Kubernetes全棧架構師（Kubeadm高可用安裝k8s叢集）--學習筆記

MingsonZheng發表於2021-07-10
全棧架構K8S筆記

目錄

  • k8s高可用架構解析
  • Kubeadm基本環境配置
  • Kubeadm系統及核心升級
  • Kubeadm基本元件安裝
  • Kubeadm高可用元件安裝
  • Kubeadm叢集初始化
  • 高可用Master及Token過期處理
  • Kubeadm Node及Calico節點配置
  • Dashboard&Metrics Server安裝

k8s高可用架構解析

  • Etcd Cluster：鍵值資料庫，存放k8s的資料，比如我們建立的資源，所做的變更
  • Master：控制節點，控制整個叢集
  • Node：主要用來跑pod和容器
  • Kube-APIServer：它是整個k8s的控制大腦，所有的流量都會經過APIServer
  • ControllerManager：叢集的控制器
  • Scheduler：叢集的排程器，控制pod排程到哪一個node節點
  • Load Balancer：負載均衡，一般使用nginx + keepalived，或者keepalived + haproxy，如果有硬體資源如f5，就不需要Load Balancer，通過虛擬IP連線

Kubeadm基本環境配置

Kubeadm 是官方推薦的安裝方式，但是生產環境推薦使用二進位制的方式安裝

Kubeadm 證書的有效期是一年，因為官方建議執行一年的過程中必須要升級一次

高可用Kubernetes叢集規劃

主機名 IP地址 說明
k8s-master01 ~ 03 192.168.232.128 ~ 130 master節點 * 3
k8s-master-lb 192.168.232.236 keepalived虛擬IP
k8s-node01 ~ 02 192.168.232.131 ~ 132 worker節點 * 2
配置資訊 備註
Pod網段 172.168.0.0/12
Service網段 10.96.0.0/12

VIP（虛擬IP）不要和公司內網IP重複，首先去ping一下，不通才可用。VIP需要和主機在同一個區域網內

[root@localhost ~]# ping 192.168.232.236
PING 192.168.232.236 (192.168.232.236) 56(84) bytes of data.
From 192.168.232.128 icmp_seq=1 Destination Host Unreachable
From 192.168.232.128 icmp_seq=2 Destination Host Unreachable
From 192.168.232.128 icmp_seq=3 Destination Host Unreachable

公有云上搭建VIP是公有云的負載均衡的IP，比如阿里雲的內網SLB的地址，騰訊雲內網ELB的地址

基本環境配置

  • 環境搭建
  • 靜態ip設定
  • 節點配置

環境搭建

不要使用帶中文的伺服器和克隆的虛擬機器

安裝虛擬機器：https://www.cnblogs.com/mr-xiong/p/12468280.html

下載centos-7映象：https://zhuanlan.zhihu.com/p/104118123

三臺master節點，兩臺node節點，每臺虛擬機器分配2核2G，儲存使用20G硬碟

安裝完成後啟動並通過Xshell 7連線五臺虛擬機器

Xshell 7下載地址：https://downloadly.net/2020/15/4832/03/xmanager/01/?#/4832-netsaran-122140071106.html

使用Xshell 7可以同時傳送命令到所有會話，選單欄--工具--傳送鍵輸入到所有會話

通過 VMware 選單欄編輯，虛擬網路編輯器檢視子網地址，192.168.232.0

靜態ip設定

開啟目錄

cd /etc/sysconfig/network-scripts

修改檔案 ifcfg-ens33

#修改BOOTPROTO為static
#BOOTPROTO=dhcp
BOOTPROTO=static

#修改ONBOOT為yes
ONBOOT=yes

IPADDR=192.168.232.128
GATEWAY=192.168.232.2
NETMASK=255.255.255.0
DNS1=114.114.114.114
DNS2=8.8.8.8

重啟網路服務

service network restart

檢視當前IP地址

ip a

根據叢集規劃分別設定五臺虛擬機器靜態ip，設定完成後使用 Xshell 7 連線到五臺虛擬機器

Xshell 7 切換tab快捷鍵：ctrl + tab

節點配置

所有節點配置hosts，修改/etc/hosts如下：

vim /etc/hosts

127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
192.168.232.128 k8s-master01
192.168.232.129 k8s-master02
192.168.232.130 k8s-master03
192.168.232.236 k8s-master-lb # 如果不是高可用叢集，該IP為Master01的IP
192.168.232.131 k8s-node01
192.168.232.132 k8s-node02

CentOS 7安裝yum源如下：

curl -o /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo https://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo
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
cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64/
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF
sed -i -e '/mirrors.cloud.aliyuncs.com/d' -e '/mirrors.aliyuncs.com/d' /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo

必備工具安裝

yum install wget jq psmisc vim net-tools telnet yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2 git -y

所有節點關閉防火牆、selinux、dnsmasq、swap。伺服器配置如下：

systemctl disable --now firewalld 
systemctl disable --now dnsmasq
systemctl disable --now NetworkManager

setenforce 0

sed -i 's#SELINUX=enforcing#SELINUX=disabled#g' /etc/sysconfig/selinux
sed -i 's#SELINUX=enforcing#SELINUX=disabled#g' /etc/selinux/config

檢視config檔案，SELINUX被設為disabled

[root@localhost ~]# cat /etc/selinux/config 

# This file controls the state of SELinux on the system.
# SELINUX= can take one of these three values:
#     enforcing - SELinux security policy is enforced.
#     permissive - SELinux prints warnings instead of enforcing.
#     disabled - No SELinux policy is loaded.
SELINUX=disabled
# SELINUXTYPE= can take one of three values:
#     targeted - Targeted processes are protected,
#     minimum - Modification of targeted policy. Only selected processes are protected. 
#     mls - Multi Level Security protection.
SELINUXTYPE=targeted

關閉swap分割槽

swapoff -a && sysctl -w vm.swappiness=0

註釋後重啟伺服器，swap分割槽就不會再開啟

sed -ri '/^[^#]*swap/s@^@#@' /etc/fstab

安裝ntpdate，保證五臺伺服器時間一致，雲伺服器不需要

rpm -ivh http://mirrors.wlnmp.com/centos/wlnmp-release-centos.noarch.rpm
yum install ntpdate -y

所有節點同步時間。時間同步配置如下：

ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime
echo 'Asia/Shanghai' >/etc/timezone
ntpdate time2.aliyun.com

# 檢視一下時間
date

# 加入到crontab
crontab -e

*/5 * * * * /usr/sbin/ntpdate time2.aliyun.com

所有節點配置limit：

ulimit -SHn 65535

設定limit永久生效

vim /etc/security/limits.conf
# 末尾新增如下內容
* soft nofile 655360
* hard nofile 131072
* soft nproc 655350
* hard nproc 655350
* soft memlock unlimited
* hard memlock unlimited

取消傳送鍵輸入到所有會話

Master01節點免金鑰登入其他節點，安裝過程中生成配置檔案和證書均在Master01上操作，叢集管理也在Master01上操作，阿里雲或者AWS上需要單獨一臺kubectl伺服器。金鑰配置如下：

ssh-keygen -t rsa

# 把檔案傳送到五個節點
for i in k8s-master01 k8s-master02 k8s-master03 k8s-node01 k8s-node02;do ssh-copy-id -i .ssh/id_rsa.pub $i;done

下載安裝所有的原始碼檔案：

cd /root/ ; git clone https://github.com/dotbalo/k8s-ha-install.git

無法下載的可以通過本地拉取壓縮再上傳到伺服器

yum安裝zip

yum install -y unzip zip

解壓檔案

unzip k8s-ha-install.zip

所有節點（傳送鍵輸入到所有會話）升級系統並重啟，此處升級沒有升級核心，下節會單獨升級核心：

yum update -y --exclude=kernel* && reboot #CentOS7需要升級，CentOS8可以按需升級系統

推薦centos7，因為CentOS8在2021年停止維護，而centos7到2024年才停止維護

重啟完成之後，檢視版本（CentOS Linux release 7.9.2009 (Core)）

cat /etc/redhat-release

Kubeadm系統及核心升級

檢視核心版本

uname -a

核心3.10版本使用docker會有一些bug，需要升級

CentOS7 需要升級核心至4.18+，本地升級的版本為4.19

在master01節點（取消傳送鍵輸入到所有會話）下載核心：

cd /root
wget http://193.49.22.109/elrepo/kernel/el7/x86_64/RPMS/kernel-ml-devel-4.19.12-1.el7.elrepo.x86_64.rpm
wget http://193.49.22.109/elrepo/kernel/el7/x86_64/RPMS/kernel-ml-4.19.12-1.el7.elrepo.x86_64.rpm

從master01節點傳到其他節點：

for i in k8s-master02 k8s-master03 k8s-node01 k8s-node02;do scp kernel-ml-4.19.12-1.el7.elrepo.x86_64.rpm kernel-ml-devel-4.19.12-1.el7.elrepo.x86_64.rpm $i:/root/ ; done

所有節點（傳送鍵輸入到所有會話）安裝核心

cd /root && yum localinstall -y kernel-ml*

所有節點更改核心啟動順序，因為預設是3.10的

grub2-set-default  0 && grub2-mkconfig -o /etc/grub2.cfg

grubby --args="user_namespace.enable=1" --update-kernel="$(grubby --default-kernel)"

檢查預設核心是不是4.19

grubby --default-kernel

所有節點重啟，然後檢查核心是不是4.19

reboot

uname -a

所有節點安裝ipvsadm：

yum install ipvsadm ipset sysstat conntrack libseccomp -y

所有節點配置ipvs模組，在核心4.19+版本nf_conntrack_ipv4已經改為nf_conntrack， 4.18以下使用nf_conntrack_ipv4即可：

vim /etc/modules-load.d/ipvs.conf

# 加入以下內容
ip_vs
ip_vs_lc
ip_vs_wlc
ip_vs_rr
ip_vs_wrr
ip_vs_lblc
ip_vs_lblcr
ip_vs_dh
ip_vs_sh
ip_vs_fo
ip_vs_nq
ip_vs_sed
ip_vs_ftp
ip_vs_sh
nf_conntrack
ip_tables
ip_set
xt_set
ipt_set
ipt_rpfilter
ipt_REJECT
ipip

載入配置

systemctl enable --now systemd-modules-load.service

開啟一些k8s叢集中必須的核心引數，所有節點配置k8s核心：

cat <<EOF > /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
fs.may_detach_mounts = 1
vm.overcommit_memory=1
vm.panic_on_oom=0
fs.inotify.max_user_watches=89100
fs.file-max=52706963
fs.nr_open=52706963
net.netfilter.nf_conntrack_max=2310720

net.ipv4.tcp_keepalive_time = 600
net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 3
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl =15
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 36000
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_max_orphans = 327680
net.ipv4.tcp_orphan_retries = 3
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 16384
net.ipv4.ip_conntrack_max = 65536
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 16384
net.ipv4.tcp_timestamps = 0
net.core.somaxconn = 16384
EOF
sysctl --system

所有節點配置完核心後，重啟伺服器，保證重啟後核心依舊載入

reboot

檢查是否載入

lsmod | grep --color=auto -e ip_vs -e nf_conntrack

Kubeadm基本元件安裝

所有節點安裝Docker-ce 19.03，不需要太新，這是官方已經經過驗證的版本

yum install docker-ce-19.03.* docker-cli-19.03.* -y

由於新版kubelet建議使用systemd，所以可以把docker的CgroupDriver改成systemd

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

所有節點設定開機自啟動Docker：

systemctl daemon-reload && systemctl enable --now docker

檢視docker版本（Server Version: 19.03.15，Cgroup Driver: systemd）

docker info

檢視k8s最新版本（取消傳送鍵輸入到所有會話）：

yum list kubeadm.x86_64 --showduplicates | sort -r

最新版本是1.21.2-0，但是推薦小版本大於5才使用，所以安裝1.20版本

所有節點（傳送鍵輸入到所有會話）安裝最新版本kubeadm：

yum install kubeadm-1.20* kubelet-1.20* kubectl-1.20* -y

預設配置的pause映象使用gcr.io倉庫，國內可能無法訪問，所以這裡配置Kubelet使用阿里雲的pause映象：

cat >/etc/sysconfig/kubelet<<EOF
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cgroup-driver=systemd --pod-infra-container-image=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause-amd64:3.2"
EOF

設定Kubelet開機自啟動：

systemctl daemon-reload
systemctl enable --now kubelet

Kubeadm高可用元件安裝

如果不是高可用叢集，haproxy和keepalived無需安裝

公有云要用公有云自帶的負載均衡，比如阿里雲的SLB，騰訊雲的ELB，用來替代haproxy和keepalived，因為公有云大部分都是不支援keepalived的

如果用阿里雲的話，kubectl控制端不能放在master節點，因為阿里雲的slb有迴環的問題，也就是slb代理的伺服器不能反向訪問SLB，推薦使用騰訊雲，騰訊雲修復了這個問題。

所有Master節點（node節點取消傳送鍵輸入到所有會話）通過yum安裝HAProxy和KeepAlived：

yum install keepalived haproxy -y

所有Master節點配置HAProxy（詳細配置參考HAProxy文件，所有Master節點的HAProxy配置相同）：

vim /etc/haproxy/haproxy.cfg

刪除所有內容

ggdG

新增以下內容，注意首行global是否複製完整

global
  maxconn  2000
  ulimit-n  16384
  log  127.0.0.1 local0 err
  stats timeout 30s

defaults
  log global
  mode  http
  option  httplog
  timeout connect 5000
  timeout client  50000
  timeout server  50000
  timeout http-request 15s
  timeout http-keep-alive 15s

frontend monitor-in
  bind *:33305
  mode http
  option httplog
  monitor-uri /monitor

frontend k8s-master
  bind 0.0.0.0:16443
  bind 127.0.0.1:16443
  mode tcp
  option tcplog
  tcp-request inspect-delay 5s
  default_backend k8s-master

backend k8s-master
  mode tcp
  option tcplog
  option tcp-check
  balance roundrobin
  default-server inter 10s downinter 5s rise 2 fall 2 slowstart 60s maxconn 250 maxqueue 256 weight 100
  server k8s-master01	192.168.232.128:6443  check
  server k8s-master02	192.168.232.129:6443  check
  server k8s-master03	192.168.232.130:6443  check

所有Master節點配置KeepAlived，配置不一樣，注意每個節點的IP和網路卡（interface引數）

檢視網路卡名稱（ens33）

ip a

如果網路卡名稱不是ens33，不要把配置檔案中的網路卡配置替換

Master01節點的配置：

mkdir /etc/keepalived

vim /etc/keepalived/keepalived.conf

刪除所有內容

ggdG

取消傳送鍵輸入到所有會話

新增以下內容，注意首行是否複製完整

! Configuration File for keepalived
global_defs {
    router_id LVS_DEVEL
script_user root
    enable_script_security
}
vrrp_script chk_apiserver {
    script "/etc/keepalived/check_apiserver.sh"
    interval 5
    weight -5
    fall 2  
rise 1
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens33
    mcast_src_ip 192.168.232.128
    virtual_router_id 51
    priority 101
    advert_int 2
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass K8SHA_KA_AUTH
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.232.236
    }
    track_script {
       chk_apiserver
    }
}

Master02節點的配置：

新增以下內容，注意首行是否複製完整

! Configuration File for keepalived
global_defs {
    router_id LVS_DEVEL
script_user root
    enable_script_security
}
vrrp_script chk_apiserver {
    script "/etc/keepalived/check_apiserver.sh"
   interval 5
    weight -5
    fall 2  
rise 1
}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface ens33
    mcast_src_ip 192.168.232.129
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 2
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass K8SHA_KA_AUTH
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.232.236
    }
    track_script {
       chk_apiserver
    }
}

Master03節點的配置：

新增以下內容，注意首行是否複製完整

! Configuration File for keepalived
global_defs {
    router_id LVS_DEVEL
script_user root
    enable_script_security
}
vrrp_script chk_apiserver {
    script "/etc/keepalived/check_apiserver.sh"
 interval 5
    weight -5
    fall 2  
rise 1
}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface ens33
    mcast_src_ip 192.168.232.130
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 2
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass K8SHA_KA_AUTH
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.232.236
    }
    track_script {
       chk_apiserver
    }
}

所有master節點（傳送鍵輸入到所有會話，取消node節點）配置KeepAlived健康檢查檔案：

vim /etc/keepalived/check_apiserver.sh

新增以下內容，注意首行是否複製完整

#!/bin/bash

err=0
for k in $(seq 1 3)
do
    check_code=$(pgrep haproxy)
    if [[ $check_code == "" ]]; then
        err=$(expr $err + 1)
        sleep 1
        continue
    else
        err=0
        break
    fi
done

if [[ $err != "0" ]]; then
    echo "systemctl stop keepalived"
    /usr/bin/systemctl stop keepalived
    exit 1
else
    exit 0
fi

我們通過KeepAlived虛擬出來一個VIP，VIP會配置到一個master節點上面，它會通過haproxy暴露的16443的埠反向代理到我們的三個master節點上面，所以我們可以通過VIP的地址加上16443訪問到我們的API server

健康檢查會檢查haproxy的狀態，三次失敗就會將KeepAlived停掉，停掉之後KeepAlived會跳到其他的節點

新增許可權

chmod +x /etc/keepalived/check_apiserver.sh

啟動haproxy

systemctl daemon-reload
systemctl enable --now haproxy

檢視埠（16443）

netstat -lntp

啟動keepalived

systemctl enable --now keepalived

檢視系統日誌（Sending gratuitous ARP on ens33 for 192.168.232.236）

tail -f /var/log/messages

cat /var/log/messages | grep 'ens33' -5

檢視ip

ip a

可以看到192.168.232.236繫結到了master01，其他兩個節點是沒有的

測試VIP

ping 192.168.232.236 -c 4

telnet 192.168.232.236 16443

如果ping不通且telnet沒有出現 ] ，則認為VIP不可以，不可在繼續往下執行，需要排查keepalived的問題

  • 比如防火牆和selinux，haproxy和keepalived的狀態，監聽埠等
  • 所有節點檢視防火牆狀態必須為disable和inactive：systemctl status firewalld
  • 所有節點檢視selinux狀態，必須為disable：getenforce
  • master節點檢視haproxy和keepalived狀態：systemctl status keepalived haproxy
  • master節點檢視監聽埠：netstat -lntp

Kubeadm叢集初始化

官方初始化文件：https://kubernetes.io/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/high-availability/

在生產環境中有些配置需要修改，因為使用預設的配置可能會導致網段衝突，所以我們使用配置檔案的形式初始化

傳送鍵輸入到所有會話

Master01節點建立 kubeadm-config.yaml 配置檔案如下：

vim kubeadm-config.yaml

Master01：（# 注意，如果不是高可用叢集，192.168.232.236:16443改為master01的地址，16443改為apiserver的埠，預設是6443，注意更改v1.18.5自己伺服器kubeadm的版本：kubeadm version）

以下檔案內容，宿主機網段、podSubnet網段、serviceSubnet網段不能重複，具體看前面的高可用Kubernetes叢集規劃

apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
bootstrapTokens:
- groups:
  - system:bootstrappers:kubeadm:default-node-token
  token: 7t2weq.bjbawausm0jaxury
  ttl: 24h0m0s
  usages:
  - signing
  - authentication
kind: InitConfiguration
localAPIEndpoint:
  advertiseAddress: 192.168.232.128
  bindPort: 6443
nodeRegistration:
  criSocket: /var/run/dockershim.sock
  name: k8s-master01
  taints:
  - effect: NoSchedule
    key: node-role.kubernetes.io/master
---
apiServer:
  certSANs:
  - 192.168.232.236
  timeoutForControlPlane: 4m0s
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
certificatesDir: /etc/kubernetes/pki
clusterName: kubernetes
controlPlaneEndpoint: 192.168.232.236:16443
controllerManager: {}
dns:
  type: CoreDNS
etcd:
  local:
    dataDir: /var/lib/etcd
imageRepository: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.20.0
networking:
  dnsDomain: cluster.local
  podSubnet: 172.168.0.0/12
  serviceSubnet: 10.96.0.0/12
scheduler: {}

更新kubeadm檔案

kubeadm config migrate --old-config kubeadm-config.yaml --new-config new.yaml

檢視kubeadm版本（GitVersion:"v1.20.8"）

kubeadm version

將配置檔案中的 kubernetesVersion: v1.20.0 改為一致的 kubernetesVersion: v1.20.8

node節點取消傳送鍵輸入到所有會話

將new.yaml檔案複製到其他master節點，之後所有Master節點提前下載映象，可以節省初始化時間：

kubeadm config images pull --config /root/new.yaml

因為配置了阿里雲映象（imageRepository: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers），所以下載速度比預設使用的gcr映象快，國內訪問不了gcr映象

因為配置了token過期時間（ttl: 24h0m0s），所以可能出現今天生成token，明天加入不了叢集的問題

同時master節點為我們配置了一個汙點（taints），這個汙點可以讓我們的mater不部署容器

criSocket就是通過哪一個socket連線我們的docker，dockershim在k8s 1.20版本廢棄，官方不維護，後期可能有人會維護，也可以改成其他cri的runtime

Master01節點（取消傳送鍵輸入到所有會話）初始化，初始化以後會在/etc/kubernetes目錄下生成對應的證書和配置檔案，之後其他Master節點加入Master01即可：

kubeadm init --config /root/new.yaml  --upload-certs

kubeadm 的配置管理是通過 pod 管理的，所有的元件都是通過容器啟動的，通過 /etc/kubernetes/manifests 目錄下面的 yaml 檔案啟動，這就是 kubelet 生命週期管理的目錄，在這裡面配置一個 pod 的 yaml 檔案，它就會為你管理 pod 的生命週期

進入到該目錄中

cd /etc/kubernetes/manifests

可以看到以下檔案

etcd.yaml  kube-apiserver.yaml  kube-controller-manager.yaml  kube-scheduler.yaml

kubeadm 與二進位制安裝不一樣的地方在於它的配置管理都在 yaml 檔案中，可以編輯檔案檢視，二進位制是一個單獨的server檔案，如果更改了配置，千萬不要手動讓它生效，kubelet 會自動幫我們載入配置，重啟容器

如果初始化失敗，重置後再次初始化，命令如下：

kubeadm reset -f ; ipvsadm --clear  ; rm -rf ~/.kube

初始化成功以後，會產生Token值，用於其他節點加入時使用，因此要記錄下初始化成功生成的token值（令牌值）：

Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!

To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:

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

Alternatively, if you are the root user, you can run:

  export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf

You should now deploy a pod network to the cluster.
Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:
  https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/

You can now join any number of the control-plane node running the following command on each as root:

  kubeadm join 192.168.232.236:16443 --token 7t2weq.bjbawausm0jaxury \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:3b304187585d91d18d33d171592d4d37ec237d68af4837efebbb5c9ec86072d8 \
    --control-plane --certificate-key 7fc2e6005c32476d189b5b4763e2131404df187f7601b01d33370c7485ed2c53

Please note that the certificate-key gives access to cluster sensitive data, keep it secret!
As a safeguard, uploaded-certs will be deleted in two hours; If necessary, you can use
"kubeadm init phase upload-certs --upload-certs" to reload certs afterward.

Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:

kubeadm join 192.168.232.236:16443 --token 7t2weq.bjbawausm0jaxury \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:3b304187585d91d18d33d171592d4d37ec237d68af4837efebbb5c9ec86072d8

Master01節點配置環境變數，用於訪問Kubernetes叢集：

cat <<EOF >> /root/.bashrc
export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf
EOF
source /root/.bashrc

管理叢集的命令 kubectl 只需要在一個節點上面有就可以，這個節點可以是 k8s 節點，也可以不是，它就是通過 admin.conf 檔案和 k8s 通訊的，檔案中定義了一個變數 KUBECONFIG，指定了檔案的地址，然後我們就可以操作我們的叢集了

檢視節點狀態：

kubectl get nodes

可以看到它新增了一個規則 control-plane

NAME           STATUS     ROLES                  AGE     VERSION
k8s-master01   NotReady   control-plane,master   3m54s   v1.20.8

檢視server:

kubectl get svc

可以看到以下的server

NAME         TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   5m32s

採用初始化安裝方式，所有的系統元件均以容器的方式執行並且在kube-system名稱空間內，生產環境建議建立一個namespaces

此時可以檢視Pod狀態：

kubectl get pods -n kube-system -o wide

可以看到以下的pod

NAME                                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP                NODE           NOMINATED NODE   READINESS GATES
coredns-54d67798b7-lrvm8               0/1     Pending   0          6m40s   <none>            <none>         <none>           <none>
coredns-54d67798b7-tkfrx               0/1     Pending   0          6m40s   <none>            <none>         <none>           <none>
etcd-k8s-master01                      1/1     Running   0          6m34s   192.168.232.128   k8s-master01   <none>           <none>
kube-apiserver-k8s-master01            1/1     Running   0          6m34s   192.168.232.128   k8s-master01   <none>           <none>
kube-controller-manager-k8s-master01   1/1     Running   0          6m34s   192.168.232.128   k8s-master01   <none>           <none>
kube-proxy-4gwlb                       1/1     Running   0          6m40s   192.168.232.128   k8s-master01   <none>           <none>
kube-scheduler-k8s-master01            1/1     Running   0          6m34s   192.168.232.128   k8s-master01   <none>           <none>

高可用Master及Token過期處理

注意：以下步驟是上述init命令產生的Token過期了才需要執行以下步驟，如果沒有過期不需要執行

Token過期後生成新的token：

kubeadm token create --print-join-command

Master需要生成--certificate-key

kubeadm init phase upload-certs  --upload-certs

Token沒有過期直接執行Join

初始化master02加入叢集

kubeadm join 192.168.232.236:16443 --token 7t2weq.bjbawausm0jaxury \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:3b304187585d91d18d33d171592d4d37ec237d68af4837efebbb5c9ec86072d8 \
--control-plane --certificate-key 7fc2e6005c32476d189b5b4763e2131404df187f7601b01d33370c7485ed2c53

在master01檢視其他節點

kubectl get node

可以看到master02節點

NAME           STATUS     ROLES                  AGE   VERSION
k8s-master01   NotReady   control-plane,master   25m   v1.20.8
k8s-master02   NotReady   control-plane,master   91s   v1.20.8

嘗試重新生成token

kubeadm token create --print-join-command
kubeadm init phase upload-certs  --upload-certs

替換引數，初始化master03加入叢集

kubeadm join 192.168.232.236:16443 --token rff9me.bhgzm7d3j2uoq5fv     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:3b304187585d91d18d33d171592d4d37ec237d68af4837efebbb5c9ec86072d8 \
--control-plane --certificate-key d3fb9602f75f4f879d4eea083129bd110734824ef8721c956be95ae481022992

可以在master01檢視新生成的token

kubectl get secret -n kube-system

這就是新生成的token

NAME                                             TYPE                                  DATA   AGE
bootstrap-token-rff9me                           bootstrap.kubernetes.io/token         6      3m31s

檢視token內容：

kubectl get secret -n kube-system bootstrap-token-rff9me -oyaml

可以看到過期時間（這是通過base64加密的）：

expiration: MjAyMS0wNy0wOFQxNzo0MjoyMiswODowMA==

解密一下：

echo "MjAyMS0wNy0wOFQxNzo0MjoyMiswODowMA==" | base64 -d

可以看到解密後的時間

2021-07-08T22:42:22+08:00

Kubeadm Node及Calico節點配置

Kubeadm Node

Node節點上主要部署公司的一些業務應用，生產環境中不建議Master節點部署系統元件之外的其他Pod，測試環境可以允許Master節點部署Pod以節省系統資源。

初始化node01，node02加入叢集（與master相比，不需要control-plane）

kubeadm join 192.168.232.236:16443 --token 7t2weq.bjbawausm0jaxury \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:3b304187585d91d18d33d171592d4d37ec237d68af4837efebbb5c9ec86072d8

所有節點初始化完成後，檢視叢集狀態

kubectl  get node

可以看到所有節點

NAME           STATUS     ROLES                  AGE     VERSION
k8s-master01   NotReady   control-plane,master   39m     v1.20.8
k8s-master02   NotReady   control-plane,master   16m     v1.20.8
k8s-master03   NotReady   control-plane,master   9m38s   v1.20.8
k8s-node01     NotReady   <none>                 22s     v1.20.8
k8s-node02     NotReady   <none>                 11s     v1.20.8

Calico節點配置

以下步驟只在master01執行

cd /root/k8s-ha-install && git checkout manual-installation-v1.20.x && cd calico/

如果是本地下載上傳的話需要現在本地切換分支再上傳

unzip k8s-ha-install.zip

cd k8s-ha-install/calico/

修改calico-etcd.yaml的以下位置：

修改etcd的節點

sed -i 's#etcd_endpoints: "http://<ETCD_IP>:<ETCD_PORT>"#etcd_endpoints: "https://192.168.232.128:2379,https://192.168.232.129:2379,https://192.168.232.130:2379"#g' calico-etcd.yaml

使用預設配置

ETCD_CA=`cat /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt | base64 | tr -d '\n'`
ETCD_CERT=`cat /etc/kubernetes/pki/etcd/server.crt | base64 | tr -d '\n'`
ETCD_KEY=`cat /etc/kubernetes/pki/etcd/server.key | base64 | tr -d '\n'`
sed -i "s@# etcd-key: null@etcd-key: ${ETCD_KEY}@g; s@# etcd-cert: null@etcd-cert: ${ETCD_CERT}@g; s@# etcd-ca: null@etcd-ca: ${ETCD_CA}@g" calico-etcd.yaml

把 etcd_key 放到 secret 裡面，secret 會掛載到 calico 容器的 pod 裡面，掛載的名稱就是 ETCD_CA，這樣 calico 就能找到證書，就可以連線到 etcd，就可以把 pod 資訊儲存到 etcd 裡面

sed -i 's#etcd_ca: ""#etcd_ca: "/calico-secrets/etcd-ca"#g; s#etcd_cert: ""#etcd_cert: "/calico-secrets/etcd-cert"#g; s#etcd_key: "" #etcd_key: "/calico-secrets/etcd-key" #g' calico-etcd.yaml

修改 pod 網段

POD_SUBNET=`cat /etc/kubernetes/manifests/kube-controller-manager.yaml | grep cluster-cidr= | awk -F= '{print $NF}'`

注意下面的這個步驟是把calico-etcd.yaml檔案裡面的CALICO_IPV4POOL_CIDR下的網段改成自己的Pod網段，也就是把192.168.x.x/16改成自己的叢集網段，並開啟註釋，所以更改的時候請確保這個步驟的這個網段沒有被統一替換掉，如果被替換掉了，還請改回來：

sed -i 's@# - name: CALICO_IPV4POOL_CIDR@- name: CALICO_IPV4POOL_CIDR@g; s@#   value: "192.168.0.0/16"@  value: '"${POD_SUBNET}"'@g' calico-etcd.yaml

檢查檔案：

vim calico-etcd.yaml

可以看到 etcd-key 已經匯入進來，它就是把證書 /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt 讀取出來，再經過 base64 加密，再填到這個位置

安裝 calico

kubectl apply -f calico-etcd.yaml

檢視容器狀態

kubectl  get po -n kube-system

成功執行

NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
calico-kube-controllers-5f6d4b864b-f2ssh   1/1     Running   0          2m54s
calico-node-78wg7                          1/1     Running   0          2m54s
calico-node-8hxxj                          1/1     Running   0          2m54s
calico-node-8t4c9                          1/1     Running   0          2m54s
calico-node-fgwdv                          1/1     Running   0          2m54s
calico-node-jzh8w                          1/1     Running   0          2m54s

目前用的是阿里雲的映象，生產環境需要推薦使用自己的映象倉庫，這樣速度更快

Dashboard&Metrics Server安裝

Metrics Server

在新版的Kubernetes中系統資源的採集均使用Metrics-server，可以通過Metrics採集節點和Pod的記憶體、磁碟、CPU和網路的使用率。

github 地址：https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server

檢視yaml檔案配置

cd metrics-server-0.4.x-kubeadm/

vim comp.yaml

新增了證書，不然可能導致獲取不到度量指標

- --requestheader-client-ca-file=/etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt # change to front-proxy-ca.crt for kubeadm

映象地址也修改為阿里雲

image: registry.cn-beijing.aliyuncs.com/dotbalo/metrics-server:v0.4.1

將Master01節點的front-proxy-ca.crt複製到所有Node節點

scp /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt k8s-node01:/etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt
scp /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt k8s-node02:/etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt

安裝metrics server

cd /root/k8s-ha-install/metrics-server-0.4.x-kubeadm/

kubectl  create -f comp.yaml

檢視狀態

kubectl  top node

顯示CPU狀態，記憶體使用量

NAME           CPU(cores)   CPU%   MEMORY(bytes)   MEMORY%   
k8s-master01   204m         10%    1114Mi          59%       
k8s-master02   128m         6%     1133Mi          60%       
k8s-master03   113m         5%     1056Mi          56%       
k8s-node01     54m          2%     809Mi           43%       
k8s-node02     71m          3%     834Mi           44%

Dashboard部署

Dashboard用於展示叢集中的各類資源，同時也可以通過Dashboard實時檢視Pod的日誌和在容器中執行一些命令等。

github 地址：https://github.com/kubernetes/dashboard

安裝指定版本dashboard

檢視yaml檔案配置

cd /root/k8s-ha-install/dashboard/

grep "image" dashboard.yaml

可以看到只修改了映象地址

image: registry.cn-beijing.aliyuncs.com/dotbalo/dashboard:v2.0.4
imagePullPolicy: Always
image: registry.cn-beijing.aliyuncs.com/dotbalo/metrics-scraper:v1.0.4

注意：所有的映象包括caclico, coredns, etcd等等都要放到自己公司內部的映象倉庫，這樣釋出、更新、故障恢復的速度更快

安裝

kubectl  create -f .

安裝最新版

如果需要訪問最新版本可以訪問官方github獲取連線，但是沒必要安裝最新

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.0.3/aio/deploy/recommended.yaml

建立管理員使用者vim admin.yaml

apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: admin-user
  namespace: kube-system
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding 
metadata: 
  name: admin-user
  annotations:
    rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate: "true"
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: admin-user
  namespace: kube-system

應用

kubectl apply -f admin.yaml -n kube-system

登入dashboard

在谷歌瀏覽器（Chrome）啟動檔案中加入啟動引數，用於解決無法訪問Dashboard的問題

--test-type --ignore-certificate-errors

右鍵--屬性--快捷方式--目標

"C:\Program Files\Google\Chrome\Application\chrome.exe" --test-type --ignore-certificate-errors

更改dashboard的svc為NodePort：

kubectl edit svc kubernetes-dashboard -n kubernetes-dashboard

將ClusterIP更改為NodePort（如果已經為NodePort忽略此步驟）

檢視埠號：

kubectl get svc kubernetes-dashboard -n kubernetes-dashboard

埠號為10.99.156.65

NAME                   TYPE       CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)         AGE
kubernetes-dashboard   NodePort   10.99.156.65   <none>        443:32272/TCP   9m58s

檢視容器是否啟動完成

kubectl get po -A

根據自己的例項埠號，通過任意安裝了kube-proxy的宿主機或者VIP的IP+埠即可訪問到dashboard：

訪問Dashboard：https://192.168.232.236:32272（請更改32272為自己的埠），選擇登入方式為令牌（即token方式）

也可以通過宿主機的ip訪問：https://192.168.232.128:32272

檢視埠占用

netstat -lntp

佔用情況

Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State       PID/Program name          
tcp        0      0 0.0.0.0:32272           0.0.0.0:*               LISTEN      31552/kube-proxy

可以看到 NodePort 所做的事情就是在宿主機上啟動一個埠號 32272，這個埠號會對應到 dashboard，每一臺伺服器都會啟動這個埠，都可以訪問到 dashboard

https://192.168.232.129:32272

https://192.168.232.130:32272

https://192.168.232.131:32272

https://192.168.232.132:32272

檢視token值：

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

得到token值：

token:      eyJhbGciOiJSUzI1NiIsImtpZCI6IkxReUpVOGk4b0FrUUlLVDgyb1hTb0U1Uzg4cHZYRzBMRXJqOERHRDJMQ0EifQ.eyJpc3MiOiJrdWJlcm5ldGVzL3NlcnZpY2VhY2NvdW50Iiwia3ViZXJuZXRlcy5pby9zZXJ2aWNlYWNjb3VudC9uYW1lc3BhY2UiOiJrdWJlLXN5c3RlbSIsImt1YmVybmV0ZXMuaW8vc2VydmljZWFjY291bnQvc2VjcmV0Lm5hbWUiOiJhZG1pbi11c2VyLXRva2VuLXJ2bW1oIiwia3ViZXJuZXRlcy5pby9zZXJ2aWNlYWNjb3VudC9zZXJ2aWNlLWFjY291bnQubmFtZSI6ImFkbWluLXVzZXIiLCJrdWJlcm5ldGVzLmlvL3NlcnZpY2VhY2NvdW50L3NlcnZpY2UtYWNjb3VudC51aWQiOiIxMDkwNTc5MS1mMmJmLTRlMmQtYjJiNy1hYTRlNjU5YTM1MjQiLCJzdWIiOiJzeXN0ZW06c2VydmljZWFjY291bnQ6a3ViZS1zeXN0ZW06YWRtaW4tdXNlciJ9.UEayfCEyeAx-wrguqqyZIKTr1O9OzFyksowng6J54BhdonBhF3JEcbJlykjRfP4DZzpniorWdwE6AhuE-VQ8xiyKcMEl8mnnovHM3T65v1DsD3KSdfFnbdFXLyEnA7zeS7-7oh7-fQkEHcPvEWJGO7OJq3aVVxxVqgvecuxkC0v43Bp3yVlZZ94bmRpy3VeEtAJ1KYgDH33oSOzBqRJ5GOWqCicepQFlwsrERu8slwa1yazu7upcR7mn2H-bXZxZY09HPG3gM0xypfULhdV8xd7ZI1wovm29na_PjcPB8w3b3tMbqF8ee5BKQdZGORZWYdAZhActT33rYqhZs_1ieg

將token值輸入到令牌後，單擊登入即可訪問Dashboard

切換 namespace 到 kube-system

一些必須的配置更改

將Kube-proxy改為ipvs模式，因為在初始化叢集的時候註釋了ipvs配置，所以需要自行修改一下：

在master01節點執行

kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system

搜尋定位到mode

/mode 回車

修改為 ipvs

mode: “ipvs”

儲存退出：shift + z + z

更新 Kube-Proxy 的 Pod：

kubectl patch daemonset kube-proxy -p "{\"spec\":{\"template\":{\"metadata\":{\"annotations\":{\"date\":\"`date +'%s'`\"}}}}}" -n kube-system

檢視 pod 滾動更新

kubectl get po -n kube-system -owide

可以看到新起的是在 master03

NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP                NODE           NOMINATED NODE   READINESS GATES
kube-proxy-47pww                           1/1     Running   0          2m33s   192.168.232.129   k8s-master02   <none>           <none>
kube-proxy-4mlnm                           1/1     Running   0          2m21s   192.168.232.128   k8s-master01   <none>           <none>
kube-proxy-6h8mx                           1/1     Running   0          2m8s    192.168.232.132   k8s-node02     <none>           <none>
kube-proxy-6p7hg                           1/1     Running   0          2m12s   192.168.232.131   k8s-node01     <none>           <none>
kube-proxy-fzgws                           1/1     Running   0          118s    192.168.232.130   k8s-master03   <none>           <none>

在 master03 驗證 Kube-Proxy 模式，接著可以在所有伺服器驗證一下

curl 127.0.0.1:10249/proxyMode

注意事項

kubeadm安裝的叢集，證書有效期預設是一年。master節點的kube-apiserver、kube-scheduler、kube-controller-manager、etcd都是以容器執行的。可以通過kubectl get po -n kube-system檢視。

啟動和二進位制的區別：

kubelet的配置檔案在/etc/sysconfig/kubelet和/var/lib/kubelet/config.yaml，修改後需要重啟kubelet程式

其他元件的配置檔案在/etc/kubernetes/manifests目錄下，比如kube-apiserver.yaml，該yaml檔案更改後，kubelet會自動重新整理配置，也就是會重啟pod。不能再次建立該檔案

kube-proxy的配置在kube-system名稱空間下的configmap中，可以通過

kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system

進行更改，更改完成後，可以通過patch重啟kube-proxy

kubectl patch daemonset kube-proxy -p "{\"spec\":{\"template\":{\"metadata\":{\"annotations\":{\"date\":\"`date +'%s'`\"}}}}}" -n kube-system

Kubeadm安裝後，master節點預設不允許部署pod，會佔用資源，在學習過程中可以通過以下方式開啟：

檢視Taints：

kubectl  describe node -l node-role.kubernetes.io/master=  | grep Taints

可以看到三個汙點

Taints:             node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule
Taints:             node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule
Taints:             node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule

刪除Taint：

kubectl  taint node  -l node-role.kubernetes.io/master node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule-

檢視Taints：

kubectl  describe node -l node-role.kubernetes.io/master=  | grep Taints

可以看到三個汙點

Taints:             <none>
Taints:             <none>
Taints:             <none>

課程連結（私信我領取專屬福利）

http://www.kubeasy.com/

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