前言
常见的K8S按照部署方式
●Mini kube
Minikube是一个工具,可以在本地快速运行一个单节点微型K8S,仅用于学习、预览K8S的一些特性使用
部署地址: kubernetes.io/docs/setup/…
●Kubeadmin
Kubeadmin也是一个工具,提供kubeadm init和kubeadm join,用于快速部署K8S集群,相对简单。
●二进制安装部署
生产首选,从官方下载发行版的二进制包,手动部署每个组件和自签TLS证书,组成K8S集群,新手推荐。 github.com/kubernetes/…
小结∶ Kubeadm降低部署门槛,但屏蔽了很多细节,遇到问题很难排查。如果想更容易可控,推荐使用二进制包部署Kubernetes集群,虽然手动部署麻烦点,期间可以学习很多工作原理,也利于后期维护。
Kubernetes二进制部署(环境准备)
服务器 | IP地址 | 安装工具 |
---|---|---|
K8s集群master01(ectd节点1) | 192.168.142.10 | cfssl、cfssljson、cfssl-certinfo、etcd |
K8s集群node01(ectd节点2) | 192.168.142.20 | cfssl、cfssljson、cfssl-certinfo、etcd、Flannel、docker |
K8s集群node02(ectd节点3) | 192.168.142.30 | cfssl、cfssljson、cfssl-certinfo、etcd、Flannel、docker |
#关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
#关闭SE安全中心
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
#关闭swap
swapoff -a #临时关闭
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab #永久关闭,&符号代表前面匹配的所有
#根据规划设置主机名
hostnamectl set-hostname master01
hostnamectl set-hostname node01
hostnamectl set-hostname node02
#在master添加hosts
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.142.10 master01
192.168.142.20 node01
192.168.142.30 node02
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
#时间同步,可以加入计划任务定时执行减小偏差
yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com
1.部署 etcd 集群
etcd是Core0S团队于2013年6月发起的开源项目,它的目标是构建一个高可用的分布式键值(key-value) 数据库。etcd内部采用raft协议
作为一致性算法,etcd是go语言编写的。
etcd作为服务发现系统,有以下的特点
特点 | 说明 |
---|---|
简单 | 安装配置简单,而且提供了HTTP API进行交互,使用也很简单 |
安全 | 支持SSL证书验证 |
快速 | 单实例支持每秒2k+读操作 |
可靠 | 采用raft算法,实现分布式系统数据的可用性和一致性 |
etcd目前默认使用2379端口提供HTTP API服务,
2380端口和peer通信(这两个端口已经被IANA(互联网数字分配机构)官方预留给etcd)。
即etcd默认使用2379端口对外为客户端提供通讯,使用端口2380来进行服务器间内部通讯。
etcd在生产环境中一般推 荐集群方式部署。由于etcd的leader选举机制,要求至少为3台或以上的奇数台。
2.准备签发证书环境
CFSSL是CloudFlare 公司开源的一款PKI/TLS 工具。CFSSL包含一个命令行工具和一个用于签名、验证和捆绑TLS证书的HTTP API服务。使用Go语言编写。
CFSSL使用配置文件生成证书,因此自签之前,需要生成它识别的json格式的配置文件,CFSSL提供了方便的命令行生成配置文件。
CFSSL 用来为etcd提供TLS证书,它支持签三种类型的证书
类型 | 说明 |
---|---|
client 证书 | 服务端连接客户端时携带的证书,用于客户端验证服务端身份,如kube-apiserver访问etcd; |
server证书 | 客户端连接服务端时携带的证书,用于服务端验证客户端身份,如etcd对外提供服务; |
peer证书 | 相互之间连接时使用的证书,如etcd节点之间进行验证和通信。 |
这里全部都使用同一套证书认证。
在 master01 节点上操作下载证书制作工具
1.下载证书制作工具
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssl
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssljson
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssl-certinfo
或
curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssl
curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssljson
curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssl-certinfo
chmod +x /usr/local/bin/cfssl*
cfssl: 证书签发的工具命令
cfssljson: 将cfssl生成的证书(json格式)变为文件承载式证书
cfssl-certinfo: 验证证书的信息
cfssl-certinfo -cert <证书名称> #查看证书的信息
2.创建k8s工作目录
#创建k8s工作目录
mkdir /opt/k8s
cd /opt/k8s/
#上传 etcd-cert.sh 和 etcd.sh 到 /opt/k8s/ 目录中
chmod +x etcd-cert.sh etcd.sh
#创建用于生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥的目录
mkdir /opt/k8s/etcd-cert
mv etcd-cert.sh etcd-cert/
cd /opt/k8s/etcd-cert/
./etcd-cert.sh #生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥
启动etcd服务
# etcd 二进制包地址:https://github.com/etcd-io/etcd/releases
#上传 etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s/ 目录中,解压 etcd 压缩包
cd /opt/k8s/
tar zxvf etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
ls etcd-v3.4.9-linux-amd64
#etcd就是etcd 服务的启动命令,后面可跟各种启动参数
#etcdctl主要为etcd 服务提供了命令行操作
#创建用于存放 etcd 配置文件,命令文件,证书的目录
mkdir -p /opt/etcd/{cfg,bin,ssl}
#移动etcd和etcdctl文件到自定义的命令文件中
mv /opt/k8s/etcd-v3.4.9-linux-amd64/etcd /opt/k8s/etcd-v3.4.9-linux-amd64/etcdctl /opt/etcd/bin/
cp /opt/k8s/etcd-cert/*.pem /opt/etcd/ssl/
#启动etcd服务
./opt/k8s/etcd.sh etcd01 192.168.19.10 etcd02=https://192.168.19.11:2380,etcd03=https://192.168.19.17:2380
#进入卡住状态等待其他节点加入,这里需要三台etcd服务同时启动,如果只启动其中一台后,服务会卡在那里,直到集群中所有etcd节点都已启动,可忽略这个情况
#另外打开一个窗口查看etcd进程是否正常
ps -ef | grep etcd
#把etcd相关证书文件和命令文件全部拷贝到另外两个etcd集群节点
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.142.20:/opt/
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.142.30:/opt/
#把etcd服务管理文件拷贝到另外两个集群节点
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.142.20:/usr/lib/systemd/system/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.142.30:/usr/lib/systemd/system/
#在etcd集群的其他节点配置对应的服务器名和ip地址
vim /opt/etcd/cfg/etcd
#启动etcd服务
systemctl start etcd
systemctl enable etcd
systemctl status etcd
在 master01 节点(etcd01)上操作检查etcd群集状态
ln -s /opt/etcd/bin/etcd* /usr/local/bin
cd /opt/etcd/ssl
/opt/etcd/bin/etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints="https://192.168.142.10:2379,https://192.168.142.20:2379,https://192.168.142.30:2379" endpoint health --write-out=table
字段解析
--ca-file∶使用此CA证书验证启用https的服务器的证书
--cert-file∶识别HTTPS端使用SSL证书文件
--key-file∶使用此SSL密钥文件标识HTTPS客户端
--endpoints∶集群中以逗号分隔的机器地址列表
cluster-health∶检查etcd集群的运行状况
在master01节点上测试健康检查
#检查etcd群集状态
ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints="https://192.168.142.10:2379,https://192.168.142.20:2379,https://192.168.142.30:2379" endpoint health --write-out=table
ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints="https://192.168.142.10:2379,https://192.168.142.20:2379,https://192.168.142.30:2379" --write-out=table member list
部署 Master 组件
//在 master01 节点上操作
#上传 master.zip 和 k8s-cert.sh 到 /opt/k8s 目录中,解压 master.zip 压缩包
cd /opt/k8s/
unzip master.zip
chmod +x *.sh
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}
#创建用于生成CA证书、相关组件的证书和私钥的目录
mkdir /opt/k8s/k8s-cert
mv /opt/k8s/k8s-cert.sh /opt/k8s/k8s-cert
cd /opt/k8s/k8s-cert/
./k8s-cert.sh
ls *pem
admin-key.pem apiserver-key.pem ca-key.pem kube-proxy-key.pem
admin.pem apiserver.pem ca.pem kube-proxy.pem
cp ca*pem apiserver*pem /opt/kubernetes/ssl/
#上传 kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s/ 目录中,解压 kubernetes 压缩包
cd /opt/k8s/
tar zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
cp kube-apiserver kubectl kube-controller-manager kube-scheduler /opt/kubernetes/bin/
ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/
#创建 bootstrap token 认证文件,apiserver 启动时会调用,然后就相当于在集群内创建了一个这个用户,接下来就可以用 RBAC 给他授权
cd /opt/k8s/
vim token.sh
#!/bin/bash
#获取随机数前16个字节内容,以十六进制格式输出,并删除其中空格
BOOTSTRAP_TOKEN=$(head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' ')
#生成 token.csv 文件,按照 Token序列号,用户名,UID,用户组 的格式生成
cat > /opt/kubernetes/cfg/token.csv <<EOF
${BOOTSTRAP_TOKEN},kubelet-bootstrap,10001,"system:kubelet-bootstrap"
EOF
chmod +x token.sh
./token.sh
cat /opt/kubernetes/cfg/token.csv
cd /opt/k8s/
./apiserver.sh 192.168.142.10 https://192.168.142.10:2379,https://192.168.142.20:2379,https://192.168.142.30:2379
ps aux | grep kube-apiserver
netstat -natp | grep 6443 #安全端口6443用于接收HTTPS请求,用于基于Token文件或客户端证书等认证
cd /opt/k8s/
#启动 scheduler 服务
./scheduler.sh
ps aux | grep kube-scheduler
#启动 controller-manager 服务
./controller-manager.sh
ps aux | grep kube-controller-manager
#生成kubectl连接集群的证书
./admin.sh
kubectl create clusterrolebinding cluster-system-anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous
#通过kubectl工具查看当前集群组件状态
kubectl get cs
NAME STATUS MESSAGE ERROR
controller-manager Healthy ok
scheduler Healthy ok
etcd-2 Healthy {"health":"true"}
etcd-1 Healthy {"health":"true"}
etcd-0 Healthy {"health":"true"}
#查看版本信息
kubectl version
二、部署docker引擎
所有node 节点部署docker引擎
如果之前配置的是本地源 那么就把配置的本地源文件拖出来重新更新yum缓存
cd /etc/yum.repos.d/repo.bak/
mv *.repo /etc/yum.repos.d/
yum clean all && yum makecache
yum install -y yum-utils device-mapper-persi stent-data lvm2
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io
systemctl start docker.service
systemctl enable docker.service
部署 Worker Node 组件
在所有 node 节点上操作
#创建kubernetes工作目录
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}
#上传 node.zip 到 /opt 目录中,解压 node.zip 压缩包,获得kubelet.sh、proxy.sh
cd /opt/
unzip node.zip
chmod +x kubelet.sh proxy.sh
部署node组件
======在master1 节点上操作======
//把kubelet、 kube-proxy拷贝到node 节点
cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
scp kubelet kube-proxy root@192.168.142.20:/opt/kubernetes/bin/
scp kubelet kube-proxy root@192.168.142.30:/opt/kubernetes/bin/
#上传 kubeconfig.sh 文件到 /opt/k8s/kubeconfig 目录中,生成 kubeconfig 的配置文件
mkdir /opt/k8s/kubeconfig
cd /opt/k8s/kubeconfig
chmod +x kubeconfig.sh
./kubeconfig.sh 192.168.42.10 /opt/k8s/k8s-cert/
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@192.168.142.20:/opt/kubernetes/cfg/
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@192.168.142.30:/opt/kubernetes/cfg/
#RBAC授权,使用户 kubelet-bootstrap 能够有权限发起 CSR 请求
kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap --clusterrole=system:node-bootstrapper --user=kubelet-bootstrap
======在node1节点上操作======
//使用kubelet.sh脚本启动kubelet服务
cd /opt/
chmod +x kubelet.sh
./kubelet.sh 192.168.142.20
//检查kubelet服务启动
ps aux | grep kubelet
//此时还没有生成证书
ls /opt/kubernetes/ssl/
======在master1 节点上操作======
//检查到node1 节点的kubelet 发起的CSR请求,Pending 表示等待集群给该节点签发证书.
kubectl get csr
//通过CSR请求
kubectl certificate approve node-csr-NOI-9vufTLIqJgMWq4fHPNPHKbjCX1DGHptj7FqTa8A
//再次查看CSR请求状态,Approved, Issued表示已授权CSR请求并签发证书
kubectl get csr
//查看群集节点状态,成功加入node1节点
kubectl get nodes
======在node1节点上操作======
//自动生成了证书和kubelet.kubeconfig 文件
ls /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig
ls /opt/kubernetes/ssl/
//加载ip_vs模块
for i in $(ls /usr/lib/modules/$(uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs|grep -o "^[^.]*");do echo $i; /sbin/modinfo -F filename $i >/dev/null 2>&1 && /sbin/modprobe $i;done
//使用proxy.sh脚本启动proxy服务
cd /opt/
chmod +x proxy.sh
./proxy.sh 192.168.142.20
systemctl status kube-proxy.service
======node2 节点部署======
//在node1 节点上将kubelet.sh、 proxy.sh 文件拷贝到node2 节点
cd /opt/
scp kubelet.sh proxy.sh root@192.168.142.30:/opt/
//node2 节点
//使用kubelet.sh脚本启动kubelet服务
cd /opt/
chmod +x kubelet.sh
./kubelet.sh 192.168.142.30
//在master1 节点上操作,检查到node2 节点的kubelet 发起的CSR请求,Pending 表示等待集群给该节点签发证书.
kubectl get csr
//通过CSR请求
kubect1 certificate approve node-csr-NOI-9vufTLIqJgMWq4fHPNPHKbjCX1DGHptj7FqTa8A
//再次查看CSR请求状态,Approved, Issued表示已授权CSR请求并签发证书
kubectl get csr
//查看群集节点状态,成功加入node1节点
kubectl get nodes
//在node2 节点 加载ip_vs模块
for i in $(ls /usr/lib/modules/$(uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs|grep -o "^[^.]*");do echo $i; /sbin/modinfo -F filename $i >/dev/null 2>&1 && /sbin/modprobe $i;done
//使用proxy.sh脚本启动proxy服务
cd /opt/
chmod +x proxy.sh
./proxy.sh 192.168.142.30
systemctl status kube-proxy.service
部署网络组件
部署 flannel
//在 node01 节点上操作
#上传 cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz 和 flannel.tar 到 /opt 目录中
cd /opt/
docker load -i flannel.tar
mkdir /opt/cni/bin
tar zxvf cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz -C /opt/cni/bin
//在 master01 节点上操作
#上传 kube-flannel.yml 文件到 /opt/k8s 目录中,部署 CNI 网络
cd /opt/k8s
kubectl apply -f kube-flannel.yml
kubectl get pods -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
kube-flannel-ds-hjtc7 1/1 Running 0 7s
kubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
192.168.142.20 Ready <none> 81m v1.20.11
部署 Calico
//在 master01 节点上操作
#上传 calico.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中,部署 CNI 网络
cd /opt/k8s
vim calico.yaml
#修改里面定义Pod网络(CALICO_IPV4POOL_CIDR),与前面kube-controller-manager配置文件指定的cluster-cidr网段一样
- name: CALICO_IPV4POOL_CIDR
value: "192.168.0.0/16"
kubectl apply -f calico.yaml
kubectl get pods -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
calico-kube-controllers-659bd7879c-4h8vk 1/1 Running 0 58s
calico-node-nsm6b 1/1 Running 0 58s
calico-node-tdt8v 1/1 Running 0 58s
#等 Calico Pod 都 Running,节点也会准备就绪
kubectl get nodes
flannel网络配置
1. K8S中Pod网络通信的方式
-
Pod内容器与容器之间的通信:
在同一个Pod内的容器(Pod内的容器是不会跨宿主机的)共享同一个网络命令空间,相当于它们在网一台机器上一样,可以用localhost地址访间彼此的端口 -
同一个Node内Pod之间的通信:
每个Pod 都有一个真实的全局IP地址,同一个Node 内的不同Pod之间可以直接采用对方Pod的IP地址进行通信,Pod1与Pod2都是通过veth连接到同一个docker0网桥,网段相同,所以它们之间可以直接通信 -
不同Node上Pod之间的通信:
Pod地址与docker0在同一网段,dockor0网段与宿主机网卡是两个不同的网段,且不同Nodo之间的通信贝能通过宿主机的物理网卡进行
2. 不同Node上Pod之间的通信介绍
要想实现不同Node上Pod之间的通信,就必须想办法通过主机的物理网卡IP地址进行寻址和通信。因此要满足两个条件:
-
Pod的IP不能冲突:
-
将Pod的IP和所在的Node的IP关联起来,通过这个关联让不同Node上Pod之间直接通过内网IP地址通信。
- Overlay Network:
叠加网络,在二层或者三层基础网络上叠加的一种虚拟网络技术模式,该网络中的主机通过虚拟链路隧道连接起来(类似于VPN)- VXLAN:
将源数据包封装到UDP中,并使用基础网络的IP/MAC作为外层报文头进行封装,然后在以太网上传输,到达目的地后由隧道端点解封装并将数据发送给目标地址- Flannel:
Flannel功能是让集群中的不同节点主机创建的Docker容器都具有全集群唯一的虚拟IP地址,Flannel是Overlay 网络的一种,也是将TCP 源数据包封装在另一种网络 包里而进行路由转发和通信,目前己经支持UDP、VXLAN、AwS VPC等数据转发方式- ETCD之Flannel提供说明:
存储管理Flanne1可分配的IP地址段资源;监控ETCD中每个Pod 的实际地址,并在内存中建立维护Pod节点路由表
Flannel工作原理
node1上的pod1要和node2上的pod1进行通信
- 数据从node1上的Pod1源容器中发出,经由所在主机的docker0虚拟网卡转发到flannel0虚拟网卡;
- 在flannel0网卡有个flanneld服务把pod ip封装到udp中(里面封装的是源pod IP和目的pod IP);
- 根据在etcd保存的路由表信息,通过物理网卡发送给目的node2节点,数据包到达目标node2节点会被flanneld服务来进行解封装暴露出udp里的podIP;
- 最后根据目的podIP经flannel0虚拟网卡和docker0虚拟网卡转发到目的pod中,最后完成通信
概述
k8s集群单节点搭建:
- etcd
- flannel
- master(apiserver、scheduler、controller-manager)
- node(kubelet、kube-proxy)
etcd
- 准备cfssl证书生成工具
- 生成证书
- 准备etcd二进制包
- 生成etcd的配置文件和服务管理文件
- 启动etcd
- 把etcd1的配置文件,可执行文件,证书,etcd服务管理文件复制到 etcd2、etcd3节点上
- etcd2、etcd3修改配置文件
- 启动etcd,加入集群
- 验证etcd集群状态
flannel
- 使用etcdctl
- 在etcd中添加flannel的网段和转发模式upd、vxlan
- 准备flannel安装包
- 生成docker网络配置参数并启动flannel服务
- 修改docker启动参数,使docker0网卡和flannel网卡保持在一个网段里
- 验证node之间的容器通信是否正常 ==========================================================
- 组件之间的通信,端口内部2380,外部2379
- master:apiserver <—> controller-manager、scheduler 同一个节点上,127.0.0.1:8080不需要证书(http)
- node:kubelet、kube-proxy <----> apiserver(https 6443)
master
- 创建工作目录
- 生成证书
- 准备k8s软件包
- 生成bootstrap token认证文件
- 启动apiserver
- 启动controller-manager、scheduler
- 验证master组件状态
node
- 在master节点上准备kubelet和kube-proxy加入k8s群集所要使用的 kubeconfig文件,并传给nodes节点
- kubeconfig加入k8s集群需要的ca证书,tls证书和私有,bootstrap 的token信息 ,master的 apiserver IP+端口(6443)
- node节点启动 kubelet ,node节点的kubelet会向master的apiserver发起CSR认证请求 在master节点上通过CSR 认证,node会自动生成证书,以后的node的kubelet访问都会通过这个证书做认证
- node节点上加载ipvs模块
- 启动kube-proxy