2021-03-21 快速部署一个Kubernetes集群

作者: 阿丧小威 | 来源:发表于2021-03-21 22:22 被阅读0次

1. 生产环境部署K8s的2种方式

kubeadmKubeadm是一个工具，提供kubeadm init和kubeadm join，用于快速部署Kubernetes集群。
部署地址：https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/
二进制推荐，从官方下载发行版的二进制包，手动部署每个组件，组成Kubernetes集群。
下载地址：https://github.com/kubernetes/kubernetes/releases

2. 服务器硬件配置推荐

服务器硬件配置推荐

3. 使用kubeadm快速搭建K8s集群

1、安装Docker
2、创建一个Master 节点
kubeadm init
3、将一个Node 节点加入到当前集群中
kubeadm join <Master节点的IP和端口>
4、部署容器网络（CNI）
kubectl apply -f calico.yaml
5、部署Web UI（Dashboard）

3.1 安装要求

在开始之前，部署Kubernetes集群机器需要满足以下几个条件：

一台或多台机器，操作系统 CentOS7.x-86_x64
硬件配置：2GB或更多RAM，2个CPU或更多CPU，硬盘30GB或更多
集群中所有机器之间网络互通
可以访问外网，需要拉取镜像
禁止swap分区

3.2 准备环境

Kubernetes集群架构图

服务器准备

关闭防火墙：

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

关闭selinux：

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

关闭swap：

swapoff -a  # 临时
vim /etc/fstab  # 永久，把swap相关的配置注释掉

设置主机名：

hostnamectl set-hostname <hostname>

在master添加hosts：

cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.9.102 k8s-master
192.168.9.103 k8s-node1
192.168.9.119 k8s-node2
EOF

将桥接的IPv4流量传递到iptables的链：

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

时间同步：

yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com

4. 安装Docker/kubeadm/kubelet【所有节点】

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

4.1 安装Docker

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

配置镜像下载加速器：

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

systemctl restart docker
docker info

4.2 添加阿里云YUM软件源

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

4.3 安装kubeadm，kubelet和kubectl

由于版本更新频繁，这里指定版本号部署：

$ yum install -y kubelet-1.20.0 kubeadm-1.20.0 kubectl-1.20.0
$ systemctl enable kubelet

5. 部署Kubernetes 【Master节点】

https://kubernetes.io/zh/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm-init/#config-file
https://kubernetes.io/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/create-cluster-kubeadm/#initializing-your-control-plane-node
在192.168.9.102（Master）执行。

$ kubeadm init \
  --apiserver-advertise-address=192.168.9.102 \
  --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
  --kubernetes-version v1.20.0 \
  --service-cidr=10.96.0.0/12 \
  --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
  --ignore-preflight-errors=all

--apiserver-advertise-address 集群通告地址
--image-repository 由于默认拉取镜像地址k8s.gcr.io国内无法访问，这里指定阿里云镜像仓库地址
--kubernetes-version K8s版本，与上面安装的一致
--service-cidr 集群内部虚拟网络，Pod统一访问入口
--pod-network-cidr Pod网络，与下面部署的CNI网络组件yaml中保持一致

或者使用配置文件引导：

$ vi kubeadm.conf
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.20.0
imageRepository: registry.aliyuncs.com/google_containers 
networking:
  podSubnet: 10.244.0.0/16 
  serviceSubnet: 10.96.0.0/12 

$ kubeadm init --config kubeadm.conf --ignore-preflight-errors=all

拷贝kubectl使用的连接k8s认证文件到默认路径：

[root@k8s-master ~]# mkdir -p $HOME/.kube
You have new mail in /var/spool/mail/root
[root@k8s-master ~]# sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
[root@k8s-master ~]# sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
[root@k8s-master ~]# kubectl get nodes
NAME         STATUS     ROLES                  AGE     VERSION
k8s-master   NotReady   control-plane,master   3m29s   v1.20.0

kubeadm init做了哪些工作？

[preflight]环境检查和拉取镜像（kubeadm config images pull）
[certs]创建证书目录/etc/kubernetes/pki，生成证书
[kubeconfig]创建连接apiserver的配置文件目录/etc/kubernetes
[kubelet-start]生成kubelet配置文件和启动
[control-plane]使用静态pod启动master组件 /etc/kubernetes/mainfests
[upload-config] [upload-certs] [kubelet]使用ConfigMap存储kubelet配置
[mark-control-plane] 给master节点添加标签
[bootstrap-token] kubelet自动申请证书机制
[addons]安装插件CoreDNS和kube-proxy

6. 加入Kubernetes 【Node节点】

master创建成功后，最后面会输出以下内容：

kubeadm join 192.168.9.102:6443 --token auqu8v.0byftg2ey60hcbfb \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:60262e9c944ae3f2420b221603b6b1fde91cdc8475de13120c47eb9cfa4a0d9c 
You have new mail in /var/spool/mail/root

在node1和node2节点上执行master输出的内容：

kubeadm join 192.168.9.102:6443 --token auqu8v.0byftg2ey60hcbfb \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:60262e9c944ae3f2420b221603b6b1fde91cdc8475de13120c47eb9cfa4a0d9c

在master节点查看：

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get nodes
NAME          STATUS     ROLES                  AGE   VERSION
k8s-master1   NotReady   control-plane,master   78m   v1.20.0
k8s-node1     NotReady   <none>                 44s   v1.20.0
k8s-node2     NotReady   <none>                 41s   v1.20.0

发现已经加入成功。
默认token有效期为24小时，当过期之后，该token就不可用了。这时就需要重新创建token，可以直接使用命令快捷生成：

kubeadm token create --print-join-command

7. 部署容器网络（CNI）

https://kubernetes.io/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/create-cluster-kubeadm/#pod-network
注意：只需要部署下面其中一个，推荐Calico。
Calico是一个纯三层的数据中心网络方案，Calico支持广泛的平台，包括Kubernetes、OpenStack等。
Calico 在每一个计算节点利用 Linux Kernel 实现了一个高效的虚拟路由器（ vRouter）来负责数据转发，而每个 vRouter 通过 BGP 协议负责把自己上运行的 workload 的路由信息向整个 Calico 网络内传播。
此外，Calico 项目还实现了 Kubernetes 网络策略，提供ACL功能。
https://docs.projectcalico.org/getting-started/kubernetes/quickstart
下载完后还需要修改里面定义Pod网络（CALICO_IPV4POOL_CIDR），与前面kubeadm init指定的一样
修改完后应用清单（只需在master节点部署即可）：

[root@k8s-master1 ~]#  wget https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml
[root@k8s-master1 ~]# vi calico.yaml  ---把下面的注释去掉，IP改成上面安装时pod-network-cidr的IP，注意格式，要对齐
             - name: CALICO_IPV4POOL_CIDR
               value: "10.244.0.0/16"
[root@k8s-master1 ~]# kubectl apply -f calico.yaml
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods -n kube-system    ---可以看到在初始化中
NAME                                       READY   STATUS     RESTARTS   AGE
calico-kube-controllers-69496d8b75-9jdwp   0/1     Pending    0          5s
calico-node-djjcb                          0/1     Init:0/3   0          6s
calico-node-dt7wh                          0/1     Init:0/3   0          6s
calico-node-vms8n                          0/1     Init:0/3   0          6s
coredns-7f89b7bc75-56tcr                   0/1     Pending    0          4h14m
coredns-7f89b7bc75-hj7m6                   0/1     Pending    0          4h14m
etcd-k8s-master1                           1/1     Running    0          4h14m
kube-apiserver-k8s-master1                 1/1     Running    0          4h14m
kube-controller-manager-k8s-master1        1/1     Running    0          4h14m
kube-proxy-2955d                           1/1     Running    0          177m
kube-proxy-pl86m                           1/1     Running    0          4h14m
kube-proxy-tzwvc                           1/1     Running    0          177m
kube-scheduler-k8s-master1                 1/1     Running    0          4h14m
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get nodes    ---等初始化完后可以看到都已经准备好了
NAME          STATUS   ROLES                  AGE     VERSION
k8s-master1   Ready    control-plane,master   5h10m   v1.20.0
k8s-node1     Ready    <none>                 3h52m   v1.20.0
k8s-node2     Ready    <none>                 3h52m   v1.20.0

8. 测试kubernetes集群

验证Pod工作
验证Pod网络通信
验证DNS解析

在Kubernetes集群中创建一个pod，验证是否正常运行：

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

访问地址：http://NodeIP:Port

9. 部署 Dashboard

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

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

[root@k8s-master1 ~]# vi kubernertes-dashboard.yaml
...
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  ports:
    - port: 443
      targetPort: 8443
      nodePort: 30001
  selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  type: NodePort
...

[root@k8s-master1 ~]# kubectl apply -f kubernertes-dashboard.yaml
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods -n kubernetes-dashboard
NAME                                         READY   STATUS              RESTARTS   AGE
dashboard-metrics-scraper-7b59f7d4df-9cl5f   0/1     ContainerCreating   0          7s
kubernetes-dashboard-5dbf55bd9d-b5x54        0/1     ContainerCreating   0          7s
[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods -n kubernetes-dashboard
NAME                                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
dashboard-metrics-scraper-7b59f7d4df-9cl5f   1/1     Running   0          2m9s
kubernetes-dashboard-5dbf55bd9d-b5x54        1/1     Running   0          2m9s

访问地址：https://NodeIP:30001
创建service account并绑定默认cluster-admin管理员集群角色：

创建用户：
[root@k8s-master1 ~]# kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kube-system
用户授权：
[root@k8s-master1 ~]# kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard-admin
获取用户Token：
[root@k8s-master1 ~]# kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk '/dashboard-admin/{print $1}')
Name:         dashboard-admin-token-r6k5d
Namespace:    kube-system
Labels:       <none>
Annotations:  kubernetes.io/service-account.name: dashboard-admin
              kubernetes.io/service-account.uid: 20c113e3-2cdc-4d10-939e-47c56f41ff16

Type:  kubernetes.io/service-account-token

Data
====
ca.crt:     1066 bytes
namespace:  11 bytes
token:      eyJhbGciOiJSUzI1NiIsImtpZCI6IktWeDJ1NXQ0SnZtZ09YeW56YnVxNy0wanpNZFc2VDFlQ1NBZEUwNmM4V0kifQ.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.YXnU-yEQ3GKY4MSSOFulFsq4FZhhwFU8dlH-3zfXL-gejp1U_80yR7lNkKIbj28fhymePVe00b2nBHxVSbavLwIyRjzNoDv54fZx0oDxJdHk7mr8HgK0APGe0oaZFYxIAZc28-IE0ZV2P27s1fiouSspZ6be4lXVMmjAJGRmoOn0Ou_vuMjHpl66K7oubEthRZsw_cfRRbUW5D94z-rgPCnQ3fRUO14MCiQA0dA9JqGJceR9zsQv3d-3QldIPxijIbIl5jCSBwsR8GSk7XiO4zOh3jIZoCtMTifWePneWv_qsOSge3kkVs0i54-0M70ptI7Pc50NNXsxxZwn6hcnHg

使用输出的token登录Dashboard。

Dashboard主界面