0x00 文章楔子

1.13.0版本的kubeadm有了一个较大的发展，kubeadm配置文件的API已经进入了beta阶段。
并且kubeadm已经实验性的启用了直接通过kubeadm join命令构建HA master的功能，很大程度上简化了HA master的构建过程。
另一方面，heapster项目已经被废弃并从1.13.0版本开始停止支持，未来建议使用metrics和Prometheus代替。

本系列从1.13.0版本开始将直接使用kubeadm join实现HA master，也不再提供heapster插件，而是使用metrics替代之。

本文中的自动化部署脚本可以在Lentil1016/kubeadm-ha找到，欢迎Star/Fork/提issue和PR。
在我的环境上进行示例自动化部署的录像可以在该链接查看

0x01 Kubernetes集群搭建

集群结构摘要

各个机器的主机信息以及IP分布如下：

Distribute: CentOS 7
Docker: 17.03.2-ce
Kernel: 4.19.6-300.fc29.x86_64
Kubernetes: 1.13.0
NetPlugin: Calico
Proxy-Mode: IPVS
Master-Mode: HA Master
DNS: CoreDNS

Host Name	Role	IP
harbor	image registry	10.130.38.80
centos-7-x86-64-29-80	master-1	10.130.29.80
centos-7-x86-64-29-81	master-2	10.130.29.81
centos-7-x86-64-29-82	master-3	10.130.29.82
–	Virtual IP	10.130.29.83
node1	worker	10.130.38.105
node2	worker	10.130.38.106
node3	worker	10.130.38.107

进行系统配置

在所有机器上下载内核rpm包，并且执行下面的脚本，配置注记：

关闭防火墙、selinux
关闭系统的Swap，Kubernetes 1.8开始要求。
关闭linux swap空间的swappiness
配置L2网桥在转发包时会被iptables的FORWARD规则所过滤，该配置被CNI插件需要，更多信息请参考Network Plugin Requirements
升级内核到最新，原因见issue#19
开启IPVS

# 所有主机：基本系统配置

# 关闭Selinux/firewalld
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
sed -i "s/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g" /etc/selinux/config
 
# 关闭交换分区
swapoff -a
yes | cp /etc/fstab /etc/fstab_bak
cat /etc/fstab_bak |grep -v swap > /etc/fstab
 
# 设置网桥包经IPTables，core文件生成路径
echo """
vm.swappiness = 0
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
""" > /etc/sysctl.conf
sysctl -p
 
# 同步时间
yum install -y ntpdate
ntpdate -u ntp.api.bz
 
# 升级内核
rpm -Uvh http://www.elrepo.org/elrepo-release-7.0-2.el7.elrepo.noarch.rpm ;yum --enablerepo=elrepo-kernel install kernel-ml-devel kernel-ml -y
 
# 检查默认内核版本是否大于4.14，否则请调整默认启动参数
grub2-editenv list
 
#重启以更换内核
reboot
 
# 确认内核版本后，开启IPVS
uname -a
cat > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules <<EOF
#!/bin/bash
ipvs_modules="ip_vs ip_vs_lc ip_vs_wlc ip_vs_rr ip_vs_wrr ip_vs_lblc ip_vs_lblcr ip_vs_dh ip_vs_sh ip_vs_fo ip_vs_nq ip_vs_sed ip_vs_ftp nf_conntrack_ipv4"
for kernel_module in \${ipvs_modules}; do
 /sbin/modinfo -F filename \${kernel_module} > /dev/null 2>&1
 if [ $? -eq 0 ]; then
 /sbin/modprobe \${kernel_module}
 fi
done
EOF
chmod 755 /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && lsmod | grep ip_vs

执行sysctl -p报错请参考centos7添加bridge-nf-call-ip6tables出现No such file or directory

Kubernetes要求集群中所有机器具有不同的Mac地址、产品uuid、Hostname。可以使用如下命令查看Mac和uuid

# 所有主机：检查UUID和Mac

cat /sys/class/dmi/id/product_uuid
ip link

安装配置Docker

Docker从1.13版本开始调整了默认的防火墙规则，禁用了iptables filter表中FOWARD链，这样会引起Kubernetes集群中跨Node的Pod无法通信，因此docker安装完成后，还需要手动修改iptables规则。

# 所有主机：安装配置docker

# 安装docker
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
yum-config-manager \
 --add-repo \
 https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
 
yum makecache fast
yum install -y docker-ce
 
# 编辑systemctl的Docker启动文件
sed -i "13i ExecStartPost=/usr/sbin/iptables -P FORWARD ACCEPT" /usr/lib/systemd/system/docker.service
 
# 启动docker
systemctl daemon-reload
systemctl enable docker
systemctl start docker

安装私有镜像库

如果不能翻墙，需要使用本文提供的私有镜像源，则还需要为docker做如下配置，将K8s官方镜像库的几个域名设置为insecure-registry，然后设置hosts使它们指向私有源。

# 所有主机：http私有源配置

# 为Docker配置一下私有源
mkdir -p /etc/docker
echo -e '{\n"insecure-registries":["k8s.gcr.io", "gcr.io", "quay.io"]\n}' > /etc/docker/daemon.json
systemctl restart docker
 
# 此处应当修改为harbor所在机器的IP
HARBOR_HOST="10.130.38.80"
# 设置Hosts
yes | cp /etc/hosts /etc/hosts_bak
cat /etc/hosts_bak|grep -vE '(gcr.io|harbor.io|quay.io)' > /etc/hosts
echo """
$HARBOR_HOST gcr.io harbor.io k8s.gcr.io quay.io """ >> /etc/hosts

下载链接：链接：https://pan.baidu.com/s/1ZdmgnrYGVobc22FX__vYwg 提取码：69gq ，随后将该文件放置到harbor机器上，并在harbor主机上加载、启动该镜像

# harbor：启动私有镜像库
docker load -i /path/to/k8s-repo-1.13.0
docker run --restart=always -d -p 80:5000 --name repo harbor.io:1180/system/k8s-repo:v1.13.0

该镜像库中包含如下镜像，全部来源于官方镜像站。

1.13.0版本镜像列表

安装配置kubernetes

基本安装

首先下载链接：链接：https://pan.baidu.com/s/1vVnUohzRd2LGBZOBlLME0A 提取码：ukfd ，并放置在k8s各个master和worker主机上

# master & worker：安装kubernetes

yum install -y socat keepalived ipvsadm
cd /path/to/downloaded/file
tar -xzvf k8s-v1.13.0-rpms.tgz
cd k8s-v1.13.0
rpm -Uvh *
systemctl enable kubelet
kubeadm version -o short

配置免密码登陆

# master-1：生成ssh密钥对

ssh-keygen
# 三次回车后，密钥生成完成
cat ~/.ssh/id_rsa.pub
# 得到该机器的公钥如下图

将该公钥复制，并分别登陆到master-1 master-2 master-3的root用户，将它令起一行粘贴到 ~/.ssh/authorized_keys 文件中，包括master-1自己

复制完成后，从master-1上分别登陆master-1 master-2 master-3测试是否可以免密码登陆(请不要跳过这一步)，可以的话便可以继续执行下一步

部署HA Master

HA Master的部署过程已经自动化，请在master-1上执行如下命令，并注意修改IP

# 部署HA master

cd ~/
 
# 创建集群信息文件
echo """
CP0_IP=10.130.29.80
CP1_IP=10.130.29.81
CP2_IP=10.130.29.82
VIP=10.130.29.83
NET_IF=eth0
CIDR=10.244.0.0/16
""" > ./cluster-info
 
bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Lentil1016/kubeadm-ha/1.13.0/kubeha-gen.sh)"
# 该步骤将可能持续2到10分钟，在该脚本进行安装部署前，将有一次对安装信息进行检查确认的机会

可以在该链接查看我在自己的环境上安装全过程的录像，安装结束后会打印出如下的信息，最后一行为加入集群的命令。

访问dashboard

如果需要访问kubernetes dashboard或traefik dashboard，只需要在浏览器所在机器上配置到任意master的hosts解析，然后访问对应域名即可。

echo """
10.130.29.80 dashboard.multi.io ingress.multi.io""" >> /etc/hosts

测试发现有时kubernetes dashboard容器会不响应请求，如果出现该情况请尝试删除dashboard的pod以重新启动该pod，即可解决该问题。

安装helm

如果需要安装helm，请先下载离线包链接：链接：https://pan.baidu.com/s/1B7WHuomXOmZKhHai4tV5MA 提取码：kgzi

cd /path/to/helm-v2.12.0-linux-amd64.tar/
tar -xzvf helm-v2.12.0-linux-amd64.tar
cd linux-amd64
cp helm /usr/local/bin
helm init --service-account=kubernetes-dashboard-admin --skip-refresh --upgrade
helm version

加入work node

现在可以将各节点入编到集群中。join command是由kubeadm动态生成的，其基本形式如下

# worker：将worker编入集群
kubeadm join 10.130.29.83:6443 --token 4n3hvt.sb8qjmno6l47tsww --discovery-token-ca-cert-hash sha256:a7f1de577bd8677a5d7fe4d765993645ae25d8b52a63a1133b74a595a7bb2e0f

其中包含了节点入编集群所需要携带的验证token，以防止外部恶意的节点进入集群。每个token自生成起24小时后过期。届时如果需要加入新的节点，则需要重新生成新的join token，请使用下面的命令生成，注意改写IP：

# master-1：生成指向VIP的Join Command
kubeadm token create --print-join-command|sed 's/${LOCAL_IP}/${VIP}/g'

随后到worker节点执行刚刚生成的join command即可将该节点编入集群。

至此，HA master Kubernetes 集群搭建完毕

Lentil Sun
Channelsoft Software Engineer
Mail: lentil1016@gmail.com
Site: https://lentil1016.cn
Github: https://github.com/Lentil1016