生产环境部署K8s的2种方式

kubeadm

Kubeadm是一个工具，提供kubeadm init和kubeadm join，用于快速部署Kubernetes集群。

部署地址：https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/

二进制

推荐，从官方下载发行版的二进制包，手动部署每个组件，组成Kubernetes集群。

下载地址：https://github.com/kubernetes/kubernetes/releases

服务器硬件配置推荐

使用kubeadm快速部署一个K8s集群

192.168.0.11/24 192.168.0.12/24 192.168.0.13/24
k8s-master k8s-node1 k8s-node2

kubeadm是官方社区推出的一个用于快速部署kubernetes集群的工具。

这个工具能通过两条指令完成一个kubernetes集群的部署：

# 创建一个 Master 节点
$ kubeadm init
# 将一个 Node 节点加入到当前集群中
$ kubeadm join <Master节点的IP和端口 >

master：kube-apiserver、scheduler、controller-manager、etcd

node：kubelet（非容器化）、kube-proxy

kubeadm不单纯是简化部署k8s集群，采用了容器化方式部署k8s组件。

1. 安装要求

在开始之前，部署Kubernetes集群机器需要满足以下几个条件：

  • 一台或多台机器，操作系统 CentOS7.x-86_x64

  • 硬件配置：2GB或更多RAM，2个CPU或更多CPU，硬盘30GB或更多

  • 集群中所有机器之间网络互通

  • 可以访问外网，需要拉取镜像

  • 禁止swap分区

2. 准备环境

关闭防火墙：

$ systemctl stop firewalld
$ systemctl disable firewalld

关闭selinux：

$ sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config  # 永久
$ setenforce 0  # 临时

关闭swap：

$ swapoff -a  # 临时
$ vim /etc/fstab  # 永久

设置主机名：

$ hostnamectl set-hostname <hostname>

在master添加hosts：

$ cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.0.11 k8s-master
192.168.0.12 k8s-node1
192.168.0.13 k8s-node2
EOF

将桥接的IPv4流量传递到iptables的链：

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

时间同步：

$ yum install ntpdate -y
$ ntpdate time.windows.com

3. 安装Docker/kubeadm/kubelet【所有节点】

Kubernetes默认CRI（容器运行时）为Docker，因此先安装Docker。

3.1 安装Docker

$ wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
$ yum -y install docker-ce
$ systemctl enable docker && systemctl start docker

配置镜像下载加速器：

$ cat > /etc/docker/daemon.json << EOF
{
  "registry-mirrors": ["https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
$ systemctl restart docker
$ docker info

3.2 添加阿里云YUM软件源

$ cat > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo << EOF
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF

3.3 安装kubeadm，kubelet和kubectl

由于版本更新频繁，这里指定版本号部署：

$ yum install -y kubelet-1.19.0 kubeadm-1.19.0 kubectl-1.19.0
$ systemctl enable kubelet

4. 部署Kubernetes Master

https://kubernetes.io/zh/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm-init/#config-file

https://kubernetes.io/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/create-cluster-kubeadm/#initializing-your-control-plane-node

在192.168.0.11（Master）执行。

$ kubeadm init \	
  --apiserver-advertise-address=192.168.0.11 \
  --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
  --kubernetes-version v1.19.0 \
  --service-cidr=10.96.0.0/12 \
  --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
  --ignore-preflight-errors=all

  • –apiserver-advertise-address 集群通告地址

  • –image-repository 由于默认拉取镜像地址k8s.gcr.io国内无法访问，这里指定阿里云镜像仓库地址

  • –kubernetes-version K8s版本，与上面安装的一致

  • –service-cidr 集群内部虚拟网络，Pod统一访问入口

  • –pod-network-cidr Pod网络，，与下面部署的CNI网络组件yaml中保持一致

kubeadm init初始化工作：

1、[preflight] 环境检查和拉取镜像 kubeadm config /images pull

2、[certs] 生成k8s证书和etcd证书 /etc/kubernetes/pki

3、[kubeconfig] 生成kubeconfig文件

4、[kubelet-start] 生成kubelet配置文件

5、[control-plane] 部署管理节点组件，用镜像启动容器 kubectl get pods -n kube-system

6、[etcd] 部署etcd数据库，用镜像启动容器

7、[upload-config] [kubelet] [upload-certs] 上传配置文件到k8s中

8、[mark-control-plane] 给管理节点添加一个标签 node-role.kubernetes.io/master=‘’，再添加一个污点[node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule]

9、[bootstrap-token] 自动为kubelet颁发证书

10、[addons] 部署插件，CoreDNS、kube-proxy

或者使用配置文件引导：

$ vi kubeadm.conf
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.18.0
imageRepository: registry.aliyuncs.com/google_containers 
networking:
  podSubnet: 10.244.0.0/16 
  serviceSubnet: 10.96.0.0/12 
  
$ kubeadm init --config kubeadm.conf --ignore-preflight-errors=all

拷贝kubectl使用的连接k8s认证文件到默认路径：

mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
$ kubectl get nodes
NAME         STATUS   ROLES    AGE   VERSION
k8s-master   Ready    master   2m   v1.18.0

5. 加入Kubernetes Node

在192.168.0.11/12（Node）执行。

向集群添加新节点，执行在kubeadm init输出的kubeadm join命令：

kubeadm join 192.168.0.11:6443 --token dq52g0.m44tucwrwwyieklo \
  --discovery-token-ca-cert-hash sha256:0f9df6b112b8bd2ca31c6ccfa777ab057158774bd68990e84393b50e0f181572

默认token有效期为24小时，当过期之后，该token就不可用了。这时就需要重新创建token，操作如下：

$ kubeadm token create
$ kubeadm token list
$ openssl x509 -pubkey -in /etc/kubernetes/pki/ca.crt | openssl rsa -pubin -outform der 2>/dev/null | openssl dgst -sha256 -hex | sed 's/^.* //'
63bca849e0e01691ae14eab449570284f0c3ddeea590f8da988c07fe2729e924

$ kubeadm join 192.168.0.11:6443 --token nuja6n.o3jrhsffiqs9swnu --discovery-token-ca-cert-hash sha256:63bca849e0e01691ae14eab449570284f0c3ddeea590f8da988c07fe2729e924

或者直接命令快捷生成：kubeadm token create --print-join-command

https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm-join/

6. 部署容器网络（CNI）

https://kubernetes.io/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/create-cluster-kubeadm/#pod-network

注意：只需要部署下面其中一个，推荐Calico。

Calico是一个纯三层的数据中心网络方案，Calico支持广泛的平台，包括Kubernetes、OpenStack等。

Calico 在每一个计算节点利用 Linux Kernel 实现了一个高效的虚拟路由器（ vRouter） 来负责数据转发，而每个 vRouter 通过 BGP 协议负责把自己上运行的 workload 的路由信息向整个 Calico 网络内传播。

此外，Calico 项目还实现了 Kubernetes 网络策略，提供ACL功能。

https://docs.projectcalico.org/getting-started/kubernetes/quickstart

$ wget https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml

下载完后还需要修改里面定义Pod网络（CALICO_IPV4POOL_CIDR），与前面kubeadm init指定的一样

修改完后应用清单：

$ kubectl apply -f calico.yaml
$ kubectl get pods -n kube-system

7. 测试kubernetes集群

  • 验证Pod工作

  • 验证Pod网络通信

  • 验证DNS解析

在Kubernetes集群中创建一个pod，验证是否正常运行：

$ kubectl create deployment nginx --image=nginx
$ kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort
$ kubectl get pod,svc

访问地址：http://NodeIP:Port

8. 部署 Dashboard

$ wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.0.3/aio/deploy/recommended.yaml

默认Dashboard只能集群内部访问，修改Service为NodePort类型，暴露到外部：

$ vi recommended.yaml
...
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  ports:
    - port: 443
      targetPort: 8443
      nodePort: 30001
  selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  type: NodePort
...
$ kubectl apply -f recommended.yaml
$ kubectl get pods -n kubernetes-dashboard
NAME                                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
dashboard-metrics-scraper-6b4884c9d5-gl8nr   1/1     Running   0          13m
kubernetes-dashboard-7f99b75bf4-89cds        1/1     Running   0          13m

访问地址：https://NodeIP:30001

创建service account并绑定默认cluster-admin管理员集群角色：

# 创建用户
$ kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kube-system
# 用户授权
$ kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard-admin
# 获取用户Token
$ kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk '/dashboard-admin/{print $1}')

使用输出的token登录Dashboard。

K8s CNI网络模型

K8s是一个扁平化网络。

即所有部署的网络组件都必须满足如下要求：

  • 一个Pod一个IP

  • 所有的 Pod 可以与任何其他 Pod 直接通信

  • 所有节点可以与所有 Pod 直接通信

  • Pod 内部获取到的 IP 地址与其他 Pod 或节点与其通信时的 IP 地址是同一个

主流网络组件有：Flannel、Calico等

查看集群状态

查看master组件状态：

kubectl get cs

查看node状态：

kubectl get node

查看Apiserver代理的URL：

kubectl cluster-info

查看集群详细信息：

kubectl cluster-info dump

查看资源信息：

kubectl describe <资源> <名称>