基于v1.10.4版本手动搭建高可用kubernetes 集群

作者: Anson前行 | 来源:发表于2018-08-14 17:56 被阅读934次

1. 组件版本和配置策略

组件版本：

Kubernetes 1.10.4
Docker 18.03.1-ce
Etcd 3.3.7
Flanneld 0.10.0

插件：

Coredns
Dashboard
Heapster (influxdb、grafana)
Metrics-Server
EFK (elasticsearch、fluentd、kibana)

镜像仓库：

docker registry

主要配置策略：

kube-apiserver：

使用 keepalived 和 haproxy 实现 3 节点高可用；
关闭非安全端口 8080 和匿名访问；
在安全端口 6443 接收 https 请求；
严格的认证和授权策略 (x509、token、RBAC)；
开启 bootstrap token 认证，支持 kubelet TLS bootstrapping；
使用 https 访问 kubelet、etcd，加密通信；

kube-controller-manager：

3 节点高可用；
关闭非安全端口，在安全端口 10252 接收 https 请求；
使用 kubeconfig 访问 apiserver 的安全端口；
自动 approve kubelet 证书签名请求 (CSR)，证书过期后自动轮转；
各 controller 使用自己的 ServiceAccount 访问 apiserver；

kube-scheduler：

3 节点高可用；
使用 kubeconfig 访问 apiserver 的安全端口；

kubelet：

使用 kubeadm 动态创建 bootstrap token，而不是在 apiserver 中静态配置；
使用 TLS bootstrap 机制自动生成 client 和 server 证书，过期后自动轮转；
在 KubeletConfiguration 类型的 JSON 文件配置主要参数；
关闭只读端口，在安全端口 10250 接收 https 请求，对请求进行认证和授权，拒绝匿名访非授权访问；
使用 kubeconfig 访问 apiserver 的安全端口；

kube-proxy：

使用 kubeconfig 访问 apiserver 的安全端口；
在 KubeProxyConfiguration 类型的 JSON 文件配置主要参数；
使用 ipvs 代理模式；

集群插件：

DNS：使用功能、性能更好的 coredns；
Dashboard：支持登录认证；
Metric：heapster、metrics-server，使用 https 访问 kubelet 安全端口；
Log：Elasticsearch、Fluend、Kibana；
Registry 镜像库：docker-registry、harbor；

2. 环境准备

集群机器：
本文档中的 etcd 集群、master 节点、worker 节点均使用这三台机器。

kube-node1：192.168.16.237
kube-node2：192.168.16.238
kube-node3：192.168.16.239
uname -r： 4.17.12-1.el7.elrepo.x86_64
设置永久主机名称，然后重新登录:

$ sudo hostnamectl set-hostname kube-node1 # 将 kube-node1 替换为当前主机名

设置的主机名保存在 /etc/hostname 文件中；

修改每台机器的 /etc/hosts 文件，添加主机名和 IP 的对应关系：

$ grep kube-node /etc/hosts
192.168.16.237 kube-node1   kube-node1
192.168.16.238 kube-node2   kube-node2
192.168.16.239 kube-node3   kube-node3

添加 k8s 和 docker 账户

在每台机器上添加 k8s 账户，可以无密码 sudo：

$ sudo useradd -m k8s
$ sudo sh -c 'echo 123456 | passwd k8s --stdin' # 为 k8s 账户设置密码
$ sudo visudo
$ sudo grep '%wheel.*NOPASSWD: ALL' /etc/sudoers
   %wheel   ALL=(ALL)   NOPASSWD: ALL
$ sudo gpasswd -a k8s wheel

在每台机器上添加 docker 账户，将 k8s 账户添加到 docker 组中，同时配置 dockerd 参数：

$ sudo useradd -m docker
$ sudo gpasswd -a k8s docker
$ sudo mkdir -p  /etc/docker/
$ cat /etc/docker/daemon.json
{
    "registry-mirrors": ["https://hub-mirror.c.163.com", "https://docker.mirrors.ustc.edu.cn"],
    "max-concurrent-downloads": 20
}

无密码 ssh 登录其它节点

如果没有特殊指明，本文档的所有操作均在 kube-node1 节点上执行，然后远程分发文件和执行命令。

设置 kube-node1 可以无密码登录所有节点的 k8s 和 root 账户：

[k8s@kube-node1 k8s]$ ssh-keygen -t rsa
[k8s@kube-node1 k8s]$ ssh-copy-id root@kube-node1
[k8s@kube-node1 k8s]$ ssh-copy-id root@kube-node2
[k8s@kube-node1 k8s]$ ssh-copy-id root@kube-node3

[k8s@kube-node1 k8s]$ ssh-copy-id k8s@kube-node1
[k8s@kube-node1 k8s]$ ssh-copy-id k8s@kube-node2
[k8s@kube-node1 k8s]$ ssh-copy-id k8s@kube-node3

将可执行文件路径 /opt/k8s/bin 添加到 PATH 变量中

在每台机器上添加环境变量：

$ sudo sh -c "echo 'PATH=/opt/k8s/bin:$PATH:$HOME/bin:$JAVA_HOME/bin' >>/root/.bashrc"
$ echo 'PATH=/opt/k8s/bin:$PATH:$HOME/bin:$JAVA_HOME/bin' >>~/.bashrc

安装依赖包

在每台机器上安装依赖包：

$ sudo yum install -y epel-release
$ sudo yum install -y conntrack ipvsadm ipset jq sysstat curl iptables libseccomp

ipvs 依赖 ipset；

关闭防火墙

在每台机器上关闭防火墙：

$ sudo systemctl stop firewalld
$ sudo systemctl disable firewalld
$ sudo iptables -F && sudo iptables -X && sudo iptables -F -t nat && sudo iptables -X -t nat
$ sudo sudo iptables -P FORWARD ACCEPT

关闭 swap 分区

如果开启了 swap 分区，kubelet 会启动失败(可以通过将参数 --fail-swap-on 设置为 false 来忽略 swap on)，故需要在每台机器上关闭 swap 分区：

$ sudo swapoff -a

为了防止开机自动挂载 swap 分区，可以注释 /etc/fstab 中相应的条目：

$ sudo sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab

关闭 SELinux

关闭 SELinux，否则后续 K8S 挂载目录时可能报错 Permission denied：

$ sudo setenforce 0
$ grep SELINUX /etc/selinux/config 
SELINUX=disabled

修改配置文件，永久生效；

关闭 dnsmasq

linux 系统开启了 dnsmasq 后(如 GUI 环境)，将系统 DNS Server 设置为 127.0.0.1，这会导致 docker 容器无法解析域名，需要关闭它：

$ sudo service dnsmasq stop
$ sudo systemctl disable dnsmasq

设置系统参数

$ cat > kubernetes.conf <<EOF
net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1
net.ipv4.ip_forward=1
vm.swappiness=0
vm.overcommit_memory=1
vm.panic_on_oom=0
fs.inotify.max_user_watches=89100
EOF
$ sudo cp kubernetes.conf  /etc/sysctl.d/kubernetes.conf
$ sudo sysctl -p /etc/sysctl.d/kubernetes.conf
$ sudo mount -t cgroup -o cpu,cpuacct none /sys/fs/cgroup/cpu,cpuacct

加载内核模块

$ sudo modprobe br_netfilter
$ sudo modprobe ip_vs

设置系统时区

$ # 调整系统 TimeZone
$ sudo timedatectl set-timezone Asia/Shanghai

$ # 将当前的 UTC 时间写入硬件时钟
$ sudo timedatectl set-local-rtc 0

$ # 重启依赖于系统时间的服务
$ sudo systemctl restart rsyslog 
$ sudo systemctl restart crond

创建目录

在每台机器上创建目录：

$ sudo mkdir -p /opt/k8s/bin
$ sudo chown -R k8s /opt/k8s

$ sudo sudo mkdir -p /etc/kubernetes/cert
$ sudo chown -R k8s /etc/kubernetes

$ sudo mkdir -p /etc/etcd/cert
$ sudo chown -R k8s /etc/etcd/cert

$ sudo mkdir -p /var/lib/etcd && chown -R k8s /etc/etcd/cert

检查系统内核和模块是否适合运行 docker (仅适用于 linux 系统)

$ curl https://raw.githubusercontent.com/docker/docker/master/contrib/check-config.sh > check-config.sh
$ bash ./check-config.sh

集群环境变量

后续的部署步骤将使用下面定义的全局环境变量，请根据自己的机器、网络情况修改：

#!/usr/bin/bash

# 生成 EncryptionConfig 所需的加密 key
ENCRYPTION_KEY=$(head -c 32 /dev/urandom | base64)

# 最好使用 当前未用的网段 来定义服务网段和 Pod 网段

# 服务网段，部署前路由不可达，部署后集群内路由可达(kube-proxy 和 ipvs 保证)
SERVICE_CIDR="10.254.0.0/16"

# Pod 网段，建议 /16 段地址，部署前路由不可达，部署后集群内路由可达(flanneld 保证)
CLUSTER_CIDR="172.30.0.0/16"

# 服务端口范围 (NodePort Range)
export NODE_PORT_RANGE="8400-9000"

# 集群各机器 IP 数组
export NODE_IPS=(192.168.16.237 192.168.16.238 192.168.16.239)

# 集群各 IP 对应的 主机名数组
export NODE_NAMES=(kube-node1 kube-node2 kube-node3)

# kube-apiserver 的 VIP（HA 组件 keepalived 发布的 IP）
export MASTER_VIP=192.168.16.240

# kube-apiserver VIP 地址（HA 组件 haproxy 监听 8443 端口）
export KUBE_APISERVER="https://${MASTER_VIP}:8443"

# HA 节点，VIP 所在的网络接口名称
export VIP_IF="eth0"

# etcd 集群服务地址列表
export ETCD_ENDPOINTS="https://192.168.16.267:2379,https://192.168.16.238:2379,https://192.168.16.239:2379"

# etcd 集群间通信的 IP 和端口
export ETCD_NODES="kube-node1=https://192.168.16.237:2380,kube-node2=https://192.168.16.238:2380,kube-node3=https://192.168.16.239:2380"

# flanneld 网络配置前缀
export FLANNEL_ETCD_PREFIX="/kubernetes/network"

# kubernetes 服务 IP (一般是 SERVICE_CIDR 中第一个IP)
export CLUSTER_KUBERNETES_SVC_IP="10.254.0.1"

# 集群 DNS 服务 IP (从 SERVICE_CIDR 中预分配)
export CLUSTER_DNS_SVC_IP="10.254.0.2"

# 集群 DNS 域名
export CLUSTER_DNS_DOMAIN="cluster.local."

# 将二进制目录 /opt/k8s/bin 加到 PATH 中
export PATH=/opt/k8s/bin:$PATH

打包后的变量定义见 environment.sh，后续部署时会提示导入该脚本；

分发集群环境变量定义脚本

把全局变量定义脚本拷贝到所有节点的 /opt/k8s/bin 目录：

source environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp environment.sh k8s@${node_ip}:/opt/k8s/bin/
    ssh k8s@${node_ip} "chmod +x /opt/k8s/bin/*"
  done

3. 创建 CA 证书和秘钥

为确保安全，kubernetes 系统各组件需要使用 x509 证书对通信进行加密和认证。

CA (Certificate Authority) 是自签名的根证书，用来签名后续创建的其它证书。

本文档使用 CloudFlare 的 PKI 工具集 cfssl 创建所有证书。

安装 cfssl 工具集

sudo mkdir -p /opt/k8s/cert && sudo chown -R k8s /opt/k8s && cd /opt/k8s
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
mv cfssl_linux-amd64 /opt/k8s/bin/cfssl

wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
mv cfssljson_linux-amd64 /opt/k8s/bin/cfssljson

wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64
mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /opt/k8s/bin/cfssl-certinfo

chmod +x /opt/k8s/bin/*
export PATH=/opt/k8s/bin:$PATH

创建根证书 (CA)

CA 证书是集群所有节点共享的，只需要创建一个 CA 证书，后续创建的所有证书都由它签名。

创建配置文件

CA 配置文件用于配置根证书的使用场景 (profile) 和具体参数 (usage，过期时间、服务端认证、客户端认证、加密等)，后续在签名其它证书时需要指定特定场景。

cat > ca-config.json <<EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "kubernetes": {
        "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ],
        "expiry": "87600h"
      }
    }
  }
}
EOF

signing：表示该证书可用于签名其它证书，生成的 ca.pem 证书中 CA=TRUE；
server auth：表示 client 可以用该该证书对 server 提供的证书进行验证；
client auth：表示 server 可以用该该证书对 client 提供的证书进行验证；

创建证书签名请求文件

cat > ca-csr.json <<EOF
{
  "CN": "kubernetes",
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "4Paradigm"
    }
  ]
}
EOF

CN：Common Name，kube-apiserver 从证书中提取该字段作为请求的用户名 (User Name)，浏览器使用该字段验证网站是否合法；
O：Organization，kube-apiserver 从证书中提取该字段作为请求用户所属的组 (Group)；
kube-apiserver 将提取的 User、Group 作为 RBAC 授权的用户标识；

生成 CA 证书和私钥

cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca
ls ca*

分发证书文件

将生成的 CA 证书、秘钥文件、配置文件拷贝到所有节点的 /etc/kubernetes/cert 目录下：

source /opt/k8s/bin/environment.sh # 导入 NODE_IPS 环境变量
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "mkdir -p /etc/kubernetes/cert && chown -R k8s /etc/kubernetes"
    scp ca*.pem ca-config.json k8s@${node_ip}:/etc/kubernetes/cert
  done

k8s 账户需要有读写 /etc/kubernetes 目录及其子目录文件的权限；

4.部署 kubectl 命令行工具

kubectl 是 kubernetes 集群的命令行管理工具，本文档介绍安装和配置它的步骤。

kubectl 默认从 ~/.kube/config 文件读取 kube-apiserver 地址、证书、用户名等信息，如果没有配置，执行 kubectl 命令时可能会出错：

$ kubectl get pods
The connection to the server localhost:8080 was refused - did you specify the right host or port?

本文档只需要部署一次，生成的 kubeconfig 文件与机器无关。

下载和分发 kubectl 二进制文件

下载和解压：

wget https://dl.k8s.io/v1.10.4/kubernetes-client-linux-amd64.tar.gz
tar -xzvf kubernetes-client-linux-amd64.tar.gz

分发到所有使用 kubectl 的节点：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp kubernetes/client/bin/kubectl k8s@${node_ip}:/opt/k8s/bin/
    ssh k8s@${node_ip} "chmod +x /opt/k8s/bin/*"
  done

创建 admin 证书和私钥

kubectl 与 apiserver https 安全端口通信，apiserver 对提供的证书进行认证和授权。

kubectl 作为集群的管理工具，需要被授予最高权限。这里创建具有最高权限的 admin 证书。

创建证书签名请求：

cat > admin-csr.json <<EOF
{
  "CN": "admin",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "system:masters",
      "OU": "4Paradigm"
    }
  ]
}
EOF

O 为 system:masters，kube-apiserver 收到该证书后将请求的 Group 设置为 system:masters；
预定义的 ClusterRoleBinding cluster-admin 将 Group system:masters 与 Role cluster-admin 绑定，该 Role 授予所有 API的权限；
该证书只会被 kubectl 当做 client 证书使用，所以 hosts 字段为空；

生成证书和私钥：

cfssl gencert -ca=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
  -ca-key=/etc/kubernetes/cert/ca-key.pem \
  -config=/etc/kubernetes/cert/ca-config.json \
  -profile=kubernetes admin-csr.json | cfssljson -bare admin
ls admin*

创建 kubeconfig 文件

kubeconfig 为 kubectl 的配置文件，包含访问 apiserver 的所有信息，如 apiserver 地址、CA 证书和自身使用的证书；

source /opt/k8s/bin/environment.sh
# 设置集群参数
kubectl config set-cluster kubernetes \
  --certificate-authority=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
  --embed-certs=true \
  --server=${KUBE_APISERVER} \
  --kubeconfig=kubectl.kubeconfig

# 设置客户端认证参数
kubectl config set-credentials admin \
  --client-certificate=admin.pem \
  --client-key=admin-key.pem \
  --embed-certs=true \
  --kubeconfig=kubectl.kubeconfig

# 设置上下文参数
kubectl config set-context kubernetes \
  --cluster=kubernetes \
  --user=admin \
  --kubeconfig=kubectl.kubeconfig

# 设置默认上下文
kubectl config use-context kubernetes --kubeconfig=kubectl.kubeconfig

--certificate-authority：验证 kube-apiserver 证书的根证书；
--client-certificate、--client-key：刚生成的 admin 证书和私钥，连接 kube-apiserver 时使用；
--embed-certs=true：将 ca.pem 和 admin.pem 证书内容嵌入到生成的 kubectl.kubeconfig 文件中(不加时，写入的是证书文件路径)；

分发 kubeconfig 文件

分发到所有使用 kubectl 命令的节点：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh k8s@${node_ip} "mkdir -p ~/.kube"
    scp kubectl.kubeconfig k8s@${node_ip}:~/.kube/config
    ssh root@${node_ip} "mkdir -p ~/.kube"
    scp kubectl.kubeconfig root@${node_ip}:~/.kube/config
  done

保存到用户的 ~/.kube/config 文件；

5.部署 etcd 集群

etcd 是基于 Raft 的分布式 key-value 存储系统，由 CoreOS 开发，常用于服务发现、共享配置以及并发控制（如 leader 选举、分布式锁等）。kubernetes 使用 etcd 存储所有运行数据。

本文档介绍部署一个三节点高可用 etcd 集群的步骤：

下载和分发 etcd 二进制文件；
创建 etcd 集群各节点的 x509 证书，用于加密客户端(如 etcdctl) 与 etcd 集群、etcd 集群之间的数据流；
创建 etcd 的 systemd unit 文件，配置服务参数；
检查集群工作状态；

etcd 集群各节点的名称和 IP 如下：

kube-node1：192.168.16.237
kube-node2：192.168.16.238
kube-node3：192.168.16.239

下载和分发 etcd 二进制文件

到 https://github.com/coreos/etcd/releases 页面下载最新版本的发布包：

wget https://github.com/coreos/etcd/releases/download/v3.3.7/etcd-v3.3.7-linux-amd64.tar.gz
tar -xvf etcd-v3.3.7-linux-amd64.tar.gz

分发二进制文件到集群所有节点：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp etcd-v3.3.7-linux-amd64/etcd* k8s@${node_ip}:/opt/k8s/bin
    ssh k8s@${node_ip} "chmod +x /opt/k8s/bin/*"
  done

创建 etcd 证书和私钥

创建证书签名请求：

cat > etcd-csr.json <<EOF
{
  "CN": "etcd",
  "hosts": [
    "127.0.0.1",
    "192.168.16.237",
    "192.168.16.238",
    "192.168.16.239"
  ],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "4Paradigm"
    }
  ]
}
EOF

hosts 字段指定授权使用该证书的 etcd 节点 IP 或域名列表，这里将 etcd 集群的三个节点 IP 都列在其中；

生成证书和私钥：

cfssl gencert -ca=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
    -ca-key=/etc/kubernetes/cert/ca-key.pem \
    -config=/etc/kubernetes/cert/ca-config.json \
    -profile=kubernetes etcd-csr.json | cfssljson -bare etcd
ls etcd*

分发生成的证书和私钥到各 etcd 节点：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "mkdir -p /etc/etcd/cert && chown -R k8s /etc/etcd/cert"
    scp etcd*.pem k8s@${node_ip}:/etc/etcd/cert/
  done

创建 etcd 的 systemd unit 模板文件

source /opt/k8s/bin/environment.sh
cat > etcd.service.template <<EOF
[Unit]
Description=Etcd Server
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target
Documentation=https://github.com/coreos

[Service]
User=k8s
Type=notify
WorkingDirectory=/var/lib/etcd/
ExecStart=/opt/k8s/bin/etcd \\
  --data-dir=/var/lib/etcd \\
  --name=##NODE_NAME## \\
  --cert-file=/etc/etcd/cert/etcd.pem \\
  --key-file=/etc/etcd/cert/etcd-key.pem \\
  --trusted-ca-file=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \\
  --peer-cert-file=/etc/etcd/cert/etcd.pem \\
  --peer-key-file=/etc/etcd/cert/etcd-key.pem \\
  --peer-trusted-ca-file=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \\
  --peer-client-cert-auth \\
  --client-cert-auth \\
  --listen-peer-urls=https://##NODE_IP##:2380 \\
  --initial-advertise-peer-urls=https://##NODE_IP##:2380 \\
  --listen-client-urls=https://##NODE_IP##:2379,http://127.0.0.1:2379 \\
  --advertise-client-urls=https://##NODE_IP##:2379 \\
  --initial-cluster-token=etcd-cluster-0 \\
  --initial-cluster=${ETCD_NODES} \\
  --initial-cluster-state=new
Restart=on-failure
RestartSec=5
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

User：指定以 k8s 账户运行；
WorkingDirectory、--data-dir：指定工作目录和数据目录为 /var/lib/etcd，需在启动服务前创建这个目录；
--name：指定节点名称，当 --initial-cluster-state 值为 new 时，--name 的参数值必须位于 --initial-cluster 列表中；
--cert-file、--key-file：etcd server 与 client 通信时使用的证书和私钥；
--trusted-ca-file：签名 client 证书的 CA 证书，用于验证 client 证书；
--peer-cert-file、--peer-key-file：etcd 与 peer 通信使用的证书和私钥；
--peer-trusted-ca-file：签名 peer 证书的 CA 证书，用于验证 peer 证书；

为各节点创建和分发 etcd systemd unit 文件

替换模板文件中的变量，为各节点创建 systemd unit 文件：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for (( i=0; i < 3; i++ ))
  do
    sed -e "s/##NODE_NAME##/${NODE_NAMES[i]}/" -e "s/##NODE_IP##/${NODE_IPS[i]}/" etcd.service.template > etcd-${NODE_IPS[i]}.service 
  done
ls *.service

NODE_NAMES 和 NODE_IPS 为相同长度的 bash 数组，分别为节点名称和对应的 IP；

分发生成的 systemd unit 文件：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "mkdir -p /var/lib/etcd && chown -R k8s /var/lib/etcd" 
    scp etcd-${node_ip}.service root@${node_ip}:/etc/systemd/system/etcd.service
  done

必须先创建 etcd 数据目录和工作目录;
文件重命名为 etcd.service;

完整 unit 文件见：etcd.service

启动 etcd 服务

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "systemctl daemon-reload && systemctl enable etcd && systemctl restart etcd &"
  done

etcd 进程首次启动时会等待其它节点的 etcd 加入集群，命令 systemctl start etcd 会卡住一段时间，为正常现象。

检查启动结果

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh k8s@${node_ip} "systemctl status etcd|grep Active"
  done

确保状态为 active (running)，否则查看日志，确认原因：

$ journalctl -u etcd

验证服务状态

部署完 etcd 集群后，在任一 etc 节点上执行如下命令：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ETCDCTL_API=3 /opt/k8s/bin/etcdctl \
    --endpoints=https://${node_ip}:2379 \
    --cacert=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
    --cert=/etc/etcd/cert/etcd.pem \
    --key=/etc/etcd/cert/etcd-key.pem endpoint health
  done

预期输出：

https://192.168.16.237:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 2.192932ms
https://192.168.16.238:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 3.546896ms
https://192.168.16.239:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 3.013667ms

输出均为 healthy 时表示集群服务正常。

6.# 部署 flannel 网络

kubernetes 要求集群内各节点(包括 master 节点)能通过 Pod 网段互联互通。flannel 使用 vxlan 技术为各节点创建一个可以互通的 Pod 网络。

flaneel 第一次启动时，从 etcd 获取 Pod 网段信息，为本节点分配一个未使用的 /24 段地址，然后创建 flannedl.1（也可能是其它名称，如 flannel1 等）接口。

flannel 将分配的 Pod 网段信息写入 /run/flannel/docker 文件，docker 后续使用这个文件中的环境变量设置 docker0 网桥。

下载和分发 flanneld 二进制文件

到 https://github.com/coreos/flannel/releases 页面下载最新版本的发布包：

mkdir flannel
wget https://github.com/coreos/flannel/releases/download/v0.10.0/flannel-v0.10.0-linux-amd64.tar.gz
tar -xzvf flannel-v0.10.0-linux-amd64.tar.gz -C flannel

分发 flanneld 二进制文件到集群所有节点：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp  flannel/{flanneld,mk-docker-opts.sh} k8s@${node_ip}:/opt/k8s/bin/
    ssh k8s@${node_ip} "chmod +x /opt/k8s/bin/*"
  done

创建 flannel 证书和私钥

flannel 从 etcd 集群存取网段分配信息，而 etcd 集群启用了双向 x509 证书认证，所以需要为 flanneld 生成证书和私钥。

创建证书签名请求：

cat > flanneld-csr.json <<EOF
{
  "CN": "flanneld",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "4Paradigm"
    }
  ]
}
EOF

该证书只会被 kubectl 当做 client 证书使用，所以 hosts 字段为空；

生成证书和私钥：

cfssl gencert -ca=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
  -ca-key=/etc/kubernetes/cert/ca-key.pem \
  -config=/etc/kubernetes/cert/ca-config.json \
  -profile=kubernetes flanneld-csr.json | cfssljson -bare flanneld
ls flanneld*pem

将生成的证书和私钥分发到所有节点（master 和 worker）：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "mkdir -p /etc/flanneld/cert && chown -R k8s /etc/flanneld"
    scp flanneld*.pem k8s@${node_ip}:/etc/flanneld/cert
  done

向 etcd 写入集群 Pod 网段信息

注意：本步骤只需执行一次。

source /opt/k8s/bin/environment.sh
etcdctl \
  --endpoints=${ETCD_ENDPOINTS} \
  --ca-file=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
  --cert-file=/etc/flanneld/cert/flanneld.pem \
  --key-file=/etc/flanneld/cert/flanneld-key.pem \
  set ${FLANNEL_ETCD_PREFIX}/config '{"Network":"'${CLUSTER_CIDR}'", "SubnetLen": 24, "Backend": {"Type": "vxlan"}}'

flanneld 当前版本 (v0.10.0) 不支持 etcd v3，故使用 etcd v2 API 写入配置 key 和网段数据；
写入的 Pod 网段 ${CLUSTER_CIDR} 必须是 /16 段地址，必须与 kube-controller-manager 的 --cluster-cidr 参数值一致；

创建 flanneld 的 systemd unit 文件

source /opt/k8s/bin/environment.sh
export IFACE=eth0
cat > flanneld.service << EOF
[Unit]
Description=Flanneld overlay address etcd agent
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target
After=etcd.service
Before=docker.service

[Service]
Type=notify
ExecStart=/opt/k8s/bin/flanneld \\
  -etcd-cafile=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \\
  -etcd-certfile=/etc/flanneld/cert/flanneld.pem \\
  -etcd-keyfile=/etc/flanneld/cert/flanneld-key.pem \\
  -etcd-endpoints=${ETCD_ENDPOINTS} \\
  -etcd-prefix=${FLANNEL_ETCD_PREFIX} \\
  -iface=${IFACE}
ExecStartPost=/opt/k8s/bin/mk-docker-opts.sh -k DOCKER_NETWORK_OPTIONS -d /run/flannel/docker
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
RequiredBy=docker.service
EOF

mk-docker-opts.sh 脚本将分配给 flanneld 的 Pod 子网网段信息写入 /run/flannel/docker 文件，后续 docker 启动时使用这个文件中的环境变量配置 docker0 网桥；
flanneld 使用系统缺省路由所在的接口与其它节点通信，对于有多个网络接口（如内网和公网）的节点，可以用 -iface参数指定通信接口，如上面的 eth0 接口;
flanneld 运行时需要 root 权限；

完整 unit 见 flanneld.service

分发 flanneld systemd unit 文件到所有节点

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp flanneld.service root@${node_ip}:/etc/systemd/system/
  done

启动 flanneld 服务

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "systemctl daemon-reload && systemctl enable flanneld && systemctl restart flanneld"
  done

检查启动结果

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh k8s@${node_ip} "systemctl status flanneld|grep Active"
  done

确保状态为 active (running)，否则查看日志，确认原因：

$ journalctl -u flanneld

检查分配给各 flanneld 的 Pod 网段信息

查看集群 Pod 网段(/16)：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
etcdctl \
  --endpoints=${ETCD_ENDPOINTS} \
  --ca-file=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
  --cert-file=/etc/flanneld/cert/flanneld.pem \
  --key-file=/etc/flanneld/cert/flanneld-key.pem \
  get ${FLANNEL_ETCD_PREFIX}/config

输出：

{"Network":"172.30.0.0/16", "SubnetLen": 24, "Backend": {"Type": "vxlan"}}

查看已分配的 Pod 子网段列表(/24):

source /opt/k8s/bin/environment.sh
etcdctl \
  --endpoints=${ETCD_ENDPOINTS} \
  --ca-file=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
  --cert-file=/etc/flanneld/cert/flanneld.pem \
  --key-file=/etc/flanneld/cert/flanneld-key.pem \
  ls ${FLANNEL_ETCD_PREFIX}/subnets

输出：

/kubernetes/network/subnets/172.30.81.0-24
/kubernetes/network/subnets/172.30.29.0-24
/kubernetes/network/subnets/172.30.39.0-24

查看某一 Pod 网段对应的节点 IP 和 flannel 接口地址:

source /opt/k8s/bin/environment.sh
etcdctl \
  --endpoints=${ETCD_ENDPOINTS} \
  --ca-file=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
  --cert-file=/etc/flanneld/cert/flanneld.pem \
  --key-file=/etc/flanneld/cert/flanneld-key.pem \
  get ${FLANNEL_ETCD_PREFIX}/subnets/172.30.81.0-24

输出：

{"PublicIP":"192.168.16.237","BackendType":"vxlan","BackendData":{"VtepMAC":"12:21:93:9e:b1:eb"}}

验证各节点能通过 Pod 网段互通

在各节点上部署 flannel 后，检查是否创建了 flannel 接口(名称可能为 flannel0、flannel.0、flannel.1 等)：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh ${node_ip} "/usr/sbin/ip addr show flannel.1|grep -w inet"
  done

输出：

inet 172.30.81.0/32 scope global flannel.1
inet 172.30.29.0/32 scope global flannel.1
inet 172.30.39.0/32 scope global flannel.1

在各节点上 ping 所有 flannel 接口 IP，确保能通：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh ${node_ip} "ping -c 1 172.30.81.0"
    ssh ${node_ip} "ping -c 1 172.30.29.0"
    ssh ${node_ip} "ping -c 1 172.30.39.0"
  done

7.部署 master 节点

kubernetes master 节点运行如下组件：

kube-apiserver
kube-scheduler
kube-controller-manager

kube-scheduler 和 kube-controller-manager 可以以集群模式运行，通过 leader 选举产生一个工作进程，其它进程处于阻塞模式。

对于 kube-apiserver，可以运行多个实例（本文档是 3 实例），但对其它组件需要提供统一的访问地址，该地址需要高可用。本文档使用 keepalived 和 haproxy 实现 kube-apiserver VIP 高可用和负载均衡。

下载最新版本的二进制文件

从 CHANGELOG页面下载 server tarball 文件。

wget https://dl.k8s.io/v1.10.4/kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
tar -xzvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
cd kubernetes
tar -xzvf  kubernetes-src.tar.gz

将二进制文件拷贝到所有 master 节点：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp server/bin/* k8s@${node_ip}:/opt/k8s/bin/
    ssh k8s@${node_ip} "chmod +x /opt/k8s/bin/*"
  done

8. 部署高可用组件

本文档讲解使用 keepalived 和 haproxy 实现 kube-apiserver 高可用的步骤：

keepalived 提供 kube-apiserver 对外服务的 VIP；
haproxy 监听 VIP，后端连接所有 kube-apiserver 实例，提供健康检查和负载均衡功能；

运行 keepalived 和 haproxy 的节点称为 LB 节点。由于 keepalived 是一主多备运行模式，故至少两个 LB 节点。

本文档复用 master 节点的三台机器，haproxy 监听的端口(8443) 需要与 kube-apiserver 的端口 6443 不同，避免冲突。

keepalived 在运行过程中周期检查本机的 haproxy 进程状态，如果检测到 haproxy 进程异常，则触发重新选主的过程，VIP 将飘移到新选出来的主节点，从而实现 VIP 的高可用。

所有组件（如 kubeclt、apiserver、controller-manager、scheduler 等）都通过 VIP 和 haproxy 监听的 8443 端口访问 kube-apiserver 服务。

安装软件包

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "yum install -y keepalived haproxy"
  done

配置和下发 haproxy 配置文件

haproxy 配置文件：

cat > haproxy.cfg <<EOF
global
    log /dev/log    local0
    log /dev/log    local1 notice
    chroot /var/lib/haproxy
    stats socket /var/run/haproxy-admin.sock mode 660 level admin
    stats timeout 30s
    user haproxy
    group haproxy
    daemon
    nbproc 1

defaults
    log     global
    timeout connect 5000
    timeout client  10m
    timeout server  10m

listen  admin_stats
    bind 0.0.0.0:10080
    mode http
    log 127.0.0.1 local0 err
    stats refresh 30s
    stats uri /status
    stats realm welcome login\ Haproxy
    stats auth admin:123456
    stats hide-version
    stats admin if TRUE

listen kube-master
    bind 0.0.0.0:8443
    mode tcp
    option tcplog
    balance source
    server 192.168.16.237 192.1686.16.237:6443 check inter 2000 fall 2 rise 2 weight 1
    server 192.168.16.238 192.168.16.238:6443 check inter 2000 fall 2 rise 2 weight 1
    server 192.168.16.239 192.168.16.239:6443 check inter 2000 fall 2 rise 2 weight 1
EOF

haproxy 在 10080 端口输出 status 信息；
haproxy 监听所有接口的 8443 端口，该端口与环境变量 ${KUBE_APISERVER} 指定的端口必须一致；
server 字段列出所有 kube-apiserver 监听的 IP 和端口；

下发 haproxy.cfg 到所有 master 节点：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp haproxy.cfg root@${node_ip}:/etc/haproxy
  done

起 haproxy 服务

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "systemctl restart haproxy"
  done

检查 haproxy 服务状态

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "systemctl status haproxy|grep Active"
  done

确保状态为 active (running)，否则查看日志，确认原因：

journalctl -u haproxy

检查 haproxy 是否监听 8443 端口：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "netstat -lnpt|grep haproxy"
  done

确保输出类似于:

tcp        0      0 0.0.0.0:8443            0.0.0.0:*               LISTEN      120583/haproxy

配置和下发 keepalived 配置文件

keepalived 是一主（master）多备（backup）运行模式，故有两种类型的配置文件。master 配置文件只有一份，backup 配置文件视节点数目而定，对于本文档而言，规划如下：

master: 192.168.16.237
backup：192.168.16.238 192.168.16.239

master 配置文件：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
cat  > keepalived-master.conf <<EOF
global_defs {
    router_id lb-master-105
}

vrrp_script check-haproxy {
    script "killall -0 haproxy"
    interval 5
    weight -30
}

vrrp_instance VI-kube-master {
    state MASTER
    priority 120
    dont_track_primary
    interface ${VIP_IF}
    virtual_router_id 68
    advert_int 3
    track_script {
        check-haproxy
    }
    virtual_ipaddress {
        ${MASTER_VIP}
    }
}
EOF

VIP 所在的接口（interface ${VIP_IF}）为 eth0；
使用 killall -0 haproxy 命令检查所在节点的 haproxy 进程是否正常。如果异常则将权重减少（-30）,从而触发重新选主过程；
router_id、virtual_router_id 用于标识属于该 HA 的 keepalived 实例，如果有多套 keepalived HA，则必须各不相同；

backup 配置文件：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
cat  > keepalived-backup.conf <<EOF
global_defs {
    router_id lb-backup-105
}

vrrp_script check-haproxy {
    script "killall -0 haproxy"
    interval 5
    weight -30
}

vrrp_instance VI-kube-master {
    state BACKUP
    priority 110
    dont_track_primary
    interface ${VIP_IF}
    virtual_router_id 68
    advert_int 3
    track_script {
        check-haproxy
    }
    virtual_ipaddress {
        ${MASTER_VIP}
    }
}
EOF

VIP 所在的接口（interface ${VIP_IF}）为 eth0；
使用 killall -0 haproxy 命令检查所在节点的 haproxy 进程是否正常。如果异常则将权重减少（-30）,从而触发重新选主过程；
router_id、virtual_router_id 用于标识属于该 HA 的 keepalived 实例，如果有多套 keepalived HA，则必须各不相同；
priority 的值必须小于 master 的值；

下发 keepalived 配置文件

下发 master 配置文件：

scp keepalived-master.conf root@192.168.16.237:/etc/keepalived/keepalived.conf

下发 backup 配置文件：

scp keepalived-backup.conf root@192.168.16.238:/etc/keepalived/keepalived.conf
scp keepalived-backup.conf root@192.168.16.239:/etc/keepalived/keepalived.conf

起 keepalived 服务

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "systemctl restart keepalived"
  done

检查 keepalived 服务

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "systemctl status keepalived|grep Active"
  done

确保状态为 active (running)，否则查看日志，确认原因：

journalctl -u keepalived

查看 VIP 所在的节点，确保可以 ping 通 VIP：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh ${node_ip} "/usr/sbin/ip addr show ${VIP_IF}"
    ssh ${node_ip} "ping -c 1 ${MASTER_VIP}"
  done

查看 haproxy 状态页面

浏览器访问 ${MASTER_VIP}:10080/status 地址，查看 haproxy 状态页面：

image.png

9.部署 kube-apiserver 组件

本文档讲解使用 keepalived 和 haproxy 部署一个 3 节点高可用 master 集群的步骤，对应的 LB VIP 为环境变量 ${MASTER_VIP}。

准备工作

下载最新版本的二进制文件、安装和配置 flanneld 参考：06-0.部署master节点.md

创建 kubernetes 证书和私钥

创建证书签名请求：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
cat > kubernetes-csr.json <<EOF
{
  "CN": "kubernetes",
  "hosts": [
    "127.0.0.1",
    "192.168.16.237",
    "192.168.16.238",
    "192.168.16.239",
    "${MASTER_VIP}",
    "${CLUSTER_KUBERNETES_SVC_IP}",
    "kubernetes",
    "kubernetes.default",
    "kubernetes.default.svc",
    "kubernetes.default.svc.cluster",
    "kubernetes.default.svc.cluster.local"
  ],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "4Paradigm"
    }
  ]
}
EOF

hosts 字段指定授权使用该证书的 IP 或域名列表，这里列出了 VIP 、apiserver 节点 IP、kubernetes 服务 IP 和域名；
域名最后字符不能是 .(如不能为 kubernetes.default.svc.cluster.local.)，否则解析时失败，提示： x509: cannot parse dnsName "kubernetes.default.svc.cluster.local."；
如果使用非 cluster.local 域名，如 opsnull.com，则需要修改域名列表中的最后两个域名为：kubernetes.default.svc.opsnull、kubernetes.default.svc.opsnull.com
kubernetes 服务 IP 是 apiserver 自动创建的，一般是 --service-cluster-ip-range 参数指定的网段的第一个IP，后续可以通过如下命令获取：
```
$ kubectl get svc kubernetes
NAME         CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   10.254.0.1   <none>        443/TCP   1d
```

生成证书和私钥：

cfssl gencert -ca=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
  -ca-key=/etc/kubernetes/cert/ca-key.pem \
  -config=/etc/kubernetes/cert/ca-config.json \
  -profile=kubernetes kubernetes-csr.json | cfssljson -bare kubernetes
ls kubernetes*pem

将生成的证书和私钥文件拷贝到 master 节点：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "mkdir -p /etc/kubernetes/cert/ && sudo chown -R k8s /etc/kubernetes/cert/"
    scp kubernetes*.pem k8s@${node_ip}:/etc/kubernetes/cert/
  done

k8s 账户可以读写 /etc/kubernetes/cert/ 目录；

创建加密配置文件

source /opt/k8s/bin/environment.sh
cat > encryption-config.yaml <<EOF
kind: EncryptionConfig
apiVersion: v1
resources:
  - resources:
      - secrets
    providers:
      - aescbc:
          keys:
            - name: key1
              secret: ${ENCRYPTION_KEY}
      - identity: {}
EOF

将加密配置文件拷贝到 master 节点的 /etc/kubernetes 目录下：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp encryption-config.yaml root@${node_ip}:/etc/kubernetes/
  done

替换后的 encryption-config.yaml 文件：encryption-config.yaml

创建 kube-apiserver systemd unit 模板文件

source /opt/k8s/bin/environment.sh
cat > kube-apiserver.service.template <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes API Server
Documentation=https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes
After=network.target

[Service]
ExecStart=/opt/k8s/bin/kube-apiserver \\
  --enable-admission-plugins=Initializers,NamespaceLifecycle,NodeRestriction,LimitRanger,ServiceAccount,DefaultStorageClass,ResourceQuota \\
  --anonymous-auth=false \\
  --experimental-encryption-provider-config=/etc/kubernetes/encryption-config.yaml \\
  --advertise-address=##NODE_IP## \\
  --bind-address=##NODE_IP## \\
  --insecure-port=0 \\
  --authorization-mode=Node,RBAC \\
  --runtime-config=api/all \\
  --enable-bootstrap-token-auth \\
  --service-cluster-ip-range=${SERVICE_CIDR} \\
  --service-node-port-range=${NODE_PORT_RANGE} \\
  --tls-cert-file=/etc/kubernetes/cert/kubernetes.pem \\
  --tls-private-key-file=/etc/kubernetes/cert/kubernetes-key.pem \\
  --client-ca-file=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \\
  --kubelet-client-certificate=/etc/kubernetes/cert/kubernetes.pem \\
  --kubelet-client-key=/etc/kubernetes/cert/kubernetes-key.pem \\
  --service-account-key-file=/etc/kubernetes/cert/ca-key.pem \\
  --etcd-cafile=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \\
  --etcd-certfile=/etc/kubernetes/cert/kubernetes.pem \\
  --etcd-keyfile=/etc/kubernetes/cert/kubernetes-key.pem \\
  --etcd-servers=${ETCD_ENDPOINTS} \\
  --enable-swagger-ui=true \\
  --allow-privileged=true \\
  --apiserver-count=3 \\
  --audit-log-maxage=30 \\
  --audit-log-maxbackup=3 \\
  --audit-log-maxsize=100 \\
  --audit-log-path=/var/log/kube-apiserver-audit.log \\
  --event-ttl=1h \\
  --alsologtostderr=true \\
  --logtostderr=false \\
  --log-dir=/var/log/kubernetes \\
  --v=2
Restart=on-failure
RestartSec=5
Type=notify
User=k8s
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

--experimental-encryption-provider-config：启用加密特性；
--authorization-mode=Node,RBAC：开启 Node 和 RBAC 授权模式，拒绝未授权的请求；
--enable-admission-plugins：启用 ServiceAccount 和 NodeRestriction；
--service-account-key-file：签名 ServiceAccount Token 的公钥文件，kube-controller-manager 的 --service-account-private-key-file 指定私钥文件，两者配对使用；
--tls-*-file：指定 apiserver 使用的证书、私钥和 CA 文件。--client-ca-file 用于验证 client (kue-controller-manager、kube-scheduler、kubelet、kube-proxy 等)请求所带的证书；
--kubelet-client-certificate、--kubelet-client-key：如果指定，则使用 https 访问 kubelet APIs；需要为证书对应的用户(上面 kubernetes*.pem 证书的用户为 kubernetes) 用户定义 RBAC 规则，否则访问 kubelet API 时提示未授权；
--bind-address：不能为 127.0.0.1，否则外界不能访问它的安全端口 6443；
--insecure-port=0：关闭监听非安全端口(8080)；
--service-cluster-ip-range：指定 Service Cluster IP 地址段；
--service-node-port-range：指定 NodePort 的端口范围；
--runtime-config=api/all=true：启用所有版本的 APIs，如 autoscaling/v2alpha1；
--enable-bootstrap-token-auth：启用 kubelet bootstrap 的 token 认证；
--apiserver-count=3：指定集群运行模式，多台 kube-apiserver 会通过 leader 选举产生一个工作节点，其它节点处于阻塞状态；
User=k8s：使用 k8s 账户运行；

为各节点创建和分发 kube-apiserver systemd unit 文件

替换模板文件中的变量，为各节点创建 systemd unit 文件：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for (( i=0; i < 3; i++ ))
  do
    sed -e "s/##NODE_NAME##/${NODE_NAMES[i]}/" -e "s/##NODE_IP##/${NODE_IPS[i]}/" kube-apiserver.service.template > kube-apiserver-${NODE_IPS[i]}.service 
  done
ls kube-apiserver*.service

NODE_NAMES 和 NODE_IPS 为相同长度的 bash 数组，分别为节点名称和对应的 IP；

分发生成的 systemd unit 文件：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "mkdir -p /var/log/kubernetes && chown -R k8s /var/log/kubernetes"
    scp kube-apiserver-${node_ip}.service root@${node_ip}:/etc/systemd/system/kube-apiserver.service
  done

必须先创建日志目录；
文件重命名为 kube-apiserver.service;

替换后的 unit 文件：kube-apiserver.service

启动 kube-apiserver 服务

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "systemctl daemon-reload && systemctl enable kube-apiserver && systemctl restart kube-apiserver"
  done

检查 kube-apiserver 运行状态

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "systemctl status kube-apiserver |grep 'Active:'"
  done

确保状态为 active (running)，否则到 master 节点查看日志，确认原因：

journalctl -u kube-apiserver

打印 kube-apiserver 写入 etcd 的数据

source /opt/k8s/bin/environment.sh
ETCDCTL_API=3 etcdctl \
    --endpoints=${ETCD_ENDPOINTS} \
    --cacert=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
    --cert=/etc/etcd/cert/etcd.pem \
    --key=/etc/etcd/cert/etcd-key.pem \
    get /registry/ --prefix --keys-only

检查集群信息

$ kubectl cluster-info
Kubernetes master is running at https://192.168.16.240:8443

To further debug and diagnose cluster problems, use 'kubectl cluster-info dump'.

$ kubectl get all --all-namespaces
NAMESPACE   NAME                 TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
default     service/kubernetes   ClusterIP   10.254.0.1   <none>        443/TCP   35m

$ kubectl get componentstatuses
NAME                 STATUS      MESSAGE                                                                                        ERROR
controller-manager   Unhealthy   Get http://127.0.0.1:10252/healthz: dial tcp 127.0.0.1:10252: getsockopt: connection refused
scheduler            Unhealthy   Get http://127.0.0.1:10251/healthz: dial tcp 127.0.0.1:10251: getsockopt: connection refused
etcd-1               Healthy     {"health":"true"}
etcd-0               Healthy     {"health":"true"}
etcd-2               Healthy     {"health":"true"}

注意：

如果执行 kubectl 命令式时输出如下错误信息，则说明使用的 ~/.kube/config 文件不对，请切换到正确的账户后再执行该命令：

The connection to the server localhost:8080 was refused - did you specify the right host or port?
执行 kubectl get componentstatuses 命令时，apiserver 默认向 127.0.0.1 发送请求。当 controller-manager、scheduler 以集群模式运行时，有可能和 kube-apiserver 不在一台机器上，这时 controller-manager 或 scheduler 的状态为 Unhealthy，但实际上它们工作正常。

检查 kube-apiserver 监听的端口

$ sudo netstat -lnpt|grep kube
tcp        0      0 192.168.16.237:6443     0.0.0.0:*               LISTEN      13075/kube-apiserve

6443: 接收 https 请求的安全端口，对所有请求做认证和授权；
由于关闭了非安全端口，故没有监听 8080；

授予 kubernetes 证书访问 kubelet API 的权限

在执行 kubectl exec、run、logs 等命令时，apiserver 会转发到 kubelet。这里定义 RBAC 规则，授权 apiserver 调用 kubelet API。

$ kubectl create clusterrolebinding kube-apiserver:kubelet-apis --clusterrole=system:kubelet-api-admin --user kubernetes

10 部署高可用 kube-controller-manager 集群

本文档介绍部署高可用 kube-controller-manager 集群的步骤。

该集群包含 3 个节点，启动后将通过竞争选举机制产生一个 leader 节点，其它节点为阻塞状态。当 leader 节点不可用后，剩余节点将再次进行选举产生新的 leader 节点，从而保证服务的可用性。

为保证通信安全，本文档先生成 x509 证书和私钥，kube-controller-manager 在如下两种情况下使用该证书：

与 kube-apiserver 的安全端口通信时;
在安全端口(https，10252) 输出 prometheus 格式的 metrics；

准备工作

下载最新版本的二进制文件、安装和配置 flanneld 参考：06-0.部署master节点.md

创建 kube-controller-manager 证书和私钥

创建证书签名请求：

cat > kube-controller-manager-csr.json <<EOF
{
    "CN": "system:kube-controller-manager",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "hosts": [
      "127.0.0.1",
      "192.168.16.237",
      "192.168.16.238",
      "192.168.16.239"
    ],
    "names": [
      {
        "C": "CN",
        "ST": "BeiJing",
        "L": "BeiJing",
        "O": "system:kube-controller-manager",
        "OU": "4Paradigm"
      }
    ]
}
EOF

hosts 列表包含所有 kube-controller-manager 节点 IP；
CN 为 system:kube-controller-manager、O 为 system:kube-controller-manager，kubernetes 内置的 ClusterRoleBindings system:kube-controller-manager 赋予 kube-controller-manager 工作所需的权限。

生成证书和私钥：

cfssl gencert -ca=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
  -ca-key=/etc/kubernetes/cert/ca-key.pem \
  -config=/etc/kubernetes/cert/ca-config.json \
  -profile=kubernetes kube-controller-manager-csr.json | cfssljson -bare kube-controller-manager

将生成的证书和私钥分发到所有 master 节点：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp kube-controller-manager*.pem k8s@${node_ip}:/etc/kubernetes/cert/
  done

创建和分发 kubeconfig 文件

kubeconfig 文件包含访问 apiserver 的所有信息，如 apiserver 地址、CA 证书和自身使用的证书；

source /opt/k8s/bin/environment.sh
kubectl config set-cluster kubernetes \
  --certificate-authority=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
  --embed-certs=true \
  --server=${KUBE_APISERVER} \
  --kubeconfig=kube-controller-manager.kubeconfig

kubectl config set-credentials system:kube-controller-manager \
  --client-certificate=kube-controller-manager.pem \
  --client-key=kube-controller-manager-key.pem \
  --embed-certs=true \
  --kubeconfig=kube-controller-manager.kubeconfig

kubectl config set-context system:kube-controller-manager \
  --cluster=kubernetes \
  --user=system:kube-controller-manager \
  --kubeconfig=kube-controller-manager.kubeconfig

kubectl config use-context system:kube-controller-manager --kubeconfig=kube-controller-manager.kubeconfig

分发 kubeconfig 到所有 master 节点：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp kube-controller-manager.kubeconfig k8s@${node_ip}:/etc/kubernetes/
  done

创建和分发 kube-controller-manager systemd unit 文件

source /opt/k8s/bin/environment.sh
cat > kube-controller-manager.service <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Controller Manager
Documentation=https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes

[Service]
ExecStart=/opt/k8s/bin/kube-controller-manager \\
  --port=0 \\
  --secure-port=10252 \\
  --bind-address=127.0.0.1 \\
  --kubeconfig=/etc/kubernetes/kube-controller-manager.kubeconfig \\
  --service-cluster-ip-range=${SERVICE_CIDR} \\
  --cluster-name=kubernetes \\
  --cluster-signing-cert-file=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \\
  --cluster-signing-key-file=/etc/kubernetes/cert/ca-key.pem \\
  --experimental-cluster-signing-duration=8760h \\
  --root-ca-file=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \\
  --service-account-private-key-file=/etc/kubernetes/cert/ca-key.pem \\
  --leader-elect=true \\
  --feature-gates=RotateKubeletServerCertificate=true \\
  --controllers=*,bootstrapsigner,tokencleaner \\
  --horizontal-pod-autoscaler-use-rest-clients=true \\
  --horizontal-pod-autoscaler-sync-period=10s \\
  --tls-cert-file=/etc/kubernetes/cert/kube-controller-manager.pem \\
  --tls-private-key-file=/etc/kubernetes/cert/kube-controller-manager-key.pem \\
  --use-service-account-credentials=true \\
  --alsologtostderr=true \\
  --logtostderr=false \\
  --log-dir=/var/log/kubernetes \\
  --v=2
Restart=on
Restart=on-failure
RestartSec=5
User=k8s

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

--port=0：关闭监听 http /metrics 的请求，同时 --address 参数无效，--bind-address 参数有效；
--secure-port=10252、--bind-address=0.0.0.0: 在所有网络接口监听 10252 端口的 https /metrics 请求；
--kubeconfig：指定 kubeconfig 文件路径，kube-controller-manager 使用它连接和验证 kube-apiserver；
--cluster-signing-*-file：签名 TLS Bootstrap 创建的证书；
--experimental-cluster-signing-duration：指定 TLS Bootstrap 证书的有效期；
--root-ca-file：放置到容器 ServiceAccount 中的 CA 证书，用来对 kube-apiserver 的证书进行校验；
--service-account-private-key-file：签名 ServiceAccount 中 Token 的私钥文件，必须和 kube-apiserver 的 --service-account-key-file 指定的公钥文件配对使用；
--service-cluster-ip-range ：指定 Service Cluster IP 网段，必须和 kube-apiserver 中的同名参数一致；
--leader-elect=true：集群运行模式，启用选举功能；被选为 leader 的节点负责处理工作，其它节点为阻塞状态；
--feature-gates=RotateKubeletServerCertificate=true：开启 kublet server 证书的自动更新特性；
--controllers=*,bootstrapsigner,tokencleaner：启用的控制器列表，tokencleaner 用于自动清理过期的 Bootstrap token；
--horizontal-pod-autoscaler-*：custom metrics 相关参数，支持 autoscaling/v2alpha1；
--tls-cert-file、--tls-private-key-file：使用 https 输出 metrics 时使用的 Server 证书和秘钥；
--use-service-account-credentials=true:
User=k8s：使用 k8s 账户运行；

kube-controller-manager 不对请求 https metrics 的 Client 证书进行校验，故不需要指定 --tls-ca-file 参数，而且该参数已被淘汰。

完整 unit 见 kube-controller-manager.service

分发 systemd unit 文件到所有 master 节点：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp kube-controller-manager.service root@${node_ip}:/etc/systemd/system/
  done

kube-controller-manager 的权限

ClusteRole: system:kube-controller-manager 的权限很小，只能创建 secret、serviceaccount 等资源对象，各 controller 的权限分散到 ClusterRole system:controller:XXX 中。

需要在 kube-controller-manager 的启动参数中添加 --use-service-account-credentials=true 参数，这样 main controller 会为各 controller 创建对应的 ServiceAccount XXX-controller。

内置的 ClusterRoleBinding system:controller:XXX 将赋予各 XXX-controller ServiceAccount 对应的 ClusterRole system:controller:XXX 权限。

启动 kube-controller-manager 服务

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "mkdir -p /var/log/kubernetes && chown -R k8s /var/log/kubernetes"
    ssh root@${node_ip} "systemctl daemon-reload && systemctl enable kube-controller-manager && systemctl restart kube-controller-manager"
  done

检查服务运行状态

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh k8s@${node_ip} "systemctl status kube-controller-manager|grep Active"
  done

确保状态为 active (running)，否则查看日志，确认原因：

$ journalctl -u kube-controller-manager

查看输出的 metric

注意：以下命令在 kube-controller-manager 节点上执行。

kube-controller-manager 监听 10252 端口，接收 https 请求：

$ sudo netstat -lnpt|grep kube-controll
tcp        0      0 127.0.0.1:10252         0.0.0.0:*               LISTEN      18377/kube-controll

$ curl -s --cacert /etc/kubernetes/cert/ca.pem https://127.0.0.1:10252/metrics |head
# HELP ClusterRoleAggregator_adds Total number of adds handled by workqueue: ClusterRoleAggregator
# TYPE ClusterRoleAggregator_adds counter
ClusterRoleAggregator_adds 3
# HELP ClusterRoleAggregator_depth Current depth of workqueue: ClusterRoleAggregator
# TYPE ClusterRoleAggregator_depth gauge
ClusterRoleAggregator_depth 0
# HELP ClusterRoleAggregator_queue_latency How long an item stays in workqueueClusterRoleAggregator before being requested.
# TYPE ClusterRoleAggregator_queue_latency summary
ClusterRoleAggregator_queue_latency{quantile="0.5"} 57018
ClusterRoleAggregator_queue_latency{quantile="0.9"} 57268

curl --cacert CA 证书用来验证 kube-controller-manager https server 证书；

测试 kube-controller-manager 集群的高可用

停掉一个或两个节点的 kube-controller-manager 服务，观察其它节点的日志，看是否获取了 leader 权限。

查看当前的 leader

$ kubectl get endpoints kube-controller-manager --namespace=kube-system  -o yaml
apiVersion: v1
kind: Endpoints
metadata:
  annotations:
    control-plane.alpha.kubernetes.io/leader: '{"holderIdentity":"kube-node2_084534e2-6cc4-11e8-a418-5254001f5b65","leaseDurationSeconds":15,"acquireTime":"2018-06-10T15:40:33Z","renewTime":"2018-06-10T16:19:08Z","leaderTransitions":12}'
  creationTimestamp: 2018-06-10T13:59:42Z
  name: kube-controller-manager
  namespace: kube-system
  resourceVersion: "4540"
  selfLink: /api/v1/namespaces/kube-system/endpoints/kube-controller-manager
  uid: 862cc048-6cb6-11e8-96fa-525400ba84c6

可见，当前的 leader 为 kube-node2 节点。

部署高可用 kube-controller-manager 集群

本文档介绍部署高可用 kube-controller-manager 集群的步骤。

为保证通信安全，本文档先生成 x509 证书和私钥，kube-controller-manager 在如下两种情况下使用该证书：

与 kube-apiserver 的安全端口通信时;
在安全端口(https，10252) 输出 prometheus 格式的 metrics；

准备工作

下载最新版本的二进制文件、安装和配置 flanneld 参考：06-0.部署master节点.md

创建 kube-controller-manager 证书和私钥

创建证书签名请求：

cat > kube-controller-manager-csr.json <<EOF
{
    "CN": "system:kube-controller-manager",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "hosts": [
      "127.0.0.1",
      "192.168.16.237",
      "192.168.16.238",
      "192.168.16.239"
    ],
    "names": [
      {
        "C": "CN",
        "ST": "BeiJing",
        "L": "BeiJing",
        "O": "system:kube-controller-manager",
        "OU": "4Paradigm"
      }
    ]
}
EOF

hosts 列表包含所有 kube-controller-manager 节点 IP；
CN 为 system:kube-controller-manager、O 为 system:kube-controller-manager，kubernetes 内置的 ClusterRoleBindings system:kube-controller-manager 赋予 kube-controller-manager 工作所需的权限。

生成证书和私钥：

cfssl gencert -ca=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
  -ca-key=/etc/kubernetes/cert/ca-key.pem \
  -config=/etc/kubernetes/cert/ca-config.json \
  -profile=kubernetes kube-controller-manager-csr.json | cfssljson -bare kube-controller-manager

将生成的证书和私钥分发到所有 master 节点：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp kube-controller-manager*.pem k8s@${node_ip}:/etc/kubernetes/cert/
  done

创建和分发 kubeconfig 文件

kubeconfig 文件包含访问 apiserver 的所有信息，如 apiserver 地址、CA 证书和自身使用的证书；

source /opt/k8s/bin/environment.sh
kubectl config set-cluster kubernetes \
  --certificate-authority=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
  --embed-certs=true \
  --server=${KUBE_APISERVER} \
  --kubeconfig=kube-controller-manager.kubeconfig

kubectl config set-credentials system:kube-controller-manager \
  --client-certificate=kube-controller-manager.pem \
  --client-key=kube-controller-manager-key.pem \
  --embed-certs=true \
  --kubeconfig=kube-controller-manager.kubeconfig

kubectl config set-context system:kube-controller-manager \
  --cluster=kubernetes \
  --user=system:kube-controller-manager \
  --kubeconfig=kube-controller-manager.kubeconfig

kubectl config use-context system:kube-controller-manager --kubeconfig=kube-controller-manager.kubeconfig

分发 kubeconfig 到所有 master 节点：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp kube-controller-manager.kubeconfig k8s@${node_ip}:/etc/kubernetes/
  done

创建和分发 kube-controller-manager systemd unit 文件

source /opt/k8s/bin/environment.sh
cat > kube-controller-manager.service <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Controller Manager
Documentation=https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes

[Service]
ExecStart=/opt/k8s/bin/kube-controller-manager \\
  --port=0 \\
  --secure-port=10252 \\
  --bind-address=127.0.0.1 \\
  --kubeconfig=/etc/kubernetes/kube-controller-manager.kubeconfig \\
  --service-cluster-ip-range=${SERVICE_CIDR} \\
  --cluster-name=kubernetes \\
  --cluster-signing-cert-file=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \\
  --cluster-signing-key-file=/etc/kubernetes/cert/ca-key.pem \\
  --experimental-cluster-signing-duration=8760h \\
  --root-ca-file=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \\
  --service-account-private-key-file=/etc/kubernetes/cert/ca-key.pem \\
  --leader-elect=true \\
  --feature-gates=RotateKubeletServerCertificate=true \\
  --controllers=*,bootstrapsigner,tokencleaner \\
  --horizontal-pod-autoscaler-use-rest-clients=true \\
  --horizontal-pod-autoscaler-sync-period=10s \\
  --tls-cert-file=/etc/kubernetes/cert/kube-controller-manager.pem \\
  --tls-private-key-file=/etc/kubernetes/cert/kube-controller-manager-key.pem \\
  --use-service-account-credentials=true \\
  --alsologtostderr=true \\
  --logtostderr=false \\
  --log-dir=/var/log/kubernetes \\
  --v=2
Restart=on
Restart=on-failure
RestartSec=5
User=k8s

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

--port=0：关闭监听 http /metrics 的请求，同时 --address 参数无效，--bind-address 参数有效；
--secure-port=10252、--bind-address=0.0.0.0: 在所有网络接口监听 10252 端口的 https /metrics 请求；
--kubeconfig：指定 kubeconfig 文件路径，kube-controller-manager 使用它连接和验证 kube-apiserver；
--cluster-signing-*-file：签名 TLS Bootstrap 创建的证书；
--experimental-cluster-signing-duration：指定 TLS Bootstrap 证书的有效期；
--root-ca-file：放置到容器 ServiceAccount 中的 CA 证书，用来对 kube-apiserver 的证书进行校验；
--service-account-private-key-file：签名 ServiceAccount 中 Token 的私钥文件，必须和 kube-apiserver 的 --service-account-key-file 指定的公钥文件配对使用；
--service-cluster-ip-range ：指定 Service Cluster IP 网段，必须和 kube-apiserver 中的同名参数一致；
--leader-elect=true：集群运行模式，启用选举功能；被选为 leader 的节点负责处理工作，其它节点为阻塞状态；
--feature-gates=RotateKubeletServerCertificate=true：开启 kublet server 证书的自动更新特性；
--controllers=*,bootstrapsigner,tokencleaner：启用的控制器列表，tokencleaner 用于自动清理过期的 Bootstrap token；
--horizontal-pod-autoscaler-*：custom metrics 相关参数，支持 autoscaling/v2alpha1；
--tls-cert-file、--tls-private-key-file：使用 https 输出 metrics 时使用的 Server 证书和秘钥；
--use-service-account-credentials=true:
User=k8s：使用 k8s 账户运行；

kube-controller-manager 不对请求 https metrics 的 Client 证书进行校验，故不需要指定 --tls-ca-file 参数，而且该参数已被淘汰。

完整 unit 见 kube-controller-manager.service

分发 systemd unit 文件到所有 master 节点：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp kube-controller-manager.service root@${node_ip}:/etc/systemd/system/
  done

kube-controller-manager 的权限

ClusteRole: system:kube-controller-manager 的权限很小，只能创建 secret、serviceaccount 等资源对象，各 controller 的权限分散到 ClusterRole system:controller:XXX 中。

内置的 ClusterRoleBinding system:controller:XXX 将赋予各 XXX-controller ServiceAccount 对应的 ClusterRole system:controller:XXX 权限。

启动 kube-controller-manager 服务

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "mkdir -p /var/log/kubernetes && chown -R k8s /var/log/kubernetes"
    ssh root@${node_ip} "systemctl daemon-reload && systemctl enable kube-controller-manager && systemctl restart kube-controller-manager"
  done

检查服务运行状态

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh k8s@${node_ip} "systemctl status kube-controller-manager|grep Active"
  done

确保状态为 active (running)，否则查看日志，确认原因：

$ journalctl -u kube-controller-manager

查看输出的 metric

注意：以下命令在 kube-controller-manager 节点上执行。

kube-controller-manager 监听 10252 端口，接收 https 请求：

$ sudo netstat -lnpt|grep kube-controll
tcp        0      0 127.0.0.1:10252         0.0.0.0:*               LISTEN      18377/kube-controll

$ curl -s --cacert /etc/kubernetes/cert/ca.pem https://127.0.0.1:10252/metrics |head
# HELP ClusterRoleAggregator_adds Total number of adds handled by workqueue: ClusterRoleAggregator
# TYPE ClusterRoleAggregator_adds counter
ClusterRoleAggregator_adds 3
# HELP ClusterRoleAggregator_depth Current depth of workqueue: ClusterRoleAggregator
# TYPE ClusterRoleAggregator_depth gauge
ClusterRoleAggregator_depth 0
# HELP ClusterRoleAggregator_queue_latency How long an item stays in workqueueClusterRoleAggregator before being requested.
# TYPE ClusterRoleAggregator_queue_latency summary
ClusterRoleAggregator_queue_latency{quantile="0.5"} 57018
ClusterRoleAggregator_queue_latency{quantile="0.9"} 57268

curl --cacert CA 证书用来验证 kube-controller-manager https server 证书；

测试 kube-controller-manager 集群的高可用

停掉一个或两个节点的 kube-controller-manager 服务，观察其它节点的日志，看是否获取了 leader 权限。

查看当前的 leader

$ kubectl get endpoints kube-controller-manager --namespace=kube-system  -o yaml
apiVersion: v1
kind: Endpoints
metadata:
  annotations:
    control-plane.alpha.kubernetes.io/leader: '{"holderIdentity":"kube-node2_084534e2-6cc4-11e8-a418-5254001f5b65","leaseDurationSeconds":15,"acquireTime":"2018-06-10T15:40:33Z","renewTime":"2018-06-10T16:19:08Z","leaderTransitions":12}'
  creationTimestamp: 2018-06-10T13:59:42Z
  name: kube-controller-manager
  namespace: kube-system
  resourceVersion: "4540"
  selfLink: /api/v1/namespaces/kube-system/endpoints/kube-controller-manager
  uid: 862cc048-6cb6-11e8-96fa-525400ba84c6

可见，当前的 leader 为 kube-node2 节点。

11. 部署高可用 kube-scheduler 集群

本文档介绍部署高可用 kube-scheduler 集群的步骤。

为保证通信安全，本文档先生成 x509 证书和私钥，kube-scheduler 在如下两种情况下使用该证书：

与 kube-apiserver 的安全端口通信;
在安全端口(https，10251) 输出 prometheus 格式的 metrics；

准备工作

下载最新版本的二进制文件、安装和配置 flanneld 参考：06-0.部署master节点.md

创建 kube-scheduler 证书和私钥

创建证书签名请求：

cat > kube-scheduler-csr.json <<EOF
{
    "CN": "system:kube-scheduler",
    "hosts": [
      "127.0.0.1",
      "192.168.16.237",
      "192.168.16.238",
      "192.168.16.239"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
      {
        "C": "CN",
        "ST": "BeiJing",
        "L": "BeiJing",
        "O": "system:kube-scheduler",
        "OU": "4Paradigm"
      }
    ]
}
EOF

hosts 列表包含所有 kube-scheduler 节点 IP；
CN 为 system:kube-scheduler、O 为 system:kube-scheduler，kubernetes 内置的 ClusterRoleBindings system:kube-scheduler 将赋予 kube-scheduler 工作所需的权限。

生成证书和私钥：

cfssl gencert -ca=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
  -ca-key=/etc/kubernetes/cert/ca-key.pem \
  -config=/etc/kubernetes/cert/ca-config.json \
  -profile=kubernetes kube-scheduler-csr.json | cfssljson -bare kube-scheduler

创建和分发 kubeconfig 文件

kubeconfig 文件包含访问 apiserver 的所有信息，如 apiserver 地址、CA 证书和自身使用的证书；

source /opt/k8s/bin/environment.sh
kubectl config set-cluster kubernetes \
  --certificate-authority=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
  --embed-certs=true \
  --server=${KUBE_APISERVER} \
  --kubeconfig=kube-scheduler.kubeconfig

kubectl config set-credentials system:kube-scheduler \
  --client-certificate=kube-scheduler.pem \
  --client-key=kube-scheduler-key.pem \
  --embed-certs=true \
  --kubeconfig=kube-scheduler.kubeconfig

kubectl config set-context system:kube-scheduler \
  --cluster=kubernetes \
  --user=system:kube-scheduler \
  --kubeconfig=kube-scheduler.kubeconfig

kubectl config use-context system:kube-scheduler --kubeconfig=kube-scheduler.kubeconfig

上一步创建的证书、私钥以及 kube-apiserver 地址被写入到 kubeconfig 文件中；

分发 kubeconfig 到所有 master 节点：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp kube-scheduler.kubeconfig k8s@${node_ip}:/etc/kubernetes/
  done

创建和分发 kube-scheduler systemd unit 文件

cat > kube-scheduler.service <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Scheduler
Documentation=https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes

[Service]
ExecStart=/opt/k8s/bin/kube-scheduler \\
  --address=127.0.0.1 \\
  --kubeconfig=/etc/kubernetes/kube-scheduler.kubeconfig \\
  --leader-elect=true \\
  --alsologtostderr=true \\
  --logtostderr=false \\
  --log-dir=/var/log/kubernetes \\
  --v=2
Restart=on-failure
RestartSec=5
User=k8s

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

--address：在 127.0.0.1:10251 端口接收 http /metrics 请求；kube-scheduler 目前还不支持接收 https 请求；
--kubeconfig：指定 kubeconfig 文件路径，kube-scheduler 使用它连接和验证 kube-apiserver；
--leader-elect=true：集群运行模式，启用选举功能；被选为 leader 的节点负责处理工作，其它节点为阻塞状态；
User=k8s：使用 k8s 账户运行；

完整 unit 见 kube-scheduler.service。

分发 systemd unit 文件到所有 master 节点：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp kube-scheduler.service root@${node_ip}:/etc/systemd/system/
  done

启动 kube-scheduler 服务

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "mkdir -p /var/log/kubernetes && chown -R k8s /var/log/kubernetes"
    ssh root@${node_ip} "systemctl daemon-reload && systemctl enable kube-scheduler && systemctl restart kube-scheduler"
  done

检查服务运行状态

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh k8s@${node_ip} "systemctl status kube-scheduler|grep Active"
  done

确保状态为 active (running)，否则查看日志，确认原因：

journalctl -u kube-scheduler

查看输出的 metric

注意：以下命令在 kube-scheduler 节点上执行。

kube-scheduler 监听 10251 端口，接收 http 请求：

$ sudo netstat -lnpt|grep kube-sche
tcp        0      0 127.0.0.1:10251         0.0.0.0:*               LISTEN      23783/kube-schedule

$ curl -s http://127.0.0.1:10251/metrics |head
# HELP apiserver_audit_event_total Counter of audit events generated and sent to the audit backend.
# TYPE apiserver_audit_event_total counter
apiserver_audit_event_total 0
# HELP go_gc_duration_seconds A summary of the GC invocation durations.
# TYPE go_gc_duration_seconds summary
go_gc_duration_seconds{quantile="0"} 9.7715e-05
go_gc_duration_seconds{quantile="0.25"} 0.000107676
go_gc_duration_seconds{quantile="0.5"} 0.00017868
go_gc_duration_seconds{quantile="0.75"} 0.000262444
go_gc_duration_seconds{quantile="1"} 0.001205223

测试 kube-scheduler 集群的高可用

随便找一个或两个 master 节点，停掉 kube-scheduler 服务，看其它节点是否获取了 leader 权限（systemd 日志）。

查看当前的 leader

$ kubectl get endpoints kube-scheduler --namespace=kube-system  -o yaml
apiVersion: v1
kind: Endpoints
metadata:
  annotations:
    control-plane.alpha.kubernetes.io/leader: '{"holderIdentity":"kube-node3_61f34593-6cc8-11e8-8af7-5254002f288e","leaseDurationSeconds":15,"acquireTime":"2018-06-10T16:09:56Z","renewTime":"2018-06-10T16:20:54Z","leaderTransitions":1}'
  creationTimestamp: 2018-06-10T16:07:33Z
  name: kube-scheduler
  namespace: kube-system
  resourceVersion: "4645"
  selfLink: /api/v1/namespaces/kube-system/endpoints/kube-scheduler
  uid: 62382d98-6cc8-11e8-96fa-525400ba84c6

可见，当前的 leader 为 kube-node3 节点。

12.部署 worker 节点

kubernetes work 节点运行如下组件：

docker
kubelet
kube-proxy

安装依赖包

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "yum install -y epel-release"
    ssh root@${node_ip} "yum install -y conntrack ipvsadm ipset jq iptables curl sysstat libseccomp && /usr/sbin/modprobe ip_vs "
  done

13.部署 docker 组件

docker 是容器的运行环境，管理它的生命周期。kubelet 通过 Container Runtime Interface (CRI) 与 docker 进行交互。可以二进制或者yum方式安装

13.1 二进制方式安装

使用docker info查看存储驱动如果是vfs的话需要更换驱动,否则会有一些问题.

安装依赖包

下载和分发 docker 二进制文件

到 https://download.docker.com/linux/static/stable/x86_64/ 页面下载最新发布包：

wget https://download.docker.com/linux/static/stable/x86_64/docker-18.03.1-ce.tgz
tar -xvf docker-18.03.1-ce.tgz

分发二进制文件到所有 worker 节点：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp docker/docker*  k8s@${node_ip}:/opt/k8s/bin/
    ssh k8s@${node_ip} "chmod +x /opt/k8s/bin/*"
  done

创建和分发 systemd unit 文件

cat > docker.service <<"EOF"
[Unit]
Description=Docker Application Container Engine
Documentation=http://docs.docker.io

[Service]
Environment="PATH=/opt/k8s/bin:/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin"
EnvironmentFile=-/run/flannel/docker
ExecStart=/opt/k8s/bin/dockerd --log-level=error $DOCKER_NETWORK_OPTIONS
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
Restart=on-failure
RestartSec=5
LimitNOFILE=infinity
LimitNPROC=infinity
LimitCORE=infinity
Delegate=yes
KillMode=process

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

EOF 前后有双引号，这样 bash 不会替换文档中的变量，如 $DOCKER_NETWORK_OPTIONS；
dockerd 运行时会调用其它 docker 命令，如 docker-proxy，所以需要将 docker 命令所在的目录加到 PATH 环境变量中；
flanneld 启动时将网络配置写入 /run/flannel/docker 文件中，dockerd 启动前读取该文件中的环境变量 DOCKER_NETWORK_OPTIONS ，然后设置 docker0 网桥网段；
如果指定了多个 EnvironmentFile 选项，则必须将 /run/flannel/docker 放在最后(确保 docker0 使用 flanneld 生成的 bip 参数)；
docker 需要以 root 用于运行；
docker 从 1.13 版本开始，可能将 iptables FORWARD chain的默认策略设置为DROP，从而导致 ping 其它 Node 上的 Pod IP 失败，遇到这种情况时，需要手动设置策略为 ACCEPT：
```
$ sudo iptables -P FORWARD ACCEPT
```
并且把以下命令写入 /etc/rc.local 文件中，防止节点重启iptables FORWARD chain的默认策略又还原为DROP
```
/sbin/iptables -P FORWARD ACCEPT
```

完整 unit 见 docker.service

分发 systemd unit 文件到所有 worker 机器:

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp docker.service root@${node_ip}:/etc/systemd/system/
  done

配置和分发 docker 配置文件

使用国内的仓库镜像服务器以加快 pull image 的速度，同时增加下载的并发数 (需要重启 dockerd 生效)：

cat > docker-daemon.json <<EOF
{
    "registry-mirrors": ["https://hub-mirror.c.163.com", "https://docker.mirrors.ustc.edu.cn"],
    "max-concurrent-downloads": 20
}
EOF

分发 docker 配置文件到所有 work 节点：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "mkdir -p  /etc/docker/"
    scp docker-daemon.json root@${node_ip}:/etc/docker/daemon.json
  done

启动 docker 服务

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld"
    ssh root@${node_ip} "/usr/sbin/iptables -F && /usr/sbin/iptables -X && /usr/sbin/iptables -F -t nat && /usr/sbin/iptables -X -t nat"
    ssh root@${node_ip} "/usr/sbin/iptables -P FORWARD ACCEPT"
    ssh root@${node_ip} "systemctl daemon-reload && systemctl enable docker && systemctl restart docker"
    ssh root@${node_ip} 'for intf in /sys/devices/virtual/net/docker0/brif/*; do echo 1 > $intf/hairpin_mode; done'
    ssh root@${node_ip} "sudo sysctl -p /etc/sysctl.d/kubernetes.conf"
  done

关闭 firewalld(centos7)/ufw(ubuntu16.04)，否则可能会重复创建 iptables 规则；
清理旧的 iptables rules 和 chains 规则；
开启 docker0 网桥下虚拟网卡的 hairpin 模式;

检查服务运行状态

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh k8s@${node_ip} "systemctl status docker|grep Active"
  done

确保状态为 active (running)，否则查看日志，确认原因：

$ journalctl -u docker

检查 docker0 网桥

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh k8s@${node_ip} "/usr/sbin/ip addr show flannel.1 && /usr/sbin/ip addr show docker0"
  done

确认各 work 节点的 docker0 网桥和 flannel.1 接口的 IP 处于同一个网段中(如下 172.30.39.0 和 172.30.39.1)：

3: flannel.1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1450 qdisc noqueue state UNKNOWN group default
    link/ether ce:2f:d6:53:e5:f3 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.30.39.0/32 scope global flannel.1
      valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::cc2f:d6ff:fe53:e5f3/64 scope link
      valid_lft forever preferred_lft forever
4: docker0: <NO-CARRIER,BROADCAST,MULTICAST,UP> mtu 1500 qdisc noqueue state DOWN group default
    link/ether 02:42:bf:65:16:5c brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.30.39.1/24 brd 172.30.39.255 scope global docker0
      valid_lft forever preferred_lft forever

13.2所有节点yum 方式安装

安装docker需要的依赖包

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

安装docker的yum源，通过yum源进行下载

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

安装docker

yum -y install docker-ce-18.03.1.ce

修改启动文件

 vim /usr/lib/systemd/system/docker.service
### 12行添加
EnvironmentFile=-/run/flannel/docker
### 13行修改
ExecStart=/usr/bin/dockerd  --log-level=error $DOCKER_NETWORK_OPTIONS

启动docker

确认各 work 节点的 docker0 网桥和 flannel.1 接口的 IP 处于同一个网段中(如下 172.30.39.0 和 172.30.39.1)：

systemctl  daemon-reload 
systemctl  start docker

其他步骤和二进制方式类似，开启防火墙转发等

14.部署 kubelet 组件

kublet 运行在每个 worker 节点上，接收 kube-apiserver 发送的请求，管理 Pod 容器，执行交互式命令，如 exec、run、logs 等。

kublet 启动时自动向 kube-apiserver 注册节点信息，内置的 cadvisor 统计和监控节点的资源使用情况。

为确保安全，本文档只开启接收 https 请求的安全端口，对请求进行认证和授权，拒绝未授权的访问(如 apiserver、heapster)。

下载和分发 kubelet 二进制文件

创建 kubelet bootstrap kubeconfig 文件

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_name in ${NODE_NAMES[@]}
  do
    echo ">>> ${node_name}"

    # 创建 token
    export BOOTSTRAP_TOKEN=$(kubeadm token create \
      --description kubelet-bootstrap-token \
      --groups system:bootstrappers:${node_name} \
      --kubeconfig ~/.kube/config)

    # 设置集群参数
    kubectl config set-cluster kubernetes \
      --certificate-authority=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
      --embed-certs=true \
      --server=${KUBE_APISERVER} \
      --kubeconfig=kubelet-bootstrap-${node_name}.kubeconfig

    # 设置客户端认证参数
    kubectl config set-credentials kubelet-bootstrap \
      --token=${BOOTSTRAP_TOKEN} \
      --kubeconfig=kubelet-bootstrap-${node_name}.kubeconfig

    # 设置上下文参数
    kubectl config set-context default \
      --cluster=kubernetes \
      --user=kubelet-bootstrap \
      --kubeconfig=kubelet-bootstrap-${node_name}.kubeconfig

    # 设置默认上下文
    kubectl config use-context default --kubeconfig=kubelet-bootstrap-${node_name}.kubeconfig
  done

证书中写入 Token 而非证书，证书后续由 controller-manager 创建。

查看 kubeadm 为各节点创建的 token：

$ kubeadm token list --kubeconfig ~/.kube/config
TOKEN                     TTL       EXPIRES                     USAGES                   DESCRIPTION               EXTRA GROUPS
k0s2bj.7nvw1zi1nalyz4gz   23h       2018-06-14T15:14:31+08:00   authentication,signing   kubelet-bootstrap-token   system:bootstrappers:kube-node1
mkus5s.vilnjk3kutei600l   23h       2018-06-14T15:14:32+08:00   authentication,signing   kubelet-bootstrap-token   system:bootstrappers:kube-node3
zkiem5.0m4xhw0jc8r466nk   23h       2018-06-14T15:14:32+08:00   authentication,signing   kubelet-bootstrap-token   system:bootstrappers:kube-node2

创建的 token 有效期为 1 天，超期后将不能再被使用，且会被 kube-controller-manager 的 tokencleaner 清理(如果启用该 controller 的话)；
kube-apiserver 接收 kubelet 的 bootstrap token 后，将请求的 user 设置为 system:bootstrap:，group 设置为 system:bootstrappers；

各 token 关联的 Secret：

$ kubectl get secrets  -n kube-system
NAME                     TYPE                                  DATA      AGE
bootstrap-token-k0s2bj   bootstrap.kubernetes.io/token         7         1m
bootstrap-token-mkus5s   bootstrap.kubernetes.io/token         7         1m
bootstrap-token-zkiem5   bootstrap.kubernetes.io/token         7         1m
default-token-99st7      kubernetes.io/service-account-token   3         2d

分发 bootstrap kubeconfig 文件到所有 worker 节点

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_name in ${NODE_NAMES[@]}
  do
    echo ">>> ${node_name}"
    scp kubelet-bootstrap-${node_name}.kubeconfig k8s@${node_name}:/etc/kubernetes/kubelet-bootstrap.kubeconfig
  done

创建和分发 kubelet 参数配置文件

从 v1.10 开始，kubelet 部分参数需在配置文件中配置，kubelet --help 会提示：

DEPRECATED: This parameter should be set via the config file specified by the Kubelet's --config flag

创建 kubelet 参数配置模板文件：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
cat > kubelet.config.json.template <<EOF
{
  "kind": "KubeletConfiguration",
  "apiVersion": "kubelet.config.k8s.io/v1beta1",
  "authentication": {
    "x509": {
      "clientCAFile": "/etc/kubernetes/cert/ca.pem"
    },
    "webhook": {
      "enabled": true,
      "cacheTTL": "2m0s"
    },
    "anonymous": {
      "enabled": false
    }
  },
  "authorization": {
    "mode": "Webhook",
    "webhook": {
      "cacheAuthorizedTTL": "5m0s",
      "cacheUnauthorizedTTL": "30s"
    }
  },
  "address": "##NODE_IP##",
  "port": 10250,
  "readOnlyPort": 0,
  "cgroupDriver": "cgroupfs",
  "hairpinMode": "promiscuous-bridge",
  "serializeImagePulls": false,
  "featureGates": {
    "RotateKubeletClientCertificate": true,
    "RotateKubeletServerCertificate": true
  },
  "clusterDomain": "${CLUSTER_DNS_DOMAIN}",
  "clusterDNS": ["${CLUSTER_DNS_SVC_IP}"]
}
EOF

address：API 监听地址，不能为 127.0.0.1，否则 kube-apiserver、heapster 等不能调用 kubelet 的 API；
readOnlyPort=0：关闭只读端口(默认 10255)，等效为未指定；
authentication.anonymous.enabled：设置为 false，不允许匿名�访问 10250 端口；
authentication.x509.clientCAFile：指定签名客户端证书的 CA 证书，开启 HTTP 证书认证；
authentication.webhook.enabled=true：开启 HTTPs bearer token 认证；
对于未通过 x509 证书和 webhook 认证的请求(kube-apiserver 或其他客户端)，将被拒绝，提示 Unauthorized；
authroization.mode=Webhook：kubelet 使用 SubjectAccessReview API 查询 kube-apiserver 某 user、group 是否具有操作资源的权限(RBAC)；
featureGates.RotateKubeletClientCertificate、featureGates.RotateKubeletServerCertificate：自动 rotate 证书，证书的有效期取决于 kube-controller-manager 的 --experimental-cluster-signing-duration 参数；
需要 root 账户运行；

为各节点创建和分发 kubelet 配置文件：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do 
    echo ">>> ${node_ip}"
    sed -e "s/##NODE_IP##/${node_ip}/" kubelet.config.json.template > kubelet.config-${node_ip}.json
    scp kubelet.config-${node_ip}.json root@${node_ip}:/etc/kubernetes/kubelet.config.json
  done

替换后的 kubelet.config.json 文件： kubelet.config.json

创建和分发 kubelet systemd unit 文件

创建 kubelet systemd unit 文件模板：

cat > kubelet.service.template <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Kubelet
Documentation=https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes
After=docker.service
Requires=docker.service

[Service]
WorkingDirectory=/var/lib/kubelet
ExecStart=/opt/k8s/bin/kubelet \\
  --bootstrap-kubeconfig=/etc/kubernetes/kubelet-bootstrap.kubeconfig \\
  --cert-dir=/etc/kubernetes/cert \\
  --kubeconfig=/etc/kubernetes/kubelet.kubeconfig \\
  --config=/etc/kubernetes/kubelet.config.json \\
  --hostname-override=##NODE_NAME## \\
  --pod-infra-container-image=registry.access.redhat.com/rhel7/pod-infrastructure:latest \\
  --allow-privileged=true \\
  --alsologtostderr=true \\
  --logtostderr=false \\
  --log-dir=/var/log/kubernetes \\
  --v=2
Restart=on-failure
RestartSec=5

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

如果设置了 --hostname-override 选项，则 kube-proxy 也需要设置该选项，否则会出现找不到 Node 的情况；
--bootstrap-kubeconfig：指向 bootstrap kubeconfig 文件，kubelet 使用该文件中的用户名和 token 向 kube-apiserver 发送 TLS Bootstrapping 请求；
K8S approve kubelet 的 csr 请求后，在 --cert-dir 目录创建证书和私钥文件，然后写入 --kubeconfig 文件；

替换后的 unit 文件：kubelet.service

为各节点创建和分发 kubelet systemd unit 文件：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_name in ${NODE_NAMES[@]}
  do 
    echo ">>> ${node_name}"
    sed -e "s/##NODE_NAME##/${node_name}/" kubelet.service.template > kubelet-${node_name}.service
    scp kubelet-${node_name}.service root@${node_name}:/etc/systemd/system/kubelet.service
  done

Bootstrap Token Auth 和授予权限

kublet 启动时查找配置的 --kubeletconfig 文件是否存在，如果不存在则使用 --bootstrap-kubeconfig 向 kube-apiserver 发送证书签名请求 (CSR)。

kube-apiserver 收到 CSR 请求后，对其中的 Token 进行认证（事先使用 kubeadm 创建的 token），认证通过后将请求的 user 设置为 system:bootstrap:，group 设置为 system:bootstrappers，这一过程称为 Bootstrap Token Auth。

默认情况下，这个 user 和 group 没有创建 CSR 的权限，kubelet 启动失败，错误日志如下：

$ sudo journalctl -u kubelet -a |grep -A 2 'certificatesigningrequests'
May 06 06:42:36 kube-node1 kubelet[26986]: F0506 06:42:36.314378   26986 server.go:233] failed to run Kubelet: cannot create certificate signing request: certificatesigningrequests.certificates.k8s.io is forbidden: User "system:bootstrap:lemy40" cannot create certificatesigningrequests.certificates.k8s.io at the cluster scope
May 06 06:42:36 kube-node1 systemd[1]: kubelet.service: Main process exited, code=exited, status=255/n/a
May 06 06:42:36 kube-node1 systemd[1]: kubelet.service: Failed with result 'exit-code'.

解决办法是：创建一个 clusterrolebinding，将 group system:bootstrappers 和 clusterrole system:node-bootstrapper 绑定：

$ kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap --clusterrole=system:node-bootstrapper --group=system:bootstrappers

启动 kubelet 服务

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "mkdir -p /var/lib/kubelet"
    ssh root@${node_ip} "/usr/sbin/swapoff -a"
    ssh root@${node_ip} "mkdir -p /var/log/kubernetes && chown -R k8s /var/log/kubernetes"
    ssh root@${node_ip} "systemctl daemon-reload && systemctl enable kubelet && systemctl restart kubelet"
  done

关闭 swap 分区，否则 kubelet 会启动失败；
必须先创建工作和日志目录；

$ journalctl -u kubelet |tail
Jun 13 16:05:40 kube-node2 kubelet[22343]: I0613 16:05:40.388242   22343 feature_gate.go:226] feature gates: &{{} map[RotateKubeletServerCertificate:true RotateKubeletClientCertificate:true]}
Jun 13 16:05:40 kube-node2 kubelet[22343]: I0613 16:05:40.394342   22343 mount_linux.go:211] Detected OS with systemd
Jun 13 16:05:40 kube-node2 kubelet[22343]: W0613 16:05:40.394494   22343 cni.go:171] Unable to update cni config: No networks found in /etc/cni/net.d
Jun 13 16:05:40 kube-node2 kubelet[22343]: I0613 16:05:40.399508   22343 server.go:376] Version: v1.10.4
Jun 13 16:05:40 kube-node2 kubelet[22343]: I0613 16:05:40.399583   22343 feature_gate.go:226] feature gates: &{{} map[RotateKubeletServerCertificate:true RotateKubeletClientCertificate:true]}
Jun 13 16:05:40 kube-node2 kubelet[22343]: I0613 16:05:40.399736   22343 plugins.go:89] No cloud provider specified.
Jun 13 16:05:40 kube-node2 kubelet[22343]: I0613 16:05:40.399752   22343 server.go:492] No cloud provider specified: "" from the config file: ""
Jun 13 16:05:40 kube-node2 kubelet[22343]: I0613 16:05:40.399777   22343 bootstrap.go:58] Using bootstrap kubeconfig to generate TLS client cert, key and kubeconfig file
Jun 13 16:05:40 kube-node2 kubelet[22343]: I0613 16:05:40.446068   22343 csr.go:105] csr for this node already exists, reusing
Jun 13 16:05:40 kube-node2 kubelet[22343]: I0613 16:05:40.453761   22343 csr.go:113] csr for this node is still valid

kubelet 启动后使用 --bootstrap-kubeconfig 向 kube-apiserver 发送 CSR 请求，当这个 CSR 被 approve 后，kube-controller-manager 为 kubelet 创建 TLS 客户端证书、私钥和 --kubeletconfig 文件。

注意：kube-controller-manager 需要配置 --cluster-signing-cert-file 和 --cluster-signing-key-file 参数，才会为 TLS Bootstrap 创建证书和私钥。

$ kubectl get csr
NAME                                                   AGE       REQUESTOR                 CONDITION
node-csr-QzuuQiuUfcSdp3j5W4B2UOuvQ_n9aTNHAlrLzVFiqrk   43s       system:bootstrap:zkiem5   Pending
node-csr-oVbPmU-ikVknpynwu0Ckz_MvkAO_F1j0hmbcDa__sGA   27s       system:bootstrap:mkus5s   Pending
node-csr-u0E1-ugxgotO_9FiGXo8DkD6a7-ew8sX2qPE6KPS2IY   13m       system:bootstrap:k0s2bj   Pending

$ kubectl get nodes
No resources found.

三个 work 节点的 csr 均处于 pending 状态；

approve kubelet CSR 请求

可以手动或自动 approve CSR 请求。推荐使用自动的方式，因为从 v1.8 版本开始，可以自动轮转approve csr 后生成的证书。

手动 approve CSR 请求

查看 CSR 列表：

$ kubectl get csr
NAME                                                   AGE       REQUESTOR                 CONDITION
node-csr-QzuuQiuUfcSdp3j5W4B2UOuvQ_n9aTNHAlrLzVFiqrk   43s       system:bootstrap:zkiem5   Pending
node-csr-oVbPmU-ikVknpynwu0Ckz_MvkAO_F1j0hmbcDa__sGA   27s       system:bootstrap:mkus5s   Pending
node-csr-u0E1-ugxgotO_9FiGXo8DkD6a7-ew8sX2qPE6KPS2IY   13m       system:bootstrap:k0s2bj   Pending

approve CSR：

$ kubectl certificate approve node-csr-QzuuQiuUfcSdp3j5W4B2UOuvQ_n9aTNHAlrLzVFiqrk
certificatesigningrequest.certificates.k8s.io "node-csr-QzuuQiuUfcSdp3j5W4B2UOuvQ_n9aTNHAlrLzVFiqrk" approved

查看 Approve 结果：

$ kubectl describe  csr node-csr-QzuuQiuUfcSdp3j5W4B2UOuvQ_n9aTNHAlrLzVFiqrk
Name:               node-csr-QzuuQiuUfcSdp3j5W4B2UOuvQ_n9aTNHAlrLzVFiqrk
Labels:             <none>
Annotations:        <none>
CreationTimestamp:  Wed, 13 Jun 2018 16:05:04 +0800
Requesting User:    system:bootstrap:zkiem5
Status:             Approved
Subject:
         Common Name:    system:node:kube-node2
         Serial Number:
         Organization:   system:nodes
Events:  <none>

Requesting User：请求 CSR 的用户，kube-apiserver 对它进行认证和授权；
Subject：请求签名的证书信息；
证书的 CN 是 system:node:kube-node2， Organization 是 system:nodes，kube-apiserver 的 Node 授权模式会授予该证书的相关权限；

自动 approve CSR 请求

创建三个 ClusterRoleBinding，分别用于自动 approve client、renew client、renew server 证书：

cat > csr-crb.yaml <<EOF
 # Approve all CSRs for the group "system:bootstrappers"
 kind: ClusterRoleBinding
 apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
 metadata:
   name: auto-approve-csrs-for-group
 subjects:
 - kind: Group
   name: system:bootstrappers
   apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
 roleRef:
   kind: ClusterRole
   name: system:certificates.k8s.io:certificatesigningrequests:nodeclient
   apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
---
 # To let a node of the group "system:nodes" renew its own credentials
 kind: ClusterRoleBinding
 apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
 metadata:
   name: node-client-cert-renewal
 subjects:
 - kind: Group
   name: system:nodes
   apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
 roleRef:
   kind: ClusterRole
   name: system:certificates.k8s.io:certificatesigningrequests:selfnodeclient
   apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
---
# A ClusterRole which instructs the CSR approver to approve a node requesting a
# serving cert matching its client cert.
kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: approve-node-server-renewal-csr
rules:
- apiGroups: ["certificates.k8s.io"]
  resources: ["certificatesigningrequests/selfnodeserver"]
  verbs: ["create"]
---
 # To let a node of the group "system:nodes" renew its own server credentials
 kind: ClusterRoleBinding
 apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
 metadata:
   name: node-server-cert-renewal
 subjects:
 - kind: Group
   name: system:nodes
   apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
 roleRef:
   kind: ClusterRole
   name: approve-node-server-renewal-csr
   apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
EOF

auto-approve-csrs-for-group：自动 approve node 的第一次 CSR；注意第一次 CSR 时，请求的 Group 为 system:bootstrappers；
node-client-cert-renewal：自动 approve node 后续过期的 client 证书，自动生成的证书 Group 为 system:nodes;
node-server-cert-renewal：自动 approve node 后续过期的 server 证书，自动生成的证书 Group 为 system:nodes;

生效配置：

$ kubectl apply -f csr-crb.yaml

查看 kublet 的情况

等待一段时间(1-10 分钟)，三个节点的 CSR 都被自动 approve：

$ kubectl get csr
NAME                                                   AGE       REQUESTOR                 CONDITION
csr-98h25                                              6m        system:node:kube-node2    Approved,Issued
csr-lb5c9                                              7m        system:node:kube-node3    Approved,Issued
csr-m2hn4                                              14m       system:node:kube-node1    Approved,Issued
node-csr-7q7i0q4MF_K2TSEJj16At4CJFLlJkHIqei6nMIAaJCU   28m       system:bootstrap:k0s2bj   Approved,Issued
node-csr-ND77wk2P8k2lHBtgBaObiyYw0uz1Um7g2pRvveMF-c4   35m       system:bootstrap:mkus5s   Approved,Issued
node-csr-Nysmrw55nnM48NKwEJuiuCGmZoxouK4N8jiEHBtLQso   6m        system:bootstrap:zkiem5   Approved,Issued
node-csr-QzuuQiuUfcSdp3j5W4B2UOuvQ_n9aTNHAlrLzVFiqrk   1h        system:bootstrap:zkiem5   Approved,Issued
node-csr-oVbPmU-ikVknpynwu0Ckz_MvkAO_F1j0hmbcDa__sGA   1h        system:bootstrap:mkus5s   Approved,Issued
node-csr-u0E1-ugxgotO_9FiGXo8DkD6a7-ew8sX2qPE6KPS2IY   1h        system:bootstrap:k0s2bj   Approved,Issued

所有节点均 ready：

$ kubectl get nodes
NAME         STATUS    ROLES     AGE       VERSION
kube-node1   Ready     <none>    18m       v1.10.4
kube-node2   Ready     <none>    10m       v1.10.4
kube-node3   Ready     <none>    11m       v1.10.4

kube-controller-manager 为各 node 生成了 kubeconfig 文件和公私钥：

$ ls -l /etc/kubernetes/kubelet.kubeconfig
-rw------- 1 root root 2293 Jun 13 17:07 /etc/kubernetes/kubelet.kubeconfig

$ ls -l /etc/kubernetes/cert/|grep kubelet
-rw-r--r-- 1 root root 1046 Jun 13 17:07 kubelet-client.crt
-rw------- 1 root root  227 Jun 13 17:07 kubelet-client.key
-rw------- 1 root root 1334 Jun 13 17:07 kubelet-server-2018-06-13-17-07-45.pem
lrwxrwxrwx 1 root root   58 Jun 13 17:07 kubelet-server-current.pem -> /etc/kubernetes/cert/kubelet-server-2018-06-13-17-07-45.pem

kubelet-server 证书会周期轮转；

kubelet 提供的 API 接口

kublet 启动后监听多个端口，用于接收 kube-apiserver 或其它组件发送的请求：

$ sudo netstat -lnpt|grep kubelet
tcp        0      0 192.168.16.237:4194     0.0.0.0:*               LISTEN      2490/kubelet
tcp        0      0 127.0.0.1:10248         0.0.0.0:*               LISTEN      2490/kubelet
tcp        0      0 192.168.16.237:10250    0.0.0.0:*               LISTEN      2490/kubelet

4194: cadvisor http 服务；
10248: healthz http 服务；
10250: https API 服务；注意：未开启只读端口 10255；

例如执行 kubectl ec -it nginx-ds-5rmws -- sh 命令时，kube-apiserver 会向 kubelet 发送如下请求：

POST /exec/default/nginx-ds-5rmws/my-nginx?command=sh&input=1&output=1&tty=1

kubelet 接收 10250 端口的 https 请求：

/pods、/runningpods
/metrics、/metrics/cadvisor、/metrics/probes
/spec
/stats、/stats/container
/logs
/run/、"/exec/", "/attach/", "/portForward/", "/containerLogs/" 等管理；

详情参考：https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/pkg/kubelet/server/server.go#L434:3

由于关闭了匿名认证，同时开启了 webhook 授权，所有访问 10250 端口 https API 的请求都需要被认证和授权。

预定义的 ClusterRole system:kubelet-api-admin 授予访问 kubelet 所有 API 的权限：

$ kubectl describe clusterrole system:kubelet-api-admin
Name:         system:kubelet-api-admin
Labels:       kubernetes.io/bootstrapping=rbac-defaults
Annotations:  rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate=true
PolicyRule:
  Resources      Non-Resource URLs  Resource Names  Verbs
  ---------      -----------------  --------------  -----
  nodes          []                 []              [get list watch proxy]
  nodes/log      []                 []              [*]
  nodes/metrics  []                 []              [*]
  nodes/proxy    []                 []              [*]
  nodes/spec     []                 []              [*]
  nodes/stats    []                 []              [*]

kublet api 认证和授权

kublet 配置了如下认证参数：

authentication.anonymous.enabled：设置为 false，不允许匿名�访问 10250 端口；
authentication.x509.clientCAFile：指定签名客户端证书的 CA 证书，开启 HTTPs 证书认证；
authentication.webhook.enabled=true：开启 HTTPs bearer token 认证；

同时配置了如下授权参数：

authroization.mode=Webhook：开启 RBAC 授权；

kubelet 收到请求后，使用 clientCAFile 对证书签名进行认证，或者查询 bearer token 是否有效。如果两者都没通过，则拒绝请求，提示 Unauthorized：

$ curl -s --cacert /etc/kubernetes/cert/ca.pem https://192.168.16.237:10250/metrics
Unauthorized

$ curl -s --cacert /etc/kubernetes/cert/ca.pem -H "Authorization: Bearer 123456" https://192.168.16.237:10250/metrics
Unauthorized

通过认证后，kubelet 使用 SubjectAccessReview API 向 kube-apiserver 发送请求，查询证书或 token 对应的 user、group 是否有操作资源的权限(RBAC)；

证书认证和授权：

$ # 权限不足的证书；
$ curl -s --cacert /etc/kubernetes/cert/ca.pem --cert /etc/kubernetes/cert/kube-controller-manager.pem --key /etc/kubernetes/cert/kube-controller-manager-key.pem https://192.168.16.237:10250/metrics
Forbidden (user=system:kube-controller-manager, verb=get, resource=nodes, subresource=metrics)

$ # 使用部署 kubectl 命令行工具时创建的、具有最高权限的 admin 证书；
$ curl -s --cacert /etc/kubernetes/cert/ca.pem --cert ./admin.pem --key ./admin-key.pem https://192.168.16.237:10250/metrics|head
# HELP apiserver_client_certificate_expiration_seconds Distribution of the remaining lifetime on the certificate used to authenticate a request.
# TYPE apiserver_client_certificate_expiration_seconds histogram
apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="0"} 0
apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="21600"} 0
apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="43200"} 0
apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="86400"} 0
apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="172800"} 0
apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="345600"} 0
apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="604800"} 0
apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="2.592e+06"} 0

--cacert、--cert、--key 的参数值必须是文件路径，如上面的 ./admin.pem 不能省略 ./，否则返回 401 Unauthorized；

bear token 认证和授权：

创建一个 ServiceAccount，将它和 ClusterRole system:kubelet-api-admin 绑定，从而具有调用 kubelet API 的权限：

kubectl create sa kubelet-api-test
kubectl create clusterrolebinding kubelet-api-test --clusterrole=system:kubelet-api-admin --serviceaccount=default:kubelet-api-test
SECRET=$(kubectl get secrets | grep kubelet-api-test | awk '{print $1}')
TOKEN=$(kubectl describe secret ${SECRET} | grep -E '^token' | awk '{print $2}')
echo ${TOKEN}

$ curl -s --cacert /etc/kubernetes/cert/ca.pem -H "Authorization: Bearer ${TOKEN}" https://192.168.16.237:10250/metrics|head
# HELP apiserver_client_certificate_expiration_seconds Distribution of the remaining lifetime on the certificate used to authenticate a request.
# TYPE apiserver_client_certificate_expiration_seconds histogram
apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="0"} 0
apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="21600"} 0
apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="43200"} 0
apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="86400"} 0
apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="172800"} 0
apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="345600"} 0
apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="604800"} 0
apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="2.592e+06"} 0

cadvisor 和 metrics

cadvisor 统计�所在节点各容器的资源(CPU、内存、磁盘、网卡)使用情况，分别在自己的 http web 页面(4194 端口)和 10250 以 promehteus metrics 的形式输出。

浏览器访问 http://192.168.16.237:4194/containers/ 可以查看到 cadvisor 的监控页面：

image.png
下面这段直接cp原文，没看懂也没有做出来，我直接忽略了
浏览器访问 https://172.27.129.80:10250/metrics 和 https://172.27.129.80:10250/metrics/cadvisor 分别返回 kublet 和 cadvisor 的 metrics。

image.png

注意：

kublet.config.json 设置 authentication.anonymous.enabled 为 false，不允许匿名证书访问 10250 的 https 服务；
参考A.浏览器访问kube-apiserver安全端口.md，创建和导入相关证书，然后访问上面的 10250 端口；

获取 kublet 的配置

从 kube-apiserver 获取各 node 的配置：

$ source /opt/k8s/bin/environment.sh
$ # 使用部署 kubectl 命令行工具时创建的、具有最高权限的 admin 证书；
$ curl -sSL --cacert /etc/kubernetes/cert/ca.pem --cert ./admin.pem --key ./admin-key.pem ${KUBE_APISERVER}/api/v1/nodes/kube-node1/proxy/configz | jq \
  '.kubeletconfig|.kind="KubeletConfiguration"|.apiVersion="kubelet.config.k8s.io/v1beta1"'
{
  "syncFrequency": "1m0s",
  "fileCheckFrequency": "20s",
  "httpCheckFrequency": "20s",
  "address": "172.27.129.80",
  "port": 10250,
  "readOnlyPort": 10255,
  "authentication": {
    "x509": {},
    "webhook": {
      "enabled": false,
      "cacheTTL": "2m0s"
    },
    "anonymous": {
      "enabled": true
    }
  },
  "authorization": {
    "mode": "AlwaysAllow",
    "webhook": {
      "cacheAuthorizedTTL": "5m0s",
      "cacheUnauthorizedTTL": "30s"
    }
  },
  "registryPullQPS": 5,
  "registryBurst": 10,
  "eventRecordQPS": 5,
  "eventBurst": 10,
  "enableDebuggingHandlers": true,
  "healthzPort": 10248,
  "healthzBindAddress": "127.0.0.1",
  "oomScoreAdj": -999,
  "clusterDomain": "cluster.local.",
  "clusterDNS": [
    "10.254.0.2"
  ],
  "streamingConnectionIdleTimeout": "4h0m0s",
  "nodeStatusUpdateFrequency": "10s",
  "imageMinimumGCAge": "2m0s",
  "imageGCHighThresholdPercent": 85,
  "imageGCLowThresholdPercent": 80,
  "volumeStatsAggPeriod": "1m0s",
  "cgroupsPerQOS": true,
  "cgroupDriver": "cgroupfs",
  "cpuManagerPolicy": "none",
  "cpuManagerReconcilePeriod": "10s",
  "runtimeRequestTimeout": "2m0s",
  "hairpinMode": "promiscuous-bridge",
  "maxPods": 110,
  "podPidsLimit": -1,
  "resolvConf": "/etc/resolv.conf",
  "cpuCFSQuota": true,
  "maxOpenFiles": 1000000,
  "contentType": "application/vnd.kubernetes.protobuf",
  "kubeAPIQPS": 5,
  "kubeAPIBurst": 10,
  "serializeImagePulls": false,
  "evictionHard": {
    "imagefs.available": "15%",
    "memory.available": "100Mi",
    "nodefs.available": "10%",
    "nodefs.inodesFree": "5%"
  },
  "evictionPressureTransitionPeriod": "5m0s",
  "enableControllerAttachDetach": true,
  "makeIPTablesUtilChains": true,
  "iptablesMasqueradeBit": 14,
  "iptablesDropBit": 15,
  "featureGates": {
    "RotateKubeletClientCertificate": true,
    "RotateKubeletServerCertificate": true
  },
  "failSwapOn": true,
  "containerLogMaxSize": "10Mi",
  "containerLogMaxFiles": 5,
  "enforceNodeAllocatable": [
    "pods"
  ],
  "kind": "KubeletConfiguration",
  "apiVersion": "kubelet.config.k8s.io/v1beta1"
}

15.部署 kube-proxy 组件

kube-proxy 运行在所有 worker 节点上，，它监听 apiserver 中 service 和 Endpoint 的变化情况，创建路由规则来进行服务负载均衡。

本文档讲解部署 kube-proxy 的部署，使用 ipvs 模式。

下载和分发 kube-proxy 二进制文件

参考 06-0.部署master节点.md

安装依赖包

各节点需要安装 ipvsadm 和 ipset 命令，加载 ip_vs 内核模块。

参考 07-0.部署worker节点.md

创建 kube-proxy 证书

创建证书签名请求：

cat > kube-proxy-csr.json <<EOF
{
  "CN": "system:kube-proxy",
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "4Paradigm"
    }
  ]
}
EOF

CN：指定该证书的 User 为 system:kube-proxy；
预定义的 RoleBinding system:node-proxier 将User system:kube-proxy 与 Role system:node-proxier 绑定，该 Role 授予了调用 kube-apiserver Proxy 相关 API 的权限；
该证书只会被 kube-proxy 当做 client 证书使用，所以 hosts 字段为空；

生成证书和私钥：

cfssl gencert -ca=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
  -ca-key=/etc/kubernetes/cert/ca-key.pem \
  -config=/etc/kubernetes/cert/ca-config.json \
  -profile=kubernetes  kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy

创建和分发 kubeconfig 文件

source /opt/k8s/bin/environment.sh
kubectl config set-cluster kubernetes \
  --certificate-authority=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
  --embed-certs=true \
  --server=${KUBE_APISERVER} \
  --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig

kubectl config set-credentials kube-proxy \
  --client-certificate=kube-proxy.pem \
  --client-key=kube-proxy-key.pem \
  --embed-certs=true \
  --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig

kubectl config set-context default \
  --cluster=kubernetes \
  --user=kube-proxy \
  --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig

kubectl config use-context default --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig

--embed-certs=true：将 ca.pem 和 admin.pem 证书内容嵌入到生成的 kubectl-proxy.kubeconfig 文件中(不加时，写入的是证书文件路径)；

分发 kubeconfig 文件：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_name in ${NODE_NAMES[@]}
  do
    echo ">>> ${node_name}"
    scp kube-proxy.kubeconfig k8s@${node_name}:/etc/kubernetes/
  done

创建 kube-proxy 配置文件

从 v1.10 开始，kube-proxy 部分参数可以配置文件中配置。可以使用 --write-config-to 选项生成该配置文件，或者参考 kubeproxyconfig 的类型定义源文件：https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/pkg/proxy/apis/kubeproxyconfig/types.go

创建 kube-proxy config 文件模板：

cat >kube-proxy.config.yaml.template <<EOF
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
bindAddress: ##NODE_IP##
clientConnection:
  kubeconfig: /etc/kubernetes/kube-proxy.kubeconfig
clusterCIDR: ${CLUSTER_CIDR}
healthzBindAddress: ##NODE_IP##:10256
hostnameOverride: ##NODE_NAME##
kind: KubeProxyConfiguration
metricsBindAddress: ##NODE_IP##:10249
mode: "ipvs"
EOF

bindAddress: 监听地址；
clientConnection.kubeconfig: 连接 apiserver 的 kubeconfig 文件；
clusterCIDR: kube-proxy 根据 --cluster-cidr 判断集群内部和外部流量，指定 --cluster-cidr 或 --masquerade-all选项后 kube-proxy 才会对访问 Service IP 的请求做 SNAT；
hostnameOverride: 参数值必须与 kubelet 的值一致，否则 kube-proxy 启动后会找不到该 Node，从而不会创建任何 ipvs 规则；
mode: 使用 ipvs 模式；

为各节点创建和分发 kube-proxy 配置文件：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for (( i=0; i < 3; i++ ))
  do 
    echo ">>> ${NODE_NAMES[i]}"
    sed -e "s/##NODE_NAME##/${NODE_NAMES[i]}/" -e "s/##NODE_IP##/${NODE_IPS[i]}/" kube-proxy.config.yaml.template > kube-proxy-${NODE_NAMES[i]}.config.yaml
    scp kube-proxy-${NODE_NAMES[i]}.config.yaml root@${NODE_NAMES[i]}:/etc/kubernetes/kube-proxy.config.yaml
  done

替换后的 kube-proxy.config.yaml 文件：kube-proxy.config.yaml

创建和分发 kube-proxy systemd unit 文件

source /opt/k8s/bin/environment.sh
cat > kube-proxy.service <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Kube-Proxy Server
Documentation=https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes
After=network.target

[Service]
WorkingDirectory=/var/lib/kube-proxy
ExecStart=/opt/k8s/bin/kube-proxy \\
  --config=/etc/kubernetes/kube-proxy.config.yaml \\
  --alsologtostderr=true \\
  --logtostderr=false \\
  --log-dir=/var/log/kubernetes \\
  --v=2
Restart=on-failure
RestartSec=5
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

替换后的 unit 文件：kube-proxy.service

分发 kube-proxy systemd unit 文件：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_name in ${NODE_NAMES[@]}
  do 
    echo ">>> ${node_name}"
    scp kube-proxy.service root@${node_name}:/etc/systemd/system/
  done

启动 kube-proxy 服务

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "mkdir -p /var/lib/kube-proxy"
    ssh root@${node_ip} "mkdir -p /var/log/kubernetes && chown -R k8s /var/log/kubernetes"
    ssh root@${node_ip} "systemctl daemon-reload && systemctl enable kube-proxy && systemctl restart kube-proxy"
  done

检查启动结果

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh k8s@${node_ip} "systemctl status kube-proxy|grep Active"
  done

确保状态为 active (running)，否则查看日志，确认原因：

journalctl -u kube-proxy

查看监听端口和 metrics

[k8s@kube-node1 ~]$ sudo netstat -lnpt|grep kube-prox
tcp        0      0 192.168.16.237:10249    0.0.0.0:*               LISTEN      16847/kube-proxy
tcp        0      0 192.168.16.237:10256    0.0.0.0:*               LISTEN      16847/kube-proxy

10249：http prometheus metrics port;
10256：http healthz port;

查看 ipvs 路由规则

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "/usr/sbin/ipvsadm -ln"
  done

预期输出：

>>> 192.168.16.237
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  10.254.0.1:443 rr persistent 10800
  -> 192.168.16.237:6443          Masq    1      0          0
>>>192.168.16.238
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  10.254.0.1:443 rr persistent 10800
  -> 192.168.16.237:6443          Masq    1      0          0
>>>192.168.16.239
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  10.254.0.1:443 rr persistent 10800
  -> 192.168.16.237:6443          Masq    1      0          0

可见将所有到 kubernetes cluster ip 443 端口的请求都转发到 kube-apiserver 的 6443 端口；

16. 验证集群功能

本文档使用 daemonset 验证 master 和 worker 节点是否工作正常。

检查节点状态

$ kubectl get nodes
NAME         STATUS    ROLES     AGE       VERSION
kube-node1   Ready     <none>    3h        v1.10.4
kube-node2   Ready     <none>    3h        v1.10.4
kube-node3   Ready     <none>    3h        v1.10.4

都为 Ready 时正常。

创建测试文件

$ cat > nginx-ds.yml <<EOF
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-ds
  labels:
    app: nginx-ds
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: nginx-ds
  ports:
  - name: http
    port: 80
    targetPort: 80
---
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: nginx-ds
  labels:
    addonmanager.kubernetes.io/mode: Reconcile
spec:
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-ds
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: nginx:1.7.9
        ports:
        - containerPort: 80
EOF

执行定义文件

$ kubectl create -f nginx-ds.yml
service "nginx-ds" created
daemonset.extensions "nginx-ds" created

检查各 Node 上的 Pod IP 连通性

$ kubectl get pods  -o wide|grep nginx-ds
nginx-ds-dbn97   1/1       Running   0          2m        172.30.29.2   kube-node2
nginx-ds-rk777   1/1       Running   0          2m        172.30.81.2   kube-node1
nginx-ds-tr9g5   1/1       Running   0          2m        172.30.39.2   kube-node3

可见，nginx-ds 的 Pod IP 分别是 172.30.39.2、172.30.81.2、172.30.29.2，在所有 Node 上分别 ping 这三个 IP，看是否连通：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh ${node_ip} "ping -c 1 172.30.39.2"
    ssh ${node_ip} "ping -c 1 172.30.81.2"
    ssh ${node_ip} "ping -c 1 172.30.29.2"
  done

检查服务 IP 和端口可达性

$ kubectl get svc |grep nginx-ds
nginx-ds     NodePort    10.254.254.228   <none>        80:8900/TCP   4m

可见：

Service Cluster IP：10.254.254.228
服务端口：80
NodePort 端口：8900

在所有 Node 上 curl Service IP：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh ${node_ip} "curl 10.254.254.228"
  done

预期输出 nginx 欢迎页面内容。

检查服务的 NodePort 可达性

在所有 Node 上执行：

source /opt/k8s/bin/environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh ${node_ip} "curl ${node_ip}:8900"
  done

预期输出 nginx 欢迎页面内容。

17. kubectl 常用命令及排查

查看集群信息
kubectl cluster-info
查看所有命名空间的pods
kubectl   get  pods  --all-namespaces
显示Pod的更多信息
kubectl    get pods  --all-namespaces   -o wide
查看rc和service列表
kubectl get rc,service
查看所有命名空间的servers
kubectl  get svc --all-namespaces
查看pod日志
kubectl logs -f kubernetes-dashboard-86497fb476-brbz8  -n  kube-system
显示Node的详细信息
kubectl describe nodes <node-name>
显示Pod的详细信息
kubectl describe pods/<pod-name>
显示由RC管理的Pod的信息
kubectl describe pods <rc-name>
创建服务
kubectl create  -f   nginx.yaml
删除服务
kubectl  delete  -f  nginx.yaml
执行容器的命令
执行Pod的data命令，默认是用Pod中的第一个容器执行
kubectl exec <pod-name> data
指定Pod中某个容器执行data命令
kubectl exec <pod-name> -c <container-name> data
通过bash获得Pod中某个容器的TTY，相当于登录容器
kubectl exec -it <pod-name> -c <container-name> bash

待更新