[k8s] 第二章十分钟带你搭建k8s集群环境

冷不防 2022-09-09 11:52 161阅读 0赞

本章节主要介绍如何搭建kubernetes的集群环境

## 环境规划 ##

### 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节点和多台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节点和多台Node节点，搭建麻烦，安全性高，适合用于生产环境

![image-20200404094800622][]

> `说明：为了测试简单，本次搭建的是 一主两从 类型的集群`

### 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：一个用于快速搭建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`

### 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>192.168.109.101</td> 
   <td>Centos7.5 基础设施服务器</td> 
   <td>2颗CPU 2G内存 50G硬盘</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Node1</td> 
   <td>192.168.109.102</td> 
   <td>Centos7.5 基础设施服务器</td> 
   <td>2颗CPU 2G内存 50G硬盘</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Node2</td> 
   <td>192.168.109.103</td> 
   <td>Centos7.5 基础设施服务器</td> 
   <td>2颗CPU 2G内存 50G硬盘</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 环境搭建 ##

本次环境搭建需要安装三台Centos服务器（一主二从），然后在每台服务器中分别安装docker（18.06.3），kubeadm（1.17.4）、kubelet（1.17.4）、kubectl（1.17.4）程序。

### 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：基础设施服务器
 *  分区选择：自动分区
 *  网络配置：按照下面配置网路地址信息
    
        网络地址：192.168.109.100  （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：192.168.109.2
        DNS：    223.5.5.5
    
    ![image-20200505213817934][]
 *  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
    
    ![image-20200505214156148][]

### 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版本要在7.5或之上
    [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

# 主机名成解析 编辑三台服务器的/etc/hosts文件，添加下面内容
    192.168.109.100  master
    192.168.109.101  node1
    192.168.109.102  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它们混淆，直接关闭系统的规则

# 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之后，将磁盘空间虚拟成内存来使用

启用swap设备会对系统的性能产生非常负面的影响，因此kubernetes要求每个节点都要禁用swap设备

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发功能
    # 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
    
    # 加载网桥过滤模块
    [root@master ~]# modprobe br_netfilter
    
    # 查看网桥过滤模块是否加载成功
    [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的性能明显要高一些，但是如果要使用它，需要手动载入ipvs模块

# 1 安装ipset和ipvsadm
    [root@master ~]# yum install ipset ipvsadm -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

![image-20210826211133270][]

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

### 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

### 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.aliyun.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，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

### 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
    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

### 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`(192.168.109.100 master ip)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=192.168.109.100
    
    # 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节点加入集群
    [root@master ~]# kubeadm join 192.168.109.100:6443 \ 
    	--token 8507uc.o0knircuri8etnw2 \
    	--discovery-token-ca-cert-hash \
    	sha256:acc37967fb5b0acf39d7598f8a439cc7dc88f439a3f4d0c9cae88e7901b9d3f
    	
    # 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

### 安装网络插件 ###

kubernetes支持多种网络插件，比如flannel、calico、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/flannel-io/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   15m     v1.17.4
    node1    Ready    <none>   8m53s   v1.17.4
    node2    Ready    <none>   8m50s   v1.17.4

至此，kubernetes的集群环境搭建完成

## 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,service
    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
    
    # 4 最后在电脑上访问下部署的nginx服务

![image-20200405142656921][]

# 参考 #

https://kubernetes.io/zh/docs/tasks/tools/install-kubectl-linux/

[image-20200404094800622]: /images/20220829/2d623530927447a883b8617569f1b0ce.png
[image-20200505213817934]: /images/20220829/5942985cceed4c228088e0c91f6a5b6f.png
[image-20200505214156148]: /images/20220829/1cdef3ab48d74c9db025008bb82deede.png
[image-20210826211133270]: /images/20220829/5863798b4807454cb2c34f24a85811ca.png
[image-20200405142656921]: /images/20220829/2539e6b8a99f44b48ee5a6722a9287c8.png