Kubernetes学习(二)——集群部署

曾经终败给现在 2022-09-09 09:19 194阅读 0赞

## 1 环境规划 ##

### 1.1 集群类型 ###

kubernetes集群大体上分为两类：一主多从和多主多从。

*  一主多从：一台Master节点和多态Node节点，搭建简单，但是有单机故障风险，适合用于测试环境
 *  多主多从：多台Master节点和多态Node节点，搭建麻烦，适合用于生产环境

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAc3VycGFzc0xpYW5n_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

> 说明：为了测试简单，本次搭建的是一主两从类型的集群

### 1.2 安装方式 ###

kubernetes有多种部署方式，目前主流的方式有kubeadm、minikube、二进制包

*  minikube：一个用于快速搭建单节点kubernetes的工具
 *  kubeadm：一个用于快读搭建kubernetes集群的工具
 *  二进制包：从官网下载每个组件的二进制包，依次去安装，此方式对于理解kubernetes组件更加有效

> 说明：现在需要安装kubernetes的集群环境，但是又不想过于麻烦，所以选择使用kubeadm方式

### 1.3 主机规划 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>作用</th> 
   <th>IP地址</th> 
   <th>操作系统</th> 
   <th>配置</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>Master</td> 
   <td>192.168.10.101</td> 
   <td>Centos7.5 基础设置服务器</td> 
   <td>2颗CPU 2G内存 50G硬盘</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Node1</td> 
   <td>192.168.10.102</td> 
   <td>Centos7.5 基础设置服务器</td> 
   <td>2颗CPU 2G内存 50G硬盘</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Node2</td> 
   <td>192.168.10.103</td> 
   <td>Centos7.5 基础设置服务器</td> 
   <td>2颗CPU 2G内存 50G硬盘</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 2 环境搭建 ##

本次环境搭建需要安装三台Linux系统(一主二从)，内置Centos7.5系统，然后再每台linux中分别安装docker(18.06.3)、kubeadm(1.17.4)、kubelet(1.17.4)、kubectl(1.17.4)程序。

### 2.1 主机安装 ###

安装虚拟机过程中注意下面选项的设置：

*  操作系统环境：CPU(2C) 内存(2G) 硬盘(50G)
 *  语言选择：中文简体
 *  软件选择：基础设置服务器
 *  分区选择：自动分区
 *  网络配置：按照下面配置网络地址信息
    
        网络地址：192.168.10.100 （每台主机都不一样，分别为100、101、102）
        子网掩码：255.255.255.0
        默认网关：192.168.10.2
        DNS：223.5.5.5
 *  主机名设置：按照下面信息设置主机名
    
        master节点：master
        node节点：node1
        node节点：node2

### 2.2 环境初始化 ###

1.  检查操作系统的版本
    
        # 此方式下安装kubernetes集群要求Centos版本在7.5或以上
        [root@master ~]# cat /etc/redhat-release
        CentOS Linux release 7.5.1804 (Core)
2.  主机名解析
    
    为了方便后面集群节点间的直接调用，在这配置一下主机名解析，企业中推荐使用内部DNS服务器
    
        # 主机名称解析，编辑三台服务器的/etc/hosts文件，添加下面内容
        192.168.10.100 master
        192.168.10.101 node1
        192.168.10.102 node2
3.  时间同步
    
    kubernetes要求集群中的节点时间必须精确一致，这里直接使用chronyd服务从网络同步时间
    
    企业中建议配置内部的时间同步服务器
    
        # 启动chronyd服务
        [root@master ~]# systemctl start chronyd
        # 设置chronyd服务开机自启
        [root@master ~]# systemctl enable chronyd
        # chronyd服务启动稍等几秒钟，就可以使用date命令验证时间了
        [root@master ~]# date
4.  禁用iptables和firewalld服务
    
    kubernetes和docker在运行中会产生大量的iptables规则，为了不让系统规则跟他们混淆，章节关闭系统的规则
    
        # 1.关闭firewalld服务
        [root@master ~]# systemctl stop firewalld
        [root@master ~]# systemctl disable firewalld
        # 2.关闭iptables服务
        [root@master ~]# systemctl stop iptables
        [root@master ~]# systemctl disable iptables
5.  禁用selinux
    
    selinux是linux系统下的一个安全服务，如果不关闭它，在安装集群中会产生各种各样的奇葩问题
    
        # 编辑/etc/selinux/config文件，修改SELINUX的值为disabled
        # 注意修改完毕之后需要重启linux服务
        SELINUX=disabled
6.  禁用swap分区
    
    swap分区指的是虚拟内存分区，它的作用是在物理内存使用完毕后，将磁盘空间虚拟成内存来使用
    
    启动swap设备会对系统的性能产生非常负面的影像，因此kubernetes要求每个节点都要禁用swap分区
    
    但是如果因为某些原因确实不能关闭swap分区，就需要在集群安装过程中通过明确的参数进行配置说明
    
        # 编辑分区配置文件/etc/fstab,注释掉swap分区一行
        # 注意修改完毕之后需要重启linux服务
        UUID=455cc753-7a60-4c17-a424-7741728c44a1	/boot	xfs		defaults	0 0
        /dev/mapper/centos-home /home						xfs		defaults	0 0
        # /dev/mapper/centos-swap swap swap defaults 0 0
7.  修改linux的内核参数
    
        # 修改linux的内核参数，添加网桥过滤和地址转换功能
        # 编辑/etc/sysctl.d/kubernetes.conf文件，添加如下配置：
        net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
        net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
        net.ipv4.ip_forward = 1
        
        # 重新加载配置
        [root@master ~]# sysctl -p
        
        # 添加网桥过滤模块
        [root@master ~]# modprobe br_netfilter
        
        # 查看网桥过滤模块是否添加成功
        [root@master ~]# lsmod | grep br_netfilter
8.  配置ipvs功能
    
    在kubernetes中service有两种代理模型，一种是基于iptables的，一种是基于ipvs的
    
    两者比较的话，ipvs的性能明显要搞一些，但是如果要使用它，徐亚手动载入ipvs模块
    
        # 1 安装ipset和ipvsadm
        [root@master ~]# yum install ipset ipvsadmin -y
        # 2 添加需要加载的模块写入脚本文件
        [root@master ~]# cat <<EOF > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
        #!/bin/bash
        modprobe -- ip_vs
        modprobe -- ip_vs_rr
        modprobe -- ip_vs_wrr
        modprobe -- ip_vs_sh
        modprobe -- nf_conntrack_ipv4
        EOF
        
        # 3 为脚本文件添加执行权限
        [root@master ~]# chmod +x /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
        
        # 4 执行脚本文件
        [root@master ~]# /bin/bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
        
        # 5 查看对应的模块是否加载成功
        [root@master ~]# lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4
        nf_conntrack_ipv4      15053  0
        nf_defrag_ipv4         12729  1 nf_conntrack_ipv4
        ip_vs_sh               12688  0
        ip_vs_wrr              12697  0
        ip_vs_rr               12600  0
        ip_vs                 145458  6 ip_vs_rr,ip_vs_sh,ip_vs_wrr
        nf_conntrack          139264  2 ip_vs,nf_conntrack_ipv4
        libcrc32c              12644  3 xfs,ip_vs,nf_conntrack
9.  重启服务器
    
    上面步骤完成之后，需要重新启动linux系统
    
        [root@master ~]# reboot

*  检查selinux是否关闭
    
        [root@node2 ~]# getenforce
        Disabled
 *  检查swap分区是否关闭（Swap部分为0）
    
        [root@node2 ~]# free -m
                      total        used        free      shared  buff/cache   available
        Mem:            972         133         746           7          92         719
        Swap:             0           0           0

### 2.3 安装Docker ###

# 1 切换镜像源
    [root@master ~]# wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
    
    # 2 查看当前镜像源中支持的docker版本
    [root@master ~]# yum list docker-ce --showduplicates
    
    # 3 安装特定版本的docker-ce
    # 必须指定--setopt=obsoletes=0,否则yum会自动安装更高版本
    [root@master ~]# yum install --setopt=obsoletes=0 docker-ce-18.06.3.ce-3.el7 -y
    
    # 4. 添加一个配置文件
    # Docker在默认情况下使用的Cgroup Driver为cgroupfs,而kubernetes推荐使用systemd来代替cgroupfs
    [root@master ~]# mkdir /etc/docker
    [root@master ~]# cat <<EOF > /etc/docker/daemon.json
    { 
    	"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
    	"registry-mirrors": ["https://kn0t2bca.mirror.aliyuncs.com"]
    }
    EOF
    
    # 5 启动docker
    [root@master ~]# systemctl restart docker
    [root@master ~]# systemctl enable docker
    
    # 6 检查docker状态和版本
    [root@master ~]# docker version

### 2.4 安装kubernetes组件 ###

# 由于kubernetes的镜像源在国外，速度比较慢，这里切换成国内的镜像源
    # 编辑/etc/yum.repos.d/kubernetes.repo,添加下面的配置
    [kubernetes]
    name=Kubernetes
    baseurl=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
    enabled=1
    gpgcheck=0
    repo_gpgcheck=0
    gpgkey=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg
    	   http://mirrors.aliyum.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
    
    # 安装kubeadm、kubelet和kubectl
    [root@master ~]# yum install --setopt=obsoletes=0 kubeadm-1.17.4-0 kubelet-1.17.4-0 kubectl-1.17.4-0 -y
    
    # 配置kubelet的cgroup
    # 编辑/etc/sysconfig/kubelet,,删除原有的内容，添加下面的配置
    KUBELET_CGROUP_ARGS="--cgroup-driver=systemd"
    KUBE_PROXY_MODE="ipvs"
    
    # 4 设置kubelet开机自启
    [root@master ~]# systemctl enable kubelet

### 2.5 准备集群镜像 ###

# 在安装kubernetes集群之前，必须要提前准备好集群需要的镜像，所需镜像可以通过下面命令查看
    [root@master ~]# kubeadm config images list
    
    # 下载镜像
    # 此镜像在kubernetes的仓库中，由于网络原因，无法连接，下面提供了一种替代方案
    # 建立一个sh文件，将下面内容放入文件，添加执行权限，并运行
    images=(
    	kube-apiserver:v1.17.4
    	kube-controller-manager:v1.17.4
    	kube-scheduler:v1.17.4
    	kube-proxy:v1.17.4
    	pause:3.1
    	etcd:3.4.3-0
    	coredns:1.6.5
    )
    for imageName in ${images[@]} ; do
      docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/$imageName
      docker tag registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/$imageName k8s.gcr.io/$imageName
      docker rmi registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/$imageName
    done

### 2.6 集群初始化 ###

下面开始对集群进行初始化，并将node节点加入到集群中

> 下面的操作只需要在master节点上执行即可

# 创建集群
    [root@master ~]# kubeadm init \
    	--kubernetes-version=v1.17.4 \
    	--pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
    	--service-cidr=10.96.0.0/12 \
    	--apiserver-advertise-address=192.168.10.201
    
    # 创建必要文件
    [root@master ~]# mkdir -p $HOME/.kube
    [root@master ~]# sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
    [root@master ~]# sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

> 下面的操作只需要在node节点上执行即可

# 将node节点接入集群
    [root@node ~]# kubeadm join 192.168.10.100:6443 \
    		--token 8507uc.o0knircuri8etnw2 \
    		--discovery-token-ca-cert-hash \
    		sha256:acc37967fb5b0zcf39d7598f8a439cc7dc88f439a3f4d0c9cae88e7901b9d3f
    
    # 查看集群状态 此时的集群状态为NotReady,这是因为还没有配置网络插件
    [root@master ~]# kubectl get nodes
    NAME		STATUS		ROLES		AGE		VERSION
    master		NotReady	master		6m43s	v1.17.4
    node1		NotReady	<none>		22s	v1.17.4
    node2		NotReady	<none>		19s	v1.17.4

### 2.7 安装网络插件 ###

kubernetes支持多种网络插件，比如flannel、calica、canal等等，任选一种使用即可，本次选择flannel

> 下面操作依旧只在master节点执行即可，插件使用的是DaemonSet的控制器，它会在每个节点上都运行

# 获取fannel的配置文件
    [root@master ~]# wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
    
    # 修改文件中quay.io仓库为quay-mirror.qiniu.com
    
    # 使用配置文件启动fannel
    [root@master ~]# kubectl apply -f kube-flannel.yml
    
    # 稍等片刻，再次查看集群节点的状态
    [root@master ~]# kubectl get nodes
    NAME		STATUS		ROLES		AGE		VERSION
    master		Ready	master		6m43s	v1.17.4
    node1		Ready	<none>		8m53s	v1.17.4
    node2		Ready	<none>		8m50s	v1.17.4

至此，kubernets的集群环境搭建完成

## 3 服务部署 ##

接下来在kubernetes集群中部署一个nginx程序，测试下集群是否在正常工作。

# 部署nginx
    [root@master ~]# kubectl create deployment nginx --image=nginx:1.14-alpine
    
    # 暴露端口
    [root@master ~]# kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort
    
    # 查看服务状态
    [root@master ~]# kubectl get pods,svc
    NAME						READY			STATUS			RESTARTS		AGE
    pod/nginx-86c57db685-fdc2k	1/1				Running			0				18m
    
    NAME				TYPE		CLUSTER-IP		EXTERNAL-IP		PORT(S)			AGE
    service/kubernetes	ClusterIP	10.96.0.1		<none>			443/TCP			82m
    service/nginx		NodePort	10.104.121.45	<none>			80:30073/TCP	17m

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