二进制安装K8S（基于1.19.16版本）

前言

通过kubeadmin安装K8S集群可以做到快速部署，但是如果需要调整K8S各个组件及服务的安全配置，高可用模式，最好通过二进制模式进行K8S的安装
生产环境K8S Master节点最好在3个节点以上，且配置不低于4核16g
生产环境：确保Master高可用，启用安全访问机制

  • Master的kube-apiserver，kube-controller-manager和kube-scheduler服务至少在三个节点多实例部署
  • Master启用基于CA认证的https安全机制
  • etcd至少以三个节点的集群模式部署
  • etcd集群启用基于CA认证的https安全机制
  • Master启用RBAC授权模式

PS：

  • 以下安装过程完美支持 K8S v1.19 组件，如使用其他版本，则需要根据官方文档对相关配置进行微调
  • 当前服务k8s-master侧与k8s-node侧均进行了集群化部署，且进行了同时部署，若使用生产环境，需要将对应标志的集群服务分开部署，即k8s-master与k8s-node组件不能部署在同一台服务器中

服务器节点：

服务器节点只是起名字，与是否为k8s-master或k8s-node无关，可根据需要增加或删减测试用例的数量，如多台master主机只部署k8s-master组件。多台node主机只部署k8s-node组件
master1 192.168.100.100
node1 192.168.100.101
node2 192.168.100.102

架构图

Kubernetes.drawio.png

1、初始化设置

1.1、服务器基本设置（所有服务器）

#更新yum源
yum update -y
#安装相关依赖和工具
yum install net-tools curl wget epel-release vim -y

curl -o /etc/yum.repos.d/konimex-neofetch-epel-7.repo https://copr.fedorainfracloud.org/coprs/konimex/neofetch/repo/epel-7/konimex-neofetch-epel-7.repo

yum install git lsof ncdu neofetch psmisc htop openssl -y

yum install -y conntrack ipvsadm ipset jq sysstat iptables libseccomp -y

#为每个节点设置hostname并写入/etc/hosts
hostnamectl set-hostname [hostname]

cat >> /etc/hosts <<EOF
192.168.100.100 master
192.168.100.101 node1
192.168.100.102 node2
EOF

#创建密钥对文件，并将相互的密钥注册服务器中，保证三台服务器可以无密码登录（便于后期复制配置文件）
ssh-keygen -t "rsa"

#将公钥注册到服务器中
ssh-copy-id root@master
ssh-copy-id root@node1
ssh-copy-id root@node2

#测试连接并记录know hosts
ssh root@master1
ssh root@node1
ssh root@node2

1.2、docker安装（所有服务器）

#安装docker
mkdir -p /data/docker

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

#加载docker源
yum-config-manager \
    --add-repo \
    http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

#安装docker
yum install docker-ce docker-ce-cli containerd.io -y

#创建docker配置文件夹
mkdir -p /etc/docker

#配置docker
cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
{
  "registry-mirrors": [
    "https://registry.docker-cn.com"
  ],
  "graph": "/data/docker"
}
EOF

#启动docker并注册服务文件
systemctl start docker
systemctl enable docker

#修改 docker.service 文件
ExecStart=/usr/bin/dockerd -H fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock
#在上面一行后面加入下面的内容
ExecStartPost=/sbin/iptables -I FORWARD -s 0.0.0.0/0 -j ACCEPT

#重启docker
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

1.3、k8s所需配置（所有服务器）

#关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

#关闭selinux
#永久关闭
sed -i 's/enforcing/disable/' /etc/selinux/config
#临时关闭
setenforce 0

#关闭swap
#临时关闭
swapoff -a
#永久关闭
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab

#将桥接的IPV4流量传递到iptables
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.ipv4.ip_forward = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF

#生效配置
sysctl --system 或者 sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf

#时间同步（如果当前服务器时间本身具有同步，则此步骤可以跳过）
yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com

#如果使用高版本的服务器时间同步使用的是chrony
vim /etc/chrony.conf
#修改server
server ntp1.aliyun.com iburst minpoll 4 maxpoll 10
server ntp2.aliyun.com iburst minpoll 4 maxpoll 10
server ntp3.aliyun.com iburst minpoll 4 maxpoll 10
server ntp4.aliyun.com iburst minpoll 4 maxpoll 10
server ntp5.aliyun.com iburst minpoll 4 maxpoll 10
server ntp6.aliyun.com iburst minpoll 4 maxpoll 10
server ntp7.aliyun.com iburst minpoll 4 maxpoll 10

#重启服务
systemctl restart chronyd

#创建相关文件夹
mkdir -p /data/etcd/{data,ssl}
mkdir -p /data/k8s/{ssl,conf,log}

2、用户创建（如果创建用户，后续相关操作请使用k8s用户进行）

#创建k8s用户
useradd -m k8s

#创建K8S用户密码
sh -c 'echo [密码] |passwd k8s --stdin'

#修改visudo权限
visudo
#去掉%wheel ALL=(ALL) NOPASSWD: ALL这行的注释

#查看是否更改成功
grep '%wheel.*NOPASSWD: ALL' /etc/sudoers

#将k8s用户归到wheel组
gpasswd -a k8s wheel

#查看用户
id k8s

#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
useradd -m docker
gpasswd -a k8s docker

3、创建证书

注：本节中创建的证书为部署流程全过程证书，测试用例为openssl生成证书，cfssl生成证书需要参考cfssl生成k8s证书，并在对应配置文件的相关证书位置替换对应证书

3.1、创建CA根证书

openssl genrsa -out ca.key 2048
openssl req -x509 -new -nodes -key ca.key -subj "/CN=192.168.100.100" -days 36500 -out ca.crt

3.2、创建etcd ssl证书配置

cat > /data/k8s/ssl/etcd_ssl.conf <<EOF
[ req ]
req_extensions = v3_req
distinguished_name = req_distinguished_name

[ req_distinguished_name ]

[ v3_req ]
basicConstraints = CA:FALSE
keyUsage = nonRepudiation, digitalSignature, keyEncipherment
subjectAltName = @alt_names

[ alt_names ]
IP.1 = 192.168.100.100
IP.2 = 192.168.100.101
IP.3 = 192.168.100.102
EOF

3.3、生成server证书和client证书

#生成server证书
openssl genrsa -out etcd_server.key 2048
openssl req -new -key etcd_server.key -config etcd_ssl.conf -subj "/CN=etcd-server" -out etcd_server.csr
openssl x509 -req -in etcd_server.csr -CA /data/k8s/ssl/ca.crt -CAkey /data/k8s/ssl/ca.key -CAcreateserial -days 36500 -extensions v3_req -extfile etcd_ssl.conf -out etcd_server.crt

#生成client证书
openssl genrsa -out etcd_client.key 2048
openssl req -new -key etcd_client.key -config etcd_ssl.conf -subj "/CN=etcd-client" -out etcd_client.csr
openssl x509 -req -in etcd_client.csr -CA /data/k8s/ssl/ca.crt -CAkey /data/k8s/ssl/ca.key -CAcreateserial -days 36500 -extensions v3_req -extfile etcd_ssl.conf -out etcd_client.crt

3.4、编写配置文件，生成kube-apiserver服务需要的相关证书

cat > /data/k8s/ssl/master_ssl.cnf <<EOF
[ req ]
req_extensions = v3_req
distinguished_name = req_distinguished_name

[ req_distinguished_name ]

[ v3_req ]
basicConstraints = CA:FALSE
keyUsage = nonRepudiation, digitalSignature, keyEncipherment
subjectAltName = @alt_names

[ alt_names ]
DNS.1 = kubernetes
DNS.2 = kubernetes.default
DNS.3 = kubernetes.default.svc
DNS.4 = kubernetes.default.svc.cluster.local
DNS.5 = k8s-1
DNS.6 = k8s-2
DNS.7 = k8s-3
IP.1 = 169.169.0.1
IP.2 = 192.168.100.100
IP.3 = 192.168.100.101
IP.4 = 192.168.100.102
IP.4 = 192.168.100.200
EOF

在配置文件中需要在[alt_names]设置Master服务的全部域名和IP地址，包括：

  • DNS主机名，例如k8s-1，k8s-2，k8s-3等；
  • Master Service虚拟服务名称，例如kubernetes.default
  • IP地址，包括各个kube-apiserver所在主机的IP地址和负载均衡器的IP地址，例如192.168.100.100，192.168.100.101，192.168.100.102还有192.168.100.200
  • Master Service 虚拟服务的ClusterIP地址，例如169.169.0.1

3.5、生成kube-apiserver证书

cd /data/k8s/ssl
openssl genrsa -out apiserver.key 2048
openssl req -new -key apiserver.key -config master_ssl.cnf -subj "/CN=192.168.100.100" -out apiserver.csr
openssl x509 -req -in apiserver.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -days 36500 -extensions v3_req -extfile master_ssl.cnf -out apiserver.crt

3.6、生成k8s客户端需要的相关证书（可以统一使用一个证书）

  • k8s客户端包括kube-controller-manager,kube-scheduler,kubelet,kube-proxy，可以统一使用一个证书
  • CN可以设置为admin，用于表示连接kube-apiserver客户端的用户名称
cd /data/k8s/ssl
openssl genrsa -out client.key 2048
openssl req -new -key client.key -subj "/CN=admin" -out client.csr
openssl x509 -req -in client.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -days 36500 -extensions v3_req -extfile master_ssl.cnf -out client.crt

分发证书

scp /data/k8s/ssl/*  root@node1:/data/k8s/ssl
scp /data/k8s/ssl/*  root@node2:/data/k8s/ssl

验证证书

openssl x509 -noout -text -in 证书.crt

4、部署etcd（k8s-master）

4.1、下载etcd

wget https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.5.2/etcd-v3.5.2-linux-amd64.tar.gz
tar -zxvf etcd-v3.5.2-linux-amd64.tar.gz
cd etcd-v3.5.2-linux-amd64
mv etcd* /usr/bin
cd ..
rm -rf etcd-v3.5.2-linux-amd64*

4.2、编写etcd配置文件

参数解析

  • ETCD_NAME：etcd节点名称，对于各个节点的名称需要不同
  • ETCD_DATA_DIR：etcd数据存储目录
  • ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS，ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS：客户端提供的服务监听URL地址
  • ETCD_LISTEN_PEER_URLS，ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS：为本集群其他节点提供的服务提供的监听地址URL地址
  • ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN：集群名称
  • ETCD_INITIAL_CLUSTER：集群各节点的endpoint列表 具体为 etcd节点名称=服务IP地址:2380
  • ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE：初始集群状态，新建集群设置为new，集群已经存在设置为existing
  • ETCD_CERT_FILE：etcd服务端CA证书-crt文件全路径
  • ETCD_KEY_FILE：etcd服务端CA证书-key文件全路径
  • ETCD_TRUSTED_CA_FILE：CA根证书-crt文件全路径
  • ETCD_CLIENT_CERT_AUTH：是否启用客户端证书认证
  • ETCD_PEER_CERT_FILE：集群各节点相互认证使用的etcd服务端CA证书-crt文件全路径
  • ETCD_PEER_KEY_FILE：集群各节点相互认证使用的etcd服务端CA证书-key文件全路径
  • ETCD_PEER_TRUSTED_CA_FILE：CA根证书-crt文件全路径
cd /data/etcd

#master
cat > /data/etcd/etcd.conf <<EOF
# etcd节点一
ETCD_NAME=etcd1
ETCD_DATA_DIR=/data/etcd/data

ETCD_CERT_FILE=/data/k8s/ssl/etcd_server.crt
ETCD_KEY_FILE=/data/k8s/ssl/etcd_server.key
ETCD_TRUSTED_CA_FILE=/data/k8s/ssl/ca.crt
ETCD_CLIENT_CERT_AUTH=true
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS=https://192.168.100.100:2379
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS=https://192.168.100.100:2379

ETCD_PEER_CERT_FILE=/data/k8s/ssl/etcd_server.crt
ETCD_PEER_KEY_FILE=/data/k8s/ssl/etcd_server.key
ETCD_PEER_TRUSTED_CA_FILE=/data/k8s/ssl/ca.crt
ETCD_LISTEN_PEER_URLS=https://192.168.100.100:2380
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS=https://192.168.100.100:2380

ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN=etcd-cluster
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd1=https://192.168.100.100:2380,etcd2=https://192.168.100.101:2380,etcd3=https://192.168.100.102:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE=new

EOF

#node1
cat > /data/etcd/etcd.conf <<EOF
# etcd节点二
ETCD_NAME=etcd2
ETCD_DATA_DIR=/data/etcd/data

ETCD_CERT_FILE=/data/k8s/ssl/etcd_server.crt
ETCD_KEY_FILE=/data/k8s/ssl/etcd_server.key
ETCD_TRUSTED_CA_FILE=/data/k8s/ssl/ca.crt
ETCD_CLIENT_CERT_AUTH=true
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS=https://192.168.100.101:2379
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS=https://192.168.100.101:2379

ETCD_PEER_CERT_FILE=/data/k8s/ssl/etcd_server.crt
ETCD_PEER_KEY_FILE=/data/k8s/ssl/etcd_server.key
ETCD_PEER_TRUSTED_CA_FILE=/data/k8s/ssl/ca.crt
ETCD_LISTEN_PEER_URLS=https://192.168.100.101:2380
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS=https://192.168.100.101:2380

ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN=etcd-cluster
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd1=https://192.168.100.100:2380,etcd2=https://192.168.100.101:2380,etcd3=https://192.168.100.102:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE=new

EOF

#node2
cat > /data/etcd/etcd.conf <<EOF
# etcd节点三
ETCD_NAME=etcd3
ETCD_DATA_DIR=/data/etcd/data

ETCD_CERT_FILE=/data/k8s/ssl/etcd_server.crt
ETCD_KEY_FILE=/data/k8s/ssl/etcd_server.key
ETCD_TRUSTED_CA_FILE=/data/k8s/ssl/ca.crt
ETCD_CLIENT_CERT_AUTH=true
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS=https://192.168.100.102:2379
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS=https://192.168.100.102:2379

ETCD_PEER_CERT_FILE=/data/k8s/ssl/etcd_server.crt
ETCD_PEER_KEY_FILE=/data/k8s/ssl/etcd_server.key
ETCD_PEER_TRUSTED_CA_FILE=/data/k8s/ssl/ca.crt
ETCD_LISTEN_PEER_URLS=https://192.168.100.102:2380
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS=https://192.168.100.102:2380

ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN=etcd-cluster
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd1=https://192.168.100.100:2380,etcd2=https://192.168.100.101:2380,etcd3=https://192.168.100.102:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE=new

EOF

4.3、创建etcd服务配置文件（service）

cat > /usr/lib/systemd/system/etcd.service <<EOF
[Unit]
Description=etcd key-value store
Documentation=https://github.com/etcd-io/etcd
After=network.target

[Service]
EnvironmentFile=/data/etcd/etcd.conf
ExecStart=/usr/bin/etcd
Restart=always

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

4.4、启动etcd服务并注册CA，检查集群状态

systemctl start etcd
systemctl status etcd
systemctl enable etcd

etcdctl --cacert=/data/k8s/ssl/ca.crt --cert=/data/k8s/ssl/etcd_client.crt --key=/data/k8s/ssl/etcd_client.key --endpoints=https://192.168.100.100:2379,https://192.168.100.101:2379,https://192.168.100.102:2379 endpoint health

5、下载Kubernetes相关文件

5.1、下载Kubernetes Server Binaries文件

cd /data/packages
wget https://dl.k8s.io/v1.19.16/kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz

5.2、下载Kubernetes Node Binaries文件

cd /data/packages
wget https://dl.k8s.io/v1.19.16/kubernetes-node-linux-amd64.tar.gz
  • Kubernetes Server Binaries中包含服务端所需要运行的全部服务程序文件
  • Kubernetes Node Binaries中则包含了Node所需要运行的全部服务程序文件
  • 在Kubernetes的Master节点上需要部署的服务包括etcd、kube-apiserver、kube-controller-manager和kube-scheduler
  • 在Kuberneter的Node节点上需要部署的服务包括Docker、kubelet和kube-proxy

5.3、需要解压，并将对应压缩包中的可执行文件放入/usr/bin中

mkdir -p /data/packages/kubernetes-server
mkdir -p /data/packages/kubernetes-node
mv kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz /data/packages/kubernetes-server
mv kubernetes-node-linux-amd64.tar.gz /data/packages/kubernetes-node
cd /data/packages/kubernetes-server && tar -zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
cd /data/packages/kubernetes-node && tar -zxvf kubernetes-node-linux-amd64.tar.gz
cd /data/packages/kubernetes-server/kubernetes/server/bin && mv apiextensions-apiserver kube-apiserver kube-controller-manager kubectl kubeadm kube-proxy kube-scheduler mounter kube-aggregator kubelet /usr/bin
cd /data/packages/kubernetes-node/kubernetes/node/bin && mv ./* /usr/bin
文件名 说明
kube-apiserver kube-apiserver 主程序
kube-apiserver.docker_tag kube-apiserver docker 镜像tag
kube-apiserver.tar kube-apiserver docker 镜像文件
kube-controller-manager kube-controller-manager 主程序
kube-controller-manager.docker_tag kube-controller-manager docker 镜像tag
kube-controller-manager.tar kube-controller-manager docker 镜像文件
kube-scheduler kube-scheduler 主程序
kube-scheduler.docker_tag kube-scheduler docker 镜像tag
kube-scheduler.tar kube-scheduler docker 镜像文件
kubelet kubelet 主程序
kube-proxy kube-proxy 主程序
kube-proxy.docker_tag kube-proxy docker 镜像tag
kube-proxy.tar kube-proxy docker 镜像文件
kubectl 客户端命令行工具
kubeadm Kubernetes 集群安装的命令行工具
apiextensions-apiserver 提供实现自定义资源对象的扩展API Server
kube-aggregator 聚合 API Server 程序

6、部署kube-apiserver（k8s-master）

6.1、创建kube-apiserver服务配置文件（service）

vim  /usr/lib/systemd/system/kube-apiserver.service


#配置文件
[Unit]
Description=Kubernetes API Server
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes

[Service]
EnvironmentFile=/data/k8s/conf/apiserver
ExecStart=/usr/bin/kube-apiserver $KUBE_API_ARGS
Restart=always

[Install]
WantedBy=multi-user.target

6.2、创建环境配置文件

cat > /data/k8s/conf/apiserver <<EOF
KUBE_API_ARGS="--insecure-port=0 \
--secure-port=6443 \
--tls-cert-file=/data/k8s/ssl/apiserver.crt \
--tls-private-key-file=/data/k8s/ssl/apiserver.key \
--client-ca-file=/data/k8s/ssl/ca.crt \
--apiserver-count=3 \
--endpoint-reconciler-type=master-count \
--etcd-servers=https://192.168.100.100:2379,https://192.168.100.101:2379,https://192.168.100.102:2379 \
--etcd-cafile=/data/k8s/ssl/ca.crt \
--etcd-certfile=/data/k8s/ssl/etcd_client.crt \
--etcd-keyfile=/data/k8s/ssl/etcd_client.key \
--service-cluster-ip-range=169.169.0.0/16 \
--service-node-port-range=30000-32767 \
--allow-privileged=true \
--logtostderr=false \
--log-dir=/data/k8s/log/ \
--v=0"
EOF

配置文件详解：

  • --secure-port：https端口号，默认为6443
  • --insecure-port：http端口号，默认为8080，设置为0表示关闭http访问
  • --tls-cert-file：服务端证书文件全路径
  • --tls-private-key-file：服务端私钥文件全路径
  • --client-ca-file：CA根证书全路径
  • --apiserver-count：API Server实例数量，并需要同时设置--endpoint-reconciler-type=master-count
  • --etcd-servers：连接etcd的URL列表，注意端口为2379
  • --etcd-cafile：etcd使用的CA根证书文件全路径
  • --etcd-certfile：etcd客户端使用的证书文件全路径
  • --etcd-keyfile：etcd客户端使用的私钥文件全路径
  • --service-cluster-ip-range：Service虚拟IP地址范围，以CIDR格式表示，该IP地址范围不能与物理机的IP地址范围重合
  • --service-node-port-range：Service可使用的物理机端口范围，默认值为30000-32767
  • --allow-privileged：是否允许容器以特权模式运行
  • --logtostderr：是否将日志输出到stderr，默认为true，当使用systemd管理时，日志将被输出到journald子系统，设置为false可以输出到日志文件
  • --log-dir：日志的输出目录
  • --v：日志级别

分发配置文件

scp /data/k8s/conf/apiserver  root@node1:/data/k8s/conf
scp /usr/lib/systemd/system/kube-apiserver.service root@node1:/usr/lib/systemd/
scp /data/k8s/conf/apiserver  root@node2:/data/k8s/conf
scp /usr/lib/systemd/system/kube-apiserver.service root@node2:/usr/lib/systemd/

6.4、启动服务

systemctl start kube-apiserver
systemctl enable kube-apiserver
systemctl status kube-apiserver

7、部署k8s-master客户端（k8s-master）

7.1、配置文件

  • 创建一个kubeconfig文件，作为连接kube-apiserver的配置文件，所有客户端组件（kube-controller-manager,kube-scheduler,kubelet,kube-proxy）统一使用
cat > /data/k8s/conf/kubeconfig <<EOF
apiVersion: v1
kind: Config
clusters:
- name: default
  cluster:
    server: https://192.168.100.200:9443
    certificate-authority: /data/k8s/ssl/ca.crt
users:
- name: admin
  user:
    client-certificate: /data/k8s/ssl/client.crt
    client-key: /data/k8s/ssl/client.key
contexts:
- context:
    cluster: default
    user: admin
  name: default
current-context: default
EOF

配置文件详解：

  • server：URL地址配置为负载均衡器（HAProxy）使用的VIP地址和HAProxy监听的端口号
  • certficate-authority：CA根证书的全路径
  • client-certficate：客户端证书文件全路径
  • client-key：客户端私钥文件全路径
  • users 中的 user.name 和 context 中的 user：连接API Server的用户名，设置为与客户端证书中的“/CN”名称保存一致

7.2、部署kube-controller-manager

7.2.1、创建kube-controller-manager服务配置文件（service）

vim  /usr/lib/systemd/system/kube-controller-manager.service


#配置文件
[Unit]
Description=Kubernetes Controller Manager
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes

[Service]
EnvironmentFile=/data/k8s/conf/controller-manager
ExecStart=/usr/bin/kube-controller-manager $KUBE_CONTROLLER_MANAGER_ARGS
Restart=always

[Install]
WantedBy=multi-user.target

7.2.2、创建环境配置文件

cat > /data/k8s/conf/controller-manager <<EOF
KUBE_CONTROLLER_MANAGER_ARGS="--kubeconfig=/data/k8s/conf/kubeconfig \
--leader-elect=true \
--service-cluster-ip-range=169.169.0.0/16 \
--service-account-private-key-file=/data/k8s/ssl/apiserver.key \
--root-ca-file=/data/k8s/ssl/ca.crt \
--log-dir=/data/k8s/log/ \
--logtostderr=false \
--v=0"
EOF

配置详解

  • --kubeconfig：与API Server连接的相关配置
  • --leader-elect：启用选举机制
  • --service-account-private-key-file：ServerAccount自动颁发token使用的私钥文件全路径
  • --root-ca-file：CA证书全路径
  • --service-cluster-ip-range：Service虚拟IP地址范围，以CIDR格式表示，该IP地址范围与API Server中设置的一致

分发配置文件

scp /data/k8s/conf/kubeconfig root@node1:/data/k8s/conf
scp /data/k8s/conf/controller-manager root@node1:/data/k8s/conf
scp /usr/lib/systemd/system/kube-controller-manager.service root@node1:/usr/lib/systemd/system/
scp /data/k8s/conf/kubeconfig root@node2:/data/k8s/conf
scp /data/k8s/conf/controller-manager root@node2:/data/k8s/conf
scp /usr/lib/systemd/system/kube-controller-manager.service root@node2:/usr/lib/systemd/system/

7.2.3、启动服务

systemctl start kube-controller-manager
systemctl enable kube-controller-manager
systemctl status kube-controller-manager

7.3、部署kube-scheduler

7.3.1、创建kube-scheduler服务配置文件（service）

vim  /usr/lib/systemd/system/kube-scheduler.service


#配置文件
[Unit]
Description=Kubernetes Scheduler
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes

[Service]
EnvironmentFile=/data/k8s/conf/scheduler
ExecStart=/usr/bin/kube-scheduler $KUBE_SCHEDULER_ARGS
Restart=always

[Install]
WantedBy=multi-user.target

7.3.2、创建环境配置文件

cat > /data/k8s/conf/scheduler <<EOF
KUBE_SCHEDULER_ARGS="--kubeconfig=/data/k8s/conf/kubeconfig \
--leader-elect=true \
--log-dir=/data/k8s/log/ \
--logtostderr=false \
--v=0"
EOF

分发配置文件

scp /data/k8s/conf/scheduler root@node1:/data/k8s/conf
scp /usr/lib/systemd/system/kube-scheduler.service  root@node1:/usr/lib/systemd/system/
scp /data/k8s/conf/scheduler root@node2:/data/k8s/conf
scp /usr/lib/systemd/system/kube-scheduler.service  root@node2:/usr/lib/systemd/system/

7.3.3、启动服务

systemctl start kube-scheduler
systemctl enable kube-scheduler
systemctl status kube-scheduler

8、部署高可用负载均衡器（k8s-master）

在三个kube-apiserver的前段部署HAProxy和keepalived，使用VIP（虚拟IP地址）192.168.100.200作为Master的唯一入口地址，供客户端访问
将HAProxy和keepalived均部署为至少有两个实例的高可用架构，以避免单点故障。
接下来在主机master（192.168.100.100）和主机node1（192.168.100.101）中部署
HAProxy负责将客户端请求转发到后端的3个kube-apiserver实例上，keepalived负责维护VIP的高可用

8.1、架构图

8.2、部署HAProxy

准备 HAProxy 的配置文件 haproxy.cfg

mkdir -p /data/haproxy/conf
cd /data/haproxy/conf

cat > /data/haproxy/conf/haproxy.cfg <<EOF
global
  log           127.0.0.1 local2
  maxconn       4096
  user          haproxy
  group         haproxy
  daemon
  stats socket  /var/lib/haproxy/stats

defaults
  mode          http
  log           global
  option        httplog
  option        dontlognull
  option        http-server-close
  option        redispatch
  retries       3
  timeout       http-request    10s
  timeout       queue           1m
  timeout       connect         10s
  timeout       client          1m
  timeout       server          1m
  timeout       http-keep-alive 10s
  timeout       check           10s
  maxconn       3000

frontend kube-apiserver
  mode                  tcp
  bind                  *:9443
  option                tcplog
  default_backend       kube-apiserver

listen stats
  mode          http
  bind          *:8888
  stats auth    admin:password
  stats refresh 5s
  stats realm   HAProxy\ Statistics
  stats uri     /stats
  log           127.0.0.1 local3 err

backend kube-apiserver
  mode          tcp
  balance       roundrobin
  server        k8s-master1 192.168.100.100:6443 check
  server        k8s-master2 192.168.100.101:6443 check
  server        k8s-master3 192.168.100.102:6443 check
EOF

参数说明：

  • frontend：HAProxy 的监听协议和端口号，使用TCP，端口号9443
  • backend：后端三个kube-apiserver的地址，以 IP:Port 的方式表示，mode用于设置协议，balance用于设置负载均衡策略，roundrobin（轮询）
  • listen stats：状态监控的服务配置，其中，bind用于设置监听端口号，如8888；stats auth用于配置访问账号（上面的配置文件中需要将password修改成需要的密码）；stats uri用于配置访问URL路径

分发配置文件

scp /data/haproxy/conf/haproxy.cfg root@node1:/data/haproxy/conf/

在master（192.168.100.100）和node1（192.168.100.101）上使用docker部署HAProxy，并将配置文件挂载到容器的/usr/local/etc/haproxy下

docker run -d --name k8s-haproxy \
    --net=host \
  --restart=always \
  -v /data/haproxy/conf/haproxy.cfg:/usr/local/etc/haproxy/haproxy.cfg \
  haproxy:lts

访问192.168.100.100:8888/stats，192.168.100.101:8888/stats

8.3、部署keepalived

keepalived用于维护VIP地址的高可用，同样在master和node1中部署

#创建配置文件夹
mkdir -p /data/keepalived/conf/

主节点配置文件

cat > /data/keepalived/conf/keepalived.conf <<EOF
! Configuration File for keepalived

global_defs {
    router_id LVS_1
}

vrrp_script checkhaproxy {
    script "/usr/bin/check-haproxy.sh"
  interval 2
  weight -30
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
  interface ens33
  virtual_router_id 51
  priority 100
  advert_int 1
  
  virtual_ipaddress {
    192.168.100.200/24 dev ens33
  }
  
  authentication {
    auth_type PASS
    auth_pass password
  }
  
  track_script {
    checkhaproxy
  }
}
EOF

子节点配置文件

cat > /data/keepalived/conf/keepalived.conf <<EOF
! Configuration File for keepalived

global_defs {
    router_id LVS_1
}

vrrp_script checkhaproxy {
    script "/usr/bin/check-haproxy.sh"
  interval 2
  weight -30
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
  interface ens33
  virtual_router_id 51
  priority 100
  advert_int 1
  
  virtual_ipaddress {
    192.168.100.200/24 dev ens33
  }
  
  authentication {
    auth_type PASS
    auth_pass password
  }
  
  track_script {
    checkhaproxy
  }
}
EOF

参数解析

  • vrrp_instance VI_1：设置keepalived虚拟路由器VRRP的名称
  • state：设置为MASTER，将其他keeplived设置为BACKUP
  • interface：待设置VIP地址的网卡名称
  • virtual_router_id：虚拟路由ID
  • priority：优先级
  • virtual_ipaddress：VIP 地址
  • authentication：访问keepalived的鉴权信息
  • track_script：健康检查脚本

主节点和子节点配置异同

  • vrrp_instance中state的值应设置为BACKUP，除了MASTER节点，其余均设置为BACKUP
  • vrrp_instance的值：VI_1需要与MASTER的配置相同，保证主节点down掉后的自动选举

健康检查脚本
keeplived需要持续监控HAProxy的运行状态，在某个节点运行不正常时转移到另外的节点上去
监控运行状态需要创建健康检查脚本，定期运行监控
脚本内容如下：

cat > /data/keepalived/bin/check-haproxy.sh <<EOF
#!/bin/bash

#检查端口是否运行
count=`netstat -apn | grep 9443 | wc -l`

#若检查则返回0,否则返回1
if [ $count -gt 0 ];then
    exit 0
else
    exit 1
fi
EOF

分发脚本

scp /data/keepalived/bin/check-haproxy.sh root@node1:/data/keepalived/bin/

在master（192.168.100.100）和node1（192.168.100.101）上使用docker部署keeplived，并将配置文件挂载到容器的/container/service/keepalived/assets下，将脚本挂载到容器的/usr/bin下

docker run -d --name k8s-keepalived \
    --restart=always \
  --net=host \
  --cap-add=NET_ADMIN --cap-add=NET_BROADCAST --cap-add=NET_RAW \
  -v /data/keepalived/bin/check-haproxy.sh:/usr/bin/check-haproxy.sh \
  -v /data/keepalived/conf/keepalived.conf:/container/service/keepalived/assets/keepalived.conf \
  osixia/keepalived:2.0.20 --copy-service

检查ens33网卡是否存在keeplived VIP地址

ip addr

$ ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:53:c6:3f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.100.100/24 brd 192.168.100.255 scope global noprefixroute ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 192.168.100.200/24 scope global secondary ens33
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::bfa4:a3de:addb:9013/64 scope link noprefixroute
       valid_lft forever preferred_lft forever

检测keeplived是否进行转发

curl -vk https://192.168.100.200:9443

* About to connect() to 192.168.100.200 port 9443 (#0)
*   Trying 192.168.100.200...
* Connected to 192.168.100.200 (192.168.100.200) port 9443 (#0)
* Initializing NSS with certpath: sql:/etc/pki/nssdb
* skipping SSL peer certificate verification
* NSS: client certificate not found (nickname not specified)
* SSL connection using TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384
* Server certificate:
*       subject: CN=192.168.100.100
*       start date: 2月 21 02:21:49 2022 GMT
*       expire date: 1月 28 02:21:49 2122 GMT
*       common name: 192.168.100.100
*       issuer: CN=192.168.100.100
> GET / HTTP/1.1
> User-Agent: curl/7.29.0
> Host: 192.168.100.200:9443
> Accept: */*
>
< HTTP/1.1 401 Unauthorized
< Cache-Control: no-cache, private
< Content-Type: application/json
< Date: Tue, 22 Feb 2022 08:44:31 GMT
< Content-Length: 165
<
{
  "kind": "Status",
  "apiVersion": "v1",
  "metadata": {

  },
  "status": "Failure",
  "message": "Unauthorized",
  "reason": "Unauthorized",
  "code": 401
* Connection #0 to host 192.168.100.200 left intact
}#

9、部署kubelet（k8s-node）

注：master集群已经配置完毕，后续需要在node中需要部署docker，kubelet，kube-proxy，且在加入k8s集群后，还需要部署CNI网络插件、DNS插件等
之前已经在master，node1，node2中部署了docker，接下来需要部署其他服务组件，本节部署kubelet组件

9.1、创建kubelet服务配置文件（service）

vim  /usr/lib/systemd/system/kubelet.service


#配置文件
[Unit]
Description=Kubernetes Kubelet Server
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
After=docker.target

[Service]
EnvironmentFile=/data/k8s/conf/kubelet
ExecStart=/usr/bin/kubelet $KUBELET_ARGS
Restart=always

[Install]
WantedBy=multi-user.target

9.2、创建环境配置文件

cat > /data/k8s/conf/kubelet <<EOF
KUBELET_ARGS="--kubeconfig=/data/k8s/conf/kubeconfig \
--config=/data/k8s/conf/kubelet.config \
--hostname-override=192.168.100.100 \
--network-plugin=cni \
--logtostderr=false \
--log-dir=/data/k8s/log/ \
--v=0"
EOF

cat > /data/k8s/conf/kubelet <<EOF
KUBELET_ARGS="--kubeconfig=/data/k8s/conf/kubeconfig \
--config=/data/k8s/conf/kubelet.config \
--hostname-override=192.168.100.101 \
--network-plugin=cni \
--logtostderr=false \
--log-dir=/data/k8s/log/ \
--v=0"
EOF

cat > /data/k8s/conf/kubelet <<EOF
KUBELET_ARGS="--kubeconfig=/data/k8s/conf/kubeconfig \
--config=/data/k8s/conf/kubelet.config \
--hostname-override=192.168.100.102 \
--network-plugin=cni \
--logtostderr=false \
--log-dir=/data/k8s/log/ \
--v=0"
EOF

参数说明

  • --kubeconfig：设置与API Server连接的相关配置，与之前kube-controller-manager使用的配置文件一致
  • --config：kubelet配置文件，设置可以让多个node共享的配置参数，具体请参考k8s文档
  • --hostname-override：设置本node在集群中的名称，默认为主机名，但当前为了避免混淆，设置为主机IP地址，生产环境建议使用域名
  • --network-plugin：网络插件类型，建议使用CNI插件

9.3、创建配置文件

cat > /data/k8s/conf/kubelet.config <<EOF
kind: KubeletConfiguration
apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
address: 0.0.0.0
port: 10250
cgroupDriver: cgroupfs
clusterDNS: ["169.169.0.100"]
clusterDomain: cluster.local
authentication:
  anonymous:
    enabled: true
EOF

参数说明

  • address：服务监听IP地址
  • port：服务监听端口号，默认为10250
  • cgroupDriver：设置为cgroupDriver驱动，默认值为cgroupfs，可选项包括systemd
  • clusterDNS：集群DNS服务的IP地址
  • clusterDomain：服务DNS域名后缀
  • authentication：设置是否允许匿名访问或使用webhook进行鉴权

9.4、启动服务

systemctl start kubelet
systemctl enable kubelet
systemctl status kubelet

10、部署kube-proxy服务

10.1、创建kube-proxy服务配置文件（service）

vim  /usr/lib/systemd/system/kube-proxy.service


#配置文件
[Unit]
Description=Kubernetes Kube-Proxy Server
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
After=network.target

[Service]
EnvironmentFile=/data/k8s/conf/kubeproxy
ExecStart=/usr/bin/kube-proxy $KUBE_PROXY_ARGS
Restart=always

[Install]
WantedBy=multi-user.target

10.2、创建环境配置文件

cat > /data/k8s/conf/kubeproxy <<EOF
KUBE_PROXY_ARGS="--kubeconfig=/data/k8s/conf/kubeconfig \
--hostname-override=192.168.100.100 \
--proxy-mode=iptables \
--logtostderr=false \
--log-dir=/data/k8s/log/ \
--v=0"
EOF

cat > /data/k8s/conf/kubeproxy <<EOF
KUBE_PROXY_ARGS="--kubeconfig=/data/k8s/conf/kubeconfig \
--hostname-override=192.168.100.101 \
--proxy-mode=iptables \
--logtostderr=false \
--log-dir=/data/k8s/log/ \
--v=0"
EOF

cat > /data/k8s/conf/kubeproxy <<EOF
KUBE_PROXY_ARGS="--kubeconfig=/data/k8s/conf/kubeconfig \
--hostname-override=192.168.100.102 \
--proxy-mode=iptables \
--logtostderr=false \
--log-dir=/data/k8s/log/ \
--v=0"
EOF

参数说明

  • --kubeconfig：设置与API Server连接的相关配置，与之前kube-controller-manager，kubelet使用的配置文件一致
  • --hostname-override：设置本node在集群中的名称，默认为主机名，但当前为了避免混淆，设置为主机IP地址，生产环境建议使用域名
  • --proxy-mode：代理模式，包括iptables，IPVS，kernelspace等

10.3、启动服务

systemctl start kube-proxy
systemctl enable kube-proxy
systemctl status kube-proxy

11、检查组件服务是否正常

systemctl status etcd
systemctl status kube-apiserver
systemctl status kube-controller-manager
systemctl status kube-scheduler
systemctl status kubelet
systemctl status kube-proxy

12、在Master上通过kubectl验证node信息

kubectl --kubeconfig=/data/k8s/conf/kubeconfig get nodes

当前显示所有node为NOT READY，需要部署完网络插件才可使用
为方便使用kubectl

echo "alias kubectl='kubectl --kubeconfig=/data/k8s/conf/kubeconfig'" >> /etc/profile
source /etc/profile

# ZSH
# echo "alias kubectl='kubectl --kubeconfig=/data/k8s/conf/kubeconfig'" >> ~/.zshrc
# source ~/.zshrc

13、部署CNI网络插件

13.1、下载pause镜像（如果服务器能够直连k8s.gcr.io仓库，则不需要下载）

docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause-amd64:3.2
docker tag registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause-amd64:3.2 k8s.gcr.io/pause:3.2
docker rmi registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause-amd64:3.2

#远程执行部署
kubectl -f "https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml"

#可以自己调整参数
cd /data/k8s/conf
wget https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml
kubectl -f calico.yaml

13.2、重新查看节点

kubectl get nodes

#查看calico pods状态
kubectl get pods --all-namespaces
MobaXterm_VBse97XeJS.png

MobaXterm_irEepSq3hx.png
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