k8smaster1 |
20.0.0.71 kube-apiserver,kube-controller-manager,kube-scheduler,etcd |
k8slave |
20.0.0.72 kube-apiserver,kube-controller-manager,kube-scheduler |
node01 |
20.0.0.73 kubelet,kube-proxy,etcd |
node02 |
20.0.0.74 kubelet,kube-proxy,etcd |
负载均衡:nginx+keepalived |
|
master |
20.0.0.11 |
backup |
20.0.0.12 |
etcd集群 |
20.0.0.71(master1) |
20.0.0.73(node1) |
|
20.0.0.73(node2) |
1、统一配置master和node节点
(1)系统初始化配置
iptables -F:清除默认的 iptables 规则链
iptables -t nat -F:清除 "nat" 表中的所有规则
iptables -t mangle -F:清除 "mangle" 表中的所有规则
iptables -X:删除用户自定义的链
(2)关闭交换分区,提升性能(k8s在设计时,为了提升性能,默认是不使用swap交换分区,kubelet在初始化时,会检测swap是否关闭)
(3)修改主机名
(4)配置主机映射(/etc/hosts)
(5)编辑配置文件(/etc/sysctl.d/k8s.conf),调整内核参数
sysctl --system
(6)时间同步(所有节点)
yum install ntpdate -y
ntpdate ntp.aliyun.com
2、安装docker
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-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
3、部署组件etcd
①存储k8s的集群信息和用户配置组件etcd ②etcd是一个高可用,分布式的键值存储数据库,采用raft算法保证节点的信息一致性,etcd是go语言写的 ③etcd一般都是集群部署,etcd也有选举leader的机制,至少有3台,或者奇数台 |
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etcd的端口 |
2379:api接口,对外为客户端提供通信 |
2380:内部服务的通信端口 |
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k8s的内部通信依靠证书认证,密钥认证:证书的签发环境 |
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cfssl |
证书签发的命令工具 |
cfssl-certinfo |
查看证书信息的工具 |
cfssljson |
把证书的格式化转化成json格式,编程文件的承载式证书 |
(1)主节点操作:准备cfssl证书生成工具
chmod +x /usr/local/bin/cfssl*
(2)生成Etcd证书
①修改配置文件:vim etcd-cert.sh
②配置文件etcd.sh:创建etcd的配置文件和启动脚本
③赋权:chmod 777 etcd-cert.sh etcd.sh
(3)创建用于生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥的目录
①mkdir /opt/k8s/etcd-cert
②mv etcd-cert.sh etcd-cert/
③cd /opt/k8s/etcd-cert/
⑤生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥:./etcd-cert.sh
ca-config.json |
证书颁发机构的配置文件,定义了证书生成的策略,默认的过期时间和模版 |
ca-csr.json |
签名的请求文件,包括一些组织信息和加密方式 |
ca.pem |
根证书文件,用于给其他组件签发证书 |
server.csr |
etcd的服务器签发证书的请求文件 |
server-key.pem |
etcd服务器的私钥文件 |
ca.csr |
根证书签发请求文件 |
ca-key.pem |
根证书的私钥文件 |
etcd-cert.sh |
|
server-csr.json |
用于生成etcd的服务器证书和私钥签名文件 |
server.pem |
etcd服务器的证书文件,用于加密和认证etcd节点之间的通信 |
(4)上传etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz到/opt/k8s目录中,启动etcd服务
①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}
mkdir -p /opt/etcd/{cfg,bin,ssl}
mv etcd etcdctl /opt/etcd/bin/
cp /opt/k8s/etcd-cert/*.pem /opt/etcd/ssl/
②生成配置文件
./etcd.sh etcd01 20.0.0.71 etcd02=https://20.0.0.73:2380,etcd03=https://20.0.0.74:2380
③把etcd相关证书文件、命令文件和服务管理文件全部拷贝到另外两个etcd集群节点
scp -r /opt/etcd/ root@20.0.0.73:/opt/
scp -r /opt/etcd/ root@20.0.0.74:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@20.0.0.73:/usr/lib/systemd/system/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@20.0.0.74:/usr/lib/systemd/system/
④修改node节点上的配置文件
⑤启动etcd服务(依次起master到node节点,查看etcd的健康状态(谁先起谁就是leader)
systemctl start etcd
systemctl enable etcd
systemctl status etcd
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://20.0.0.71:2379,https://20.0.0.73:2379,https://20.0.0.74:2379" 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://20.0.0.71:2379,https://20.0.0.73:2379,https://20.0.0.74:2379" --write-out=table member list
4、部署Master组件
(1)上传master.zip和k8s-cert.sh到/opt/k8s目录中,解压master.zip压缩包
unzip master.zip
chmod +x *.sh
(2)修改配置文件
①vim k8s-cert.sh
②vim controller-manager.sh
③vim scheduler.sh
④vim admin.sh
Context |
上下文 |
定义连接到哪个k8s集群,以及使用哪个用户的身份进行操作,上下文包含集群、用户、可选命名空间的信息。目的:在k8s的集群环境中进行切换 |
(3)创建kubernetes工作目录:
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}
(4)创建用于生成CA证书、相关组件的证书和私钥的目录
①mkdir /opt/k8s/k8s-cert
②mv /opt/k8s/k8s-cert.sh /opt/k8s/k8s-cert
③cd /opt/k8s/k8s-cert/
④生成CA证书、相关组件的证书和私钥:./k8s-cert.sh
(5)复制CA证书、apiserver相关证书和私钥到 kubernetes工作目录的 ssl 子目录中
cp ca*pem apiserver*pem /opt/kubernetes/ssl/
(6)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
(7)复制master组件的关键命令文件到 kubernetes工作目录的bin子目录中
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/
(8)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 进行授权
vim token.sh
chmod 777 token.sh
./token.sh
cat /opt/kubernetes/cfg/token.csv
(9)二进制文件、token、证书都准备好后,开启apiserver服务
./apiserver.sh 20.0.0.71 https://20.0.0.71:2379,https://20.0.0.73:2379,https://20.0.0.74:2379
(10)启动服务
①启动scheduler服务:./scheduler.sh
②启动controller-manager服务:./controller-manager.sh
③生成kubectl连接集群的kubeconfig文件:./admin.sh
④查看集群的状态:通过kubectl工具查看当前集群组件状态:kubectl get cs
⑤查看集群的版本:kubectl version
kubectl api-resources:调用api所有接口的信息
主节点配置完成
5、部署node节点
(1)创建kubernetes工作目录:mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}
(2)上传node.zip到/opt目录中,解压node.zip压缩包,获得kubelet.sh、proxy.sh
unzip node.zip
chmod +x kubelet.sh proxy.sh
(3)配置主节点master
①把kubelet、kube-proxy拷贝到node节点
cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
scp kubelet kube-proxy root@20.0.0.73:/opt/kubernetes/bin/
scp kubelet kube-proxy root@20.0.0.74:/opt/kubernetes/bin/
②上传kubeconfig.sh文件到/opt/k8s/kubeconfig目录中,生成kubelet初次加入集群引导kubeconfig文件和kube-proxy.kubeconfig文件
mkdir /opt/k8s/kubeconfig
cd /opt/k8s/kubeconfig
chmod +x kubeconfig.sh
./kubeconfig.sh 20.0.0.71 /opt/k8s/k8s-cert/
③把配置文件bootstrap.kubeconfig、kube-proxy.kubeconfig拷贝到node节点
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@20.0.0.73:/opt/kubernetes/cfg/
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@20.0.0.74:/opt/kubernetes/cfg/
④RBAC授权,生成和赋权用户kubelet-bootstrap发起node节点的请求认证,通过CSR加密认证实现node节点加入到集群当中,kubelet获取master的验证信息和获取api-server接口的通信认证
kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap --clusterrole=system:node-bootstrapper --user=kubelet-bootstrap
node节点2同步以下操作:
(4)配置node节点1,启动 kubelet 服务
cd /opt/
./kubelet.sh 20.0.0.73
./kubelet.sh 20.0.0.74
ps aux | grep kubelet
(5)在master节点上操作,通过CSR请求
①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
②通过CSR请求
kubectl certificate approve node-csr-zWucFS9bvLxR36tCtTKOkmaKIvk6aAraWUGJbBL21Rk
③查看节点,由于网络插件还没有部署,节点会没有准备就绪 NotReady
kubectl get node
(6)在node1节点上操作(启动proxy服务)
①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
②启动proxy服务
cd /opt/
./proxy.sh 20.0.0.73
./proxy.sh 20.0.0.74
ps aux | grep proxy
6、k8s的网络类型
(1)k8s中的通讯模式
pod内部之间容器与容器之间的通信: |
1、在同一pod中的容器共享资源和网络,使用同一个网络命名空间,可以直接通信 |
2、同一个node节点之内,不同pod之间的通信 ①每一个pod都有一个全局的真实的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 ②pod1和pod2是通过docker0的网桥来进行通信 |
3、不同node节点上的pod之间如何进行通信 |
(2)cni的插件和calico的插件
cni网络组件(flannel、calico) |
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cni |
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,负责设置容器的网络命名空间,IP地址和路由等等参数 |
flannel插件 |
作用:让集群中不同节点的docker容器具有全集群唯一的虚拟ip地址 ①使用overlay网络,在底层物理网络的基础上,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 ②overlay网络是一种网络虚拟化技术 |
flannel支持的数据转发方式: |
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UDP模式 |
默认模式,应用转发,配置简单,但是性能最差(使用少) |
UDP:基于应用转发,flannel提供路由表,flannel封装数据包,解封装 ①node都会有一个flannel的虚拟网卡 ②UDP的工作模式 |
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vxlan模式 |
基于内核转发,也是最常用的网络类型(小集群都使用)——使用最多 |
vxlan:使用的就是overlay的虚拟隧道通信技术(二层+三层的模式) ①udp基于应用层,用户 ②vxlan:flannel提供路由表、识别对应的vni的IP地址,由内核封装、解封装 ③网络接口:flannel1.1接口 ④vxlan的工作模式 |
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host-gw模式 |
性能最好(网络层),但是配置麻烦(了解-很少使用) |
总结flannel |
flannel:对每个发向容器的数据包进行封装,vxlan通过vtep打包数据,内核封装数据包,再转发到目标node节点,到了目标node节点还有个解封装的过程,再发送到目标pod,传输过程中的性能有一定影响 |
calico插件 |
①采用直接路由的方式,BGP路由,不需要修改报文,统一直接通过路由表转发,路由表会很复杂,运行维护的要求比较高,适用于大集群 ②不使用overlay,也不需要交换,直接通过虚拟路由实现,每台虚拟路由都通过BGP转发 |
BGP模式 |
特点:交换路由信息的外部网关协议,可以连接不同的node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的核心组件: |
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felix |
也是运行在主机上的一个个pod(进程),通过k8s的daemonset的方式部署的pod,负责在宿主机上插入裸游规则,维护calico所需的网络设备(网络接口管理,网络接口的监听、路由等等) ①daemonset会在每个node节点部署相同的pod,以后台运行的方式 |
BGP client (bird) |
①BGP的客户端,专门负责在集群中分发路由规则的信息,每个节点都会有一个BGP client ②BGP协议以广播的方式通知其他节点,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(元数据:保证整个网络状态的一致和准确) |
calico的工作原理:(路由转发) 由路由表维护每个pod之间的通信,创建好pod之后,添加一个设备cali,veth pair设备 ①veth pair(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(eth0),另一头连接宿主机的网络命名空间(cali)。 ②IP地址分配:veth pair连接容器的部分,会给容器分配一个IP地址(唯一标识),宿主机也会被veth pair设备分配一个calico网络的内部IP地址,和其他节点上的容器进行通信 |
|
calico的工作流程: veth设备,容器发出的IP地址通过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,通过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 |
|
在ipip模式中,会生成一个tunel(隧道),数据包都在tunel内部打包,封装:宿主机IP和容器内部的IP地址 |
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总结: 1、k8s中,常用的网络类型flannel和calico (1)flannel:配置简单,功能简单,基于overlay叠加网络实现,在物理层的网络再封装一个虚拟的网络 ①vxlan是虚拟三层网络,使用最多的模式,是vni+IP进行转发,flannel提供路由表,内核封装和解封装,由于进行封装和解封装,对数据传输的性能会有影响,不具备网络策略的配置能力(基于udp协议),默认网段是:10.244.0.0/16 ②udp是默认模式 ③host-gw (2)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比较复杂 ①模式:ipip模式、BGP模式 ②BGP模式:通过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 ③ipip模式:在隧道进行数据包的封装(ipv4——ipv4,外面:宿主机IP,里面:容器IP) 2、简单的小集群:flannel 3、需要扩容、配置网络策略:calico |
(3)配置flannel
①配置自动补齐
source <(kubectl completion bash)
②node节点配置flannel
docker load -i flannel.tar
mkdir -p /opt/cni/bin
tar -xf cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz -C /opt/cni/bin/
③配置主节点master
kubectl apply -f kube-flannel.yml
kubectl get pod -n kube-system
kubectl get pod -o wide -n kube-system
(4)配置calico(每创建一个pod,就生成一个路由网卡、IP条目)
①上传calico.yaml文件到/opt/k8s目录中,部署CNI网络
cd /opt/k8s
vim calico.yaml
kubectl apply -f calico.yaml
kubectl get pods -n kube-system
kubectl get node
②创建pod:kubectl create deployment nginx1 --image=nginx:1.22 --replicas=3
7、部署coredns组件:为集群中的service资源创建一个域名和IP进行对应解析的关系
(1)service:对外提供访问的地址,加入DNS机制,可以直接访问服务名
(2)在所有node节点上操作
cd /opt
docker load -i coredns.tar
(3)master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
(4)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
8、部署多节点slave
(1)操作系统初始化配置
iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X
swapoff -a
(2)同步操作:映射
(3)调整内核参数:vim /etc/sysctl.d/k8s.conf
sysctl --system
(4)配置时间同步
yum install ntpdate -y
ntpdate ntp.aliyun.com
(5)远程从master节点上复制配置文件
scp -r /opt/etcd/ root@20.0.0.72:/opt/
scp -r /opt/kubernetes/ root@20.0.0.72:/opt
scp -r /root/.kube root@20.0.0.72:/root
scp /usr/lib/systemd/system/{kube-apiserver,kube-controller-manager,kube-scheduler}.service root@20.0.0.72:/usr/lib/systemd/system/
(6)修改配置文件kube-apiserver中的IP:vim /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver
(7)启动服务
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
ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/
kubectl get nodes
kubectl get nodes -o wide
kubectl get cs
9、部署负载均衡器nginx+keepalived
(1)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 /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
stream {
log_format main '$remote_addr $upstream_addr - [$time_local] $status $upstream_bytes_sent';
access_log /usr/local/nginx/logs/k8s-access.log main;
upstream k8s-apiserver {
server 20.0.0.71:6443;
server 20.0.0.72:6443;
}
server {
listen 6443;
proxy_pass k8s-apiserver;
}
}
systemctl start nginx
systemctl enable nginx
netstat -natp | grep nginx
(2)部署keepalived服务
①yum install keepalived -y
②修改“主”的配置文件:vim /etc/keepalived/keepalived.conf
③“主”上创建nginx监控脚本:vim /usr/local/nginx/check_nginx.sh
chmod +x /usr/local/nginx/check_nginx.sh
④配置“从”的配置文件:vim /etc/keepalived/keepalived.conf
⑤启动nginx和keepalived服务(先nginx、再keepalived)
systemctl start keepalived
systemctl enable keepalived
(3)测试:(关闭nginx、VIP地址漂移;再重启nginx、keepalived)
①问题:出现脑裂,nginx2识别不到nginx1的主,
Dec 27 16:41:31 nginx2 Keepalived_vrrp[5993]: VRRP_Instance(VI_1) Entering BACKUP STATE
Dec 27 16:41:31 nginx2 Keepalived_vrrp[5993]: VRRP sockpool: [ifindex(2), proto(112), unicast(0), fd(10,11)]
Dec 27 16:41:35 nginx2 Keepalived_vrrp[5993]: VRRP_Instance(VI_1) Transition to MASTER STATE
Dec 27 16:41:36 nginx2 Keepalived_vrrp[5993]: VRRP_Instance(VI_1) Entering MASTER STATE
Dec 27 16:41:36 nginx2 Keepalived_vrrp[5993]: VRRP_Instance(VI_1) setting protocol VIPs.
②解决:主从分别关闭iptables
iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X
10、修改node节点上的配置文件
11、安装dashboard:仪表板(kubelet的可视化界面),在这个可视化界面上,可以对k8s集群进行管理