm。SIG叢集生命週期SIG Cluster Lifecycle Kubeadm的SIG相關維護者提供了預編譯的這些軟體包，也可以在其他作業系統上使用。

Kubeadm的目標

Kubeadm的目標是在不安裝其他功能外掛的基礎上，建立一個通過Kubernetes一致性測試Kubernetes Conformance tests的最小可行叢集。它在設計上並不會安裝網路解決方案，而是需要使用者自行安裝第三方符合CNI的網路解決方案（如：flannel，calico，weave network等）。

Kubeadm的子任務

  • kubeadm init 初始化Kubernetes主節點
  • kubeadm join 初始化Kubernetes工作節點並將其加入群集
  • kubeadm upgrade 將Kubernetes叢集升級到更新版本
  • kubeadm token 用於管理Kubeadm join所使用的令牌
  • kubeadm reset 恢復由Kubeadm init或 Kubeadm join對此主機所做的任何更改
  • kubeadm version 版本列印Kubeadm版本

Kubeadm的安裝

安裝Kubeadm需要手動安裝Kubelet和Kubectl，因為Kubeadm是不會安裝和管理這兩個元件的。

  • Kubelet：在群集中的所有計算機上執行的元件，並執行諸如啟動pod和容器之類的操作。
  • Kubectl：操作群集的命令列工具。

▌Ubuntu

apt-get update && apt-get install -y apt-transport-https curl
curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | apt-key add -
cat <<EOF >/etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
deb http://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main
EOF
apt-get update
apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl
apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl
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▌CentOS

cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://packages.cloud.google.com/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://packages.cloud.google.com/yum/doc/yum-key.gpg https://packages.cloud.google.com/yum/doc/rpm-package-key.gpg
exclude=kube*
EOF
setenforce 0
yum install -y kubelet kubeadm kubectl --disableexcludes=kubernetes
systemctl enable kubelet && systemctl start kubelet
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CFSSL

CFSSL是CloudFlare開源的一款PKI/TLS工具。它既是命令列工具，也是用於簽名、驗證和捆綁TLS證照的HTTP API 伺服器。

CFSSL包括：

  • 一組用於生成自定義 TLS PKI 的工具
  • cfssl，即CFSSL的命令列工具
  • multirootca 是可以使用多個簽名金鑰的證照頒發伺服器
  • kbundle 用於構建證照池
  • cfssljson 從cfssl和multirootca中獲取JSON輸出，並將證照，金鑰，CSR和bundle寫入磁碟

PKI藉助數字證照和公鑰加密技術提供可信任的網路身份，通常，證照就是一個包含如下身份資訊的檔案：

  • 證照所有組織的資訊
  • 公鑰
  • 證照頒發組織的資訊
  • 證照頒發組織授予的許可權，如：證照有效期、適用的主機名、用途等
  • 使用證照頒發組織私鑰建立的數字簽名

CFSSL的安裝

由於執行環境不同，故使用Go命令進行編譯安裝，在安裝之前請確保已安裝1.8版本以上的Go命令列以及配置了環境變數GOPATH。

go get -u github.com/cloudflare/cfssl/cmd/...
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Ansible

Ansible是什麼

Ansible是個什麼東西呢？官方的title是“Ansible is Simple IT Automation”——簡單的自動化IT工具。這個工具的目標有這麼幾項：自動化部署APP；自動化管理配置項；自動化的持續交付；自動化的雲服務管理。

所有的這幾個目標本質上來說都是在一臺或者幾臺伺服器上，執行一系列的命令而已。就像Fabric，以及基於Fabric開發的自動化應用部署的工具： Essay 。都是做了這麼個事——批量地在遠端伺服器上執行命令 。

那麼Fabric和Ansible有什麼差別呢？簡單來說Fabric像是一個工具箱，提供了很多好用的工具，用來在Remote執行命令，而Ansible則是提供了一套簡單的流程，你只要按照它的流程來做，就能輕鬆完成任務。這就像是庫和框架的關係一樣。

當然，它們之間也有共同點——都是基於 Paramiko 開發的。這個Paramiko是什麼呢？它是一個純Python實現的ssh協議庫。因此Fabric和Ansible還有一個共同點就是不需要在遠端主機上安裝client/agents，因為它們是基於ssh來和遠端主機通訊的。

Ansible基於Python開發，集合了眾多運維工具（puppet、cfengine、chef、func、fabric）的優點，實現了批量系統配置、批量程式部署、批量執行命令等功能。Ansible是基於模組工作的，本身沒有批量部署的能力。真正具有批量部署的是Ansible所執行的模組，Ansible只是提供一種框架，主要包括：

  1. 連線外掛connection plugins：負責和被監控端實現通訊；
  2. host inventory：指定操作的主機，是一個配置檔案裡面定義監控的主機；
  3. 各種模組：核心模組、command模組、自定義模組；
  4. 藉助於外掛完成記錄日誌郵件等功能；
  5. Playbook：劇本執行多個任務時，非必需可以讓節點一次性執行多個任務。

Ansible的基本架構

從0到1使用Kubernetes系列（二）——安裝工具介紹

  1. 核心引擎：即圖中所看到的Ansible。

  2. 核心模組（core module）：

    模組庫（module library）分為兩部分，一個是核心模組，另外一個就是自定義模組（custom modules）。核心模組中都是Ansible自帶的模組，Ansible模組資源分發到遠端節點使其執行特定任務或匹配一個特定的狀態。這些核心模組都遵循 Batteries Included 哲學。其實這裡還是很有意思的，Batterires Included：Python has a large standard library, commonly cited as one of Python’s greatest strengths,providing tools suited to many tasks. 這就意味著Python有巨大的庫支援你完成你想完成的任務工作。

  3. 自定義模組（custom modules）：

    如果Ansible無法滿足你所需求的模組，那麼你能使用 Ansible 新增自定義化的模組。

  4. 外掛（plugin）：

    這裡的理解就是完成較小型的任務，輔助模組來完成某個功能。

  5. 劇本（playbook）：

    定義需要給遠端主機執行的一系列任務。比如安裝一個nginx服務，可以把這拆分為幾個任務放到一個playbook中。例如：第一步，需要下載nginx的安裝包。第二步，將事先寫好的nginx.conf的配置檔案下發的目標伺服器上。第三步，把服務啟動起來。第四步，檢查埠是否正常開啟。這些步驟可以通過playbook來進行整合，然後通過inventory來下發到想要執行劇本的主機上。並且playbook也支援互動式執行playbook裡面的步驟，如果有哪一個步驟執行返回了一個錯誤報告，可以僅僅只單獨執行這個步驟。你可以把playbook理解成為一個組策略，控制管理這個OU下所有的主機行為。

  6. 連線外掛（connectior plugins）：

    Ansible預設是基於SSH連線到目標機器上執行操作的。但是同樣的Ansible支援不同的連線方法，要是這樣的話就需要連線外掛來完成連線了。

  7. 主機清單（host inventory）：

    為Ansible定義了管理主機的策略。一般小型環境下只需要在host檔案中寫入主機的IP地址即可，但是到了中大型環境有可能需要使用靜態inventory或者動態主機清單來生成所需要執行的目標主機。

Ansible的功能特性

  1. 應用程式碼自動化部署

  2. 系統管理配置自動化

  3. 支援持續交付自動化

  4. 支援雲端計算，大資料平臺環境

  5. 輕量級，無序在客戶端安裝agent，更新時只需在控制機上進行更行即可

  6. 批量任務執行可以寫成指令碼，不用分發到遠端就可以執行

  7. 支援非root使用者管理操作，支援sudo

  8. 使用python編寫，維護更簡單

Ansible的安裝

▌Ubuntu

sudo apt-get install software-properties-common
sudo apt-add-repository ppa:ansible/ansible
sudo apt-get update
sudo apt-get install ansible
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▌CentOS

sudo yum install epel-release
sudo yum install ansible
複製程式碼

總結

通過前面的介紹，可以大致瞭解Kubeadm、CFSSL、Ansible這三個工具的作用，由於安裝Kubernetes叢集時執行Kubeadm命令較為固定和繁瑣，並且有些命令需要所有節點都執行，故將這些命令編寫為Ansible playbooks，使用Ansible進行執行，從而提高部署效率和降低出錯的概率。

該系列第一篇為：《從0到1使用Kubernetes系列——Kubernetes入門》，下一篇將介紹如何使用Ansible快速安裝Kubernetes叢集，歡迎各位持續關注。

關於Choerodon豬齒魚

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