k8s二进制部署--部署高可用

连接上文

notready是因为没有网络,因此无法创建pod

 k8s的CNI网络插件模式

1.pod内部,容器与容器之间的通信。

在同一个pod中的容器共享资源和网络,使用同一个网络命名空间。

2.同一个node节点之内,不同pod之间的通信。

每个pod都有一个全局的真实IP地址,同一个node之间的不同pod可以直接使用对方pod的ip地址进行通信。

pod1和pod2是通过docker0的网桥来进行通信。

3.不同node节点的pod如何通信。

Pod 地址与 docker0 在同一网段,docker0 网段与宿主机网卡是两个不同的网段,且不同 Node 之间的通信只能通过宿主机的物理网卡进行。

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。
 

cni插件

cni是一个标准接口,用于容器运行时调用网络插件,配置容器网络,复制设置容器的网络命名空间,IP地址,路由等参数

flannel:

功能就是让集群之中不同节点的docker容器具有全集群唯一的虚拟IP地址。

overlay网络

在底层物理网络的基础之上,创建一个逻辑的网络层。二层+三层的集合 二层是物理网络,三层是逻辑上的网络层

overlay网络也是一种网络虚拟化的技术。

flannel支持的数据转发方式:

1.UDP模式(flannel1.0):

默认模式,应用转发配置简单,但是性能最差。

基于应用层,用户态

工作流程图:

2.vxlan(flannel1.1):

基于内核转发,也是最常用的网络类型(小集群都是用这个)

根据vni来解析IP地址

3.host-gw(性能最好,但是配置麻烦)

Calico网络插件

flannel:每个发向容器的数据包进行封装,vxlan通过vtep打包数据,由内核封装数据包----》再转发到目标node节点。还有一个解封装的过程。再发送到目标pod。性能是有一定影响的。

Calico:采用直接路由的方式。BGP路由。不需要修改报文,同意直接通过路由表转发,路由表会相当复杂,运行维护的要求比较高。

BGP模式的特点:交换路由信息的外部网关协议,可以连接不同的节点。node节点可能不是一个网段,BGP实现可靠的,最佳的,动态的路由选择。自动识别相邻的路由设备

calico 不使用 overlay,也不需要交换,直接通过虚拟路由实现,每一台虚拟路由都通过BGP转发。

核心组件:

felix:也是运行在主机上的一个个pod,一个进程,k8s daemonset的方式部署pod.

daemont set 会在每个节点部署相同的Pod,后台的运行方式。

负责宿主机上插入路由规则,维护calico需要的网络设备。网络接口管理,监听,路由等等。

BGP Client:bird BGP的客户端,专门负责在集群中分发路由规则的信息。每一个节点都会有一个BGP Client。

BGP协议广播方式通知其他节点的,分发路由的规则。实现网络互通。

etcd:保存路由信息,负责网络元数据的一致性。保证网络状态的一致和准确。

calico的工作原理(路由转发):

路由表来维护每个pod之间的通信。

创建好pod之后,添加一个设备cali veth pair设备。

虚拟网卡: veth pair是一对设备,虚拟的以太网设备。

一头连接在容器的网络命名空间

另一头连接宿主机的网络命名空间 cali

ip地址分配: veth pair连接容器的部分给容器分配一个IP地址,这个IP地址是唯一标识,宿主机也会被veth pair分配一个calico网络的内部IP地址。和其他节点上的容器进行通信。

veth设备:容器发出的IP通过veth pair设备到宿主机,宿主机根据路由规则的下一跳地址,发送到网关(目标宿主机)。数据包到达目标宿主机,veth pair设备,目标宿主机也是根据路由规则,下一跳地址,转发到目标容器。

ipip模式:会生成一个tunnel,数据包都在tunnel内部打包。封装:宿主机ip 容器内部的IP

常用的有flannel和calico

flannel的特点:配置简单,功能简单,基于overlay叠加网络实现,在物理层的网络层上再封装一个网络层

vxlan:是虚拟三层网络。最多的模式。vni+ip进行转发,flannel提供路由表,内核来封装和解封装。

host-gw():

由于封装和解封装的过程,对数据传输的性能会有影响。没有网络策略配置的能力。

udp:是默认模式

calico:功能强大,基于路由表进行转发,没有封装和解封装的过程。具备网络策略的配置能力。但是路由表维护起来复杂。

模式:ipip BGP

BGP:通过为ip路由表的前缀来实现目标主机的可达性。对比ipip模式,BGP模式没有隧道,BGP模式下,POD的数据包直接通过网卡发送到目的地。

ipip的隧道:隧道进行数据包的封装 ipv4----ipv4.

简单的小集群:flannel

扩容,配置网络策略:calico

部署coreDNS

//在所有 node 节点上操作
#上传 coredns.tar 到 /opt 目录中
cd /opt
docker load -i coredns.tar

//在 master01 节点上操作
#上传 coredns.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中,部署 CoreDNS 
cd /opt/k8s
kubectl apply -f coredns.yaml

kubectl get pods -n kube-system 
NAME                          READY   STA
TUS    RESTARTS   AGE
coredns-5ffbfd976d-j6shb      1/1     Running   0          32s

#DNS 解析测试

kubectl create clusterrolebinding cluster-system-anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous


kubectl run -it --rm dns-test --image=busybox:1.28.4 sh
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
/ # nslookup kubernetes
Server:    10.0.0.2
Address 1: 10.0.0.2 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      kubernetes
Address 1: 10.0.0.1 kubernetes.default.svc.cluster.local

exit


---------- master02 节点部署 ----------
//从 master01 节点上拷贝证书文件、各master组件的配置文件和服务管理文件到 master02 节点
scp -r /opt/etcd/ root@20.0.0.62:/opt/
scp -r /opt/kubernetes/ root@20.0.0.62:/opt
scp -r /root/.kube root@20.0.0.62:/root
scp /usr/lib/systemd/system/{kube-apiserver,kube-controller-manager,kube-scheduler}.service root@20.0.0.62:/usr/lib/systemd/system/

//修改配置文件kube-apiserver中的IP
vim /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver
KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=true \
--v=4 \
--etcd-servers=https://192.168.233.91:2379,https://192.168.233.93:2379,https://192.168.233.94:2379 \
--bind-address=192.168.233.92 \				#修改
--secure-port=6443 \
--advertise-address=192.168.233.92 \			#修改
......

//在 master02 节点上启动各服务并设置开机自启
systemctl start kube-apiserver.service
systemctl enable kube-apiserver.service
systemctl start kube-controller-manager.service
systemctl enable kube-controller-manager.service
systemctl start kube-scheduler.service
systemctl enable kube-scheduler.service

//查看node节点状态
ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/
kubectl get nodes
kubectl get nodes -o wide			#-o=wide:输出额外信息;对于Pod,将输出Pod所在的Node名

//此时在master02节点查到的node节点状态仅是从etcd查询到的信息,
而此时node节点实际上并未与master02节点建立通信连接,因此需要使用一个VIP把node节点与master节点都关联起来

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 -p /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
192.168.80.11   Ready    <none>   81m   v1.20.11

部署负载均衡

---------- master02 节点部署 ----------
//从 master01 节点上拷贝证书文件、各master组件的配置文件和服务管理文件到 master02 节点
scp -r /opt/etcd/ root@20.0.0.62:/opt/
scp -r /opt/kubernetes/ root@20.0.0.62:/opt
scp -r /root/.kube root@20.0.0.62:/root
scp /usr/lib/systemd/system/{kube-apiserver,kube-controller-manager,kube-scheduler}.service root@20.0.0.62:/usr/lib/systemd/system/

//修改配置文件kube-apiserver中的IP
vim /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver
KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=true \
--v=4 \
--etcd-servers=https://192.168.233.91:2379,https://192.168.233.93:2379,https://192.168.233.94:2379 \
--bind-address=192.168.233.92 \				#修改
--secure-port=6443 \
--advertise-address=192.168.233.92 \			#修改
......

//在 master02 节点上启动各服务并设置开机自启
systemctl start kube-apiserver.service
systemctl enable kube-apiserver.service
systemctl start kube-controller-manager.service
systemctl enable kube-controller-manager.service
systemctl start kube-scheduler.service
systemctl enable kube-scheduler.service

//查看node节点状态
ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/
kubectl get nodes
kubectl get nodes -o wide			#-o=wide:输出额外信息;对于Pod,将输出Pod所在的Node名

//此时在master02节点查到的node节点状态仅是从etcd查询到的信息,
而此时node节点实际上并未与master02节点建立通信连接,因此需要使用一个VIP把node节点与master节点都关联起来



------------------------------ 负载均衡部署 ------------------------------
//配置load balancer集群双机热备负载均衡(nginx实现负载均衡,keepalived实现双机热备)
##### 在lb01、lb02节点上操作 ##### 
//配置nginx的官方在线yum源,配置本地nginx的yum源
cat > /etc/yum.repos.d/nginx.repo << 'EOF'
[nginx]
name=nginx repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/7/$basearch/
gpgcheck=0
EOF

yum install nginx -y

//修改nginx配置文件,配置四层反向代理负载均衡,指定k8s群集2台master的节点ip和6443端口
vim /etc/nginx/nginx.conf
events {
    worker_connections  1024;
}

#添加
stream {
    log_format  main  '$remote_addr $upstream_addr - [$time_local] $status $upstream_bytes_sent';
#日志记录格式	
#$remote_addr: 客户端的 IP 地址。
#$upstream_addr: 上游服务器的地址。
#[$time_local]: 访问时间,使用本地时间。
#$status: HTTP 响应状态码。
#$upstream_bytes_sent: 从上游服务器发送到客户端的字节数。
    
	access_log  /var/log/nginx/k8s-access.log  main;

    upstream k8s-apiserver {
        server 20.0.0.61:6443;
        server 20.0.0.62:6443;
    }
    server {
        listen 6443;
        proxy_pass k8s-apiserver;
    }
}

http {
......


//检查配置文件语法
nginx -t   

//启动nginx服务,查看已监听6443端口
systemctl start nginx
systemctl enable nginx
netstat -natp | grep nginx 


//部署keepalived服务
yum install keepalived -y

//修改keepalived配置文件
vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   # 接收邮件地址
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   # 邮件发送地址
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id NGINX_MASTER	#lb01节点的为 NGINX_MASTER,lb02节点的为 NGINX_BACKUP
   #vrrp_strict  #注释掉
}

#添加一个周期性执行的脚本
vrrp_script check_nginx {
    script "/etc/nginx/check_nginx.sh"	#指定检查nginx存活的脚本路径
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER			#lb01节点的为 MASTER,lb02节点的为 BACKUP
    interface ens33			#指定网卡名称 ens33
    virtual_router_id 51	#指定vrid,两个节点要一致
    priority 100			#lb01节点的为 100,lb02节点的为 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.233.100/24	#指定 VIP
    }
    track_script {
        check_nginx			#指定vrrp_script配置的脚本
    }
}


//创建nginx状态检查脚本 
vim /etc/nginx/check_nginx.sh

#!/bin/bash                                                        
/usr/bin/curl -I http://localhost &>/dev/null    
if [ $? -ne 0 ];then                                            
#    /etc/init.d/keepalived stop
    systemctl stop keepalived
fi 


chmod +x /etc/nginx/check_nginx.sh

//启动keepalived服务(一定要先启动了nginx服务,再启动keepalived服务)
systemctl start keepalived
systemctl enable keepalived
ip a				#查看VIP是否生成

//修改node节点上的bootstrap.kubeconfig,kubelet.kubeconfig配置文件为VIP
cd /opt/kubernetes/cfg/
vim bootstrap.kubeconfig 
server: https://192.168.233.100:6443
                      
vim kubelet.kubeconfig
server: https://192.168.233.100:6443
                        
vim kube-proxy.kubeconfig
server: https://192.168.233.100:6443

//重启kubelet和kube-proxy服务
systemctl restart kubelet.service 
systemctl restart kube-proxy.service

//在 lb01 上查看 nginx 和 node 、 master 节点的连接状态
netstat -natp | grep nginx
tcp        0      0 0.0.0.0:6443            0.0.0.0:*               LISTEN      44904/nginx: master 
tcp        0      0 0.0.0.0:80              0.0.0.0:*               LISTEN      44904/nginx: master 
tcp        0      0 192.168.80.100:6443     192.168.80.12:46954     ESTABLISHED 44905/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.80.14:45074     192.168.80.10:6443      ESTABLISHED 44905/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.80.14:53308     192.168.80.20:6443      ESTABLISHED 44905/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.80.14:53316     192.168.80.20:6443      ESTABLISHED 44905/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.80.100:6443     192.168.80.11:48784     ESTABLISHED 44905/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.80.14:45070     192.168.80.10:6443      ESTABLISHED 44905/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.80.100:6443     192.168.80.11:48794     ESTABLISHED 44905/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.80.100:6443     192.168.80.12:46968     ESTABLISHED 44905/nginx: worker 


##### 在 master01 节点上操作 ##### 
//测试创建pod
kubectl run nginx --image=nginx

//查看Pod的状态信息
kubectl get pods
NAME                    READY   STATUS              RESTARTS   AGE
nginx-dbddb74b8-nf9sk   0/1     ContainerCreating   0          33s   #正在创建中

kubectl get pods
NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-dbddb74b8-nf9sk   1/1     Running   0          80s  			#创建完成,运行中

kubectl get pods -o wide
NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE            NOMINATED NODE
nginx-dbddb74b8-26r9l   1/1     Running   0          10m   172.17.36.2   192.168.80.15   <none>
//READY为1/1,表示这个Pod中有1个容器

//在对应网段的node节点上操作,可以直接使用浏览器或者curl命令访问
curl 172.17.36.2

kubectl exec -it nginx bash

//这时在master01节点上查看nginx日志
kubectl logs nginx-dbddb74b8-nf9sk

 部署 Dashboard

------------------------------ 部署 Dashboard ------------------------------
//在 master01 节点上操作
#上传 recommended.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中
cd /opt/k8s
vim recommended.yaml
#默认Dashboard只能集群内部访问,修改Service为NodePort类型,暴露到外部:
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  ports:
    - port: 443
      targetPort: 8443
      nodePort: 30001     #添加
  type: NodePort          #添加
  selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard

kubectl apply -f recommended.yaml

#创建service account并绑定默认cluster-admin管理员集群角色
kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kube-system

kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard-admin


#获取token值
kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk '/dashboard-admin/{print $1}')

#使用输出的token登录Dashboard
https://20.0.0.63:30001

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