【Kubernetes】Kubernetes之二进制部署

叁歲伎倆 2024-03-23 17:30 51阅读 0赞

#### kubernetes ####

*  一、Kubernetes 的安装部署
 *   *  1. 常见的安装部署方式
     *   *  1.1 Minikube
         *  1.2 Kubeadm
         *  1.3 二进制安装部署
     *  2. K8S 部署 二进制与高可用的区别
     *   *  2.1 二进制部署
         *  2.2 kubeadm 部署
 *  二、Kubernetes 二进制部署过程
 *   *  1. 服务器相关设置以及架构
     *  2. 操作系统初始化配置
     *  3. 部署 etcd 集群
     *  4. 部署 docker引擎
     *  5. 部署 Master 组件
     *  6. 部署 Worker Node 组件
     *  7. 部署 CNI 网络组件
     *   *  7.1 部署 flannel
         *   *  Overlay Network
             *  Flannel
         *  7.2 部署 Calico
         *   *  Calico 的模式
             *  Calico 的组件
             *  Calico 工作原理
     *  8. 部署 CoreDNS
     *  9. 负载均衡部署
     *  10. 部署 Dashboard
 *  总结
 *   *  1. 如何通过Kubeadm安装K8S集群
     *  2. K8S 二进制搭建过程
     *  3. ectd 数据库备份还原
     *  4. K8S kubeadm搭建
     *  5. K8S 的网络
     *  6. VLAN 和 VXLAN 的区别
     *  7. flannel UDP 模式和 VXLAN 模式的工作原理
     *  8. flannel 和 calico 区别

--------------------

## 一、Kubernetes 的安装部署 ##

### 1. 常见的安装部署方式 ###

#### 1.1 Minikube ####

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：https://kubernetes.io/docs/setup/minikube

#### 1.2 Kubeadm ####

Kubeadm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。

部署地址：https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/

#### 1.3 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。

部署地址：https://github.com/kubernetes/kubernetes/releases

### 2. K8S 部署 二进制与高可用的区别 ###

#### 2.1 二进制部署 ####

*  部署难，管理方便，集群伸展性能好；
 *  更稳定，集群规模到达一定的规模(几百个节点、上万个Pod)，二进制稳定性是要高于kubeadm部署；
 *  遇到故障，宿主机起来了，进程也会起来。

#### 2.2 kubeadm 部署 ####

*  部署简单，管理难；
 *  是以一种容器管理容器的方式允许的组件及服务，故障恢复时间比二进制慢；
 *  遇到故障，启动宿主机，再启动进程，最后去启动容器，集群才能恢复，速度比二进制慢。

## 二、Kubernetes 二进制部署过程 ##

### 1. 服务器相关设置以及架构 ###

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><b>集群服务器主机名</b></td> 
   <td><b>集群服务器IP地址</b></td> 
   <td><b>集群服务器部署的服务</b></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>k8s集群 master01</td> 
   <td>192.168.145.15</td> 
   <td>kube-apiserver<br>kube-controller-manager<br>kube-scheduler etcd</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>k8s集群 master02</td> 
   <td>192.168.145.30</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>k8s集群 node01</td> 
   <td>192.168.145.45</td> 
   <td>kubele<br>kube-proxy<br>docker</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>k8s集群 node02</td> 
   <td>192.168.145.60</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>etcd集群节点1</td> 
   <td>192.168.145.15</td> 
   <td>etcd</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>etcd集群节点2</td> 
   <td>192.168.145.45</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>etcd集群节点3</td> 
   <td>192.168.145.60</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>负载均衡nginx+keepalive01（master）</td> 
   <td>192.168.145.75</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>负载均衡nginx+keepalive02（backup）</td> 
   <td>192.168.145.90</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

![在这里插入图片描述][77161b1919964f16a69d5470d67c15e3.png_pic_center]

### 2. 操作系统初始化配置 ###

#关闭防火墙
    systemctl stop firewalld
    systemctl disable firewalld
    iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X
    
    #关闭selinux
    setenforce 0
    sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
    
    #关闭swap，开机不自动挂载swap分区
    swapoff -a
    sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab

![在这里插入图片描述][f0bb709794dd45b7957168dde7f3a9e8.png_pic_center]

#根据规划设置主机名
    hostnamectl set-hostname master01
    hostnamectl set-hostname master02
    hostnamectl set-hostname node01
    hostnamectl set-hostname node02
    
    #在master添加hosts
    cat >> /etc/hosts << EOF
    192.168.145.15 master01
    192.168.145.30 master02
    192.168.145.45 node01
    192.168.145.60 node02
    EOF

![在这里插入图片描述][2484e7137791449daabf289a794273dd.png_pic_center]

#调整内核参数
    cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
    #开启网桥模式，可将网桥的流量传递给iptables链
    net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
    net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
    #关闭ipv6协议
    net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
    net.ipv4.ip_forward=1
    EOF
    
    sysctl --system
    
    #时间同步
    yum install ntpdate -y
    ntpdate time.windows.com
    
    crontab -e
    */30 * * * * /usr/sbin/ntpdate ntp.aliyun.com  &> /dev/null

![在这里插入图片描述][1121ef0186654771bfbf804cf272b53f.png_pic_center]

### 3. 部署 etcd 集群 ###

etcd是CoreOS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：

*  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。

**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：

1）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；
    2）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；
    3）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**

#准备cfssl证书生成工具
    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
    
    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
    ------------------------------------------------------------------------------------------
    
    ### 生成Etcd证书 ###
    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

![在这里插入图片描述][f463affbc2694afa9b391402a46a7ed7.png_pic_center]

#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
    
    ls
    ca-config.json  ca-csr.json  ca.pem        server.csr       server-key.pem
    ca.csr          ca-key.pem   etcd-cert.sh  server-csr.json  server.pem

![在这里插入图片描述][50932923c524410d817858d023a7dfb5.png_pic_center]

#上传 etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s 目录中，启动etcd服务
    cd /opt/k8s/
    tar zxvf etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
    ls etcd-v3.4.9-linux-amd64
    Documentation  etcd  etcdctl  README-etcdctl.md  README.md  READMEv2-etcdctl.md
    ------------------------------------------------------------------------------------------
    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
    ------------------------------------------------------------------------------------------

![在这里插入图片描述][5600ee58441b45ae8977a47fae7fe199.png_pic_center]

#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}
    
    cd /opt/k8s/etcd-v3.4.9-linux-amd64/
    mv etcd etcdctl /opt/etcd/bin/
    cp /opt/k8s/etcd-cert/*.pem /opt/etcd/ssl/

![在这里插入图片描述][b099a2cea13c4ef1941678a1fba726f2.png_pic_center]

cd /opt/k8s/
    ./etcd.sh etcd01 192.168.145.15 etcd02=https://192.168.145.45:2380,etcd03=https://192.168.145.60:2380
    #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

![在这里插入图片描述][9bc78acf3a224f95879b930c38d33467.png_pic_center]

#可另外打开一个窗口查看etcd进程是否正常
    ps -ef | grep etcd

![在这里插入图片描述][0db7917364ed4749a0ae987da63136ae.png_pic_center]

#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@192.168.145.45:/opt/
    scp -r /opt/etcd/ root@192.168.145.60:/opt/
    scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.145.45:/usr/lib/systemd/system/
    scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.145.60:/usr/lib/systemd/system/

![在这里插入图片描述][55d480a609824cbe98c7a6a537b2225d.png_pic_center]

**在 node01 节点上操作**

vim /opt/etcd/cfg/etcd
    #[Member]
    ETCD_NAME="etcd02"											#修改
    ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
    ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.145.45:2380"			#修改
    ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.145.45:2379"		#修改
    
    #[Clustering]
    ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.145.45:2380"		#修改
    ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.145.45:2379"				#修改
    ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.145.15:2380,etcd02=https://192.168.145.45:2380,etcd03=https://192.168.145.60:2380"
    ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
    ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"

![在这里插入图片描述][62c4930a12c949d28827611ee26ffed5.png_pic_center]

#启动etcd服务
    systemctl start etcd
    systemctl enable etcd
    systemctl status etcd

![在这里插入图片描述][76b0f664891b461f9cbbc415463aff27.png_pic_center]

**在 node02 节点上操作**

vim /opt/etcd/cfg/etcd
    #[Member]
    ETCD_NAME="etcd03"											#修改
    ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
    ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.145.60:2380"			#修改
    ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.145.60:2379"		#修改
    
    #[Clustering]
    ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.145.60:2380"		#修改
    ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.145.60:2379"				#修改
    ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.145.15:2380,etcd02=https://192.168.145.45:2380,etcd03=https://192.168.145.60:2380"
    ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
    ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"

![在这里插入图片描述][104577e4172c43ea8e4d72ee176444c7.png_pic_center]

#启动etcd服务
    systemctl start etcd
    systemctl enable etcd
    systemctl status etcd

![在这里插入图片描述][38ee3d6333c940809699a8145c42c644.png_pic_center]

#在任意节点运行
    #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://192.168.145.15:2379,https://192.168.145.45:2379,https://192.168.145.60:2379" endpoint health --write-out=table
    
    ------------------------------------------------------------------------------------------
    --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
    --ca-file：使用此CA证书验证启用https的服务器的证书
    --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
    ------------------------------------------------------------------------------------------
    
    #查看etcd集群成员列表
    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://192.168.145.15:2379,https://192.168.145.45:2379,https://192.168.145.60:2379" --write-out=table member list
    
    #备份还原etcd
    ETCDCTL_ API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --endpoints="https://192.168.145.15:2379" --cacert=/opt/etcd/ ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem snapshot save /data/backup/etcd-snapshot.db
    
    ETCDCTL_ API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --endpoints="https://192.168.145.15:2379" --cacert=/opt/etcd/ ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/ server-key.pem snapshot status /data/backup/etcd-snapshot.db -wtable
    
    ETCDCTL_ API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --endpoints="https://192.168.145.15:2379" --cacert=/opt/etcd/ ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem snapshot restore /data/backup/etcd-snapshot.db

![在这里插入图片描述][0417dc0472e44edcb07885b7e96be012.png_pic_center]

### 4. 部署 docker引擎 ###

#所有 node 节点部署docker引擎
    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
    
    mkdir /etc/docker
    cat> /etc/docker/daemon.json <<EOF
    {
      "registry-mirrors": ["https://00ub0bmk.mirror.aliyuncs.com"],
      "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
      "log-driver": "json-file",
      "log-opts": {
        "max-size": "500m", "max-file": "3"
      }
    }
    EOF
    
    systemctl start docker.service
    systemctl enable docker.service 
    
    docker info | grep "Cgroup Driver"
    Cgroup Driver: systemd

![在这里插入图片描述][bdd1796935834b468fee61ea89f8c8cb.png_pic_center]

![在这里插入图片描述][7c6a1ec373c2443fae7ebc92230e467b.png_pic_center]

### 5. 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

![在这里插入图片描述][95f906571355494484de983bc746cb40.png_pic_center]

#创建kubernetes工作目录
    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				#生成CA证书、相关组件的证书和私钥
    
    #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/

![在这里插入图片描述][db0682db160f48b18d633726fcd9a1db.png_pic_center]

![在这里插入图片描述][5e4109ef56134a7ea65d8ccaeea0d988.png_pic_center]

#上传 kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s/ 目录中，解压 kubernetes 压缩包
    cd /opt/k8s/
    tar xf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
    
    #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/

![在这里插入图片描述][61974f5e4ea3400483990a3b783c701f.png_pic_center]

#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
    
    #二进制文件、token、证书都准备好后，开启 apiserver 服务
    cd /opt/k8s/
    ./apiserver.sh 192.168.145.15 https://192.168.145.15:2379,https://192.168.145.45:2379,https://192.168.145.60:2379
    
    #检查进程是否启动成功
    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

![在这里插入图片描述][f28e3d91a91940948b0e4fac0cf74f01.png_pic_center]

#启动 scheduler 服务
    cd /opt/k8s/
    ./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kubeconfig文件
    ./admin.sh
    
    #绑定默认cluster-admin管理员集群角色，授权kubectl访问集群
    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

![在这里插入图片描述][7a1bc6acc2af422ea32dd5eca56d76e8.png_pic_center]

### 6. 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

![在这里插入图片描述][89613e4785f1434c94667ee8e0220a0d.png_pic_center]

![在这里插入图片描述][66f6c542a00b438891cb22b5eedfe34a.png_pic_center]

**在 master01 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@192.168.145.45:/opt/kubernetes/bin/
    scp kubelet kube-proxy root@192.168.145.60:/opt/kubernetes/bin/

![在这里插入图片描述][77628a1a939e4144858ea1c14322b00b.png_pic_center]

#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
    #kubeconfig 文件包含集群参数（CA 证书、API Server 地址），客户端参数（上面生成的证书和私钥），集群 context 上下文参数（集群名称、用户名）。Kubenetes 组件（如 kubelet、kube-proxy）通过启动时指定不同的 kubeconfig 文件可以切换到不同的集群，连接到 apiserver。
    mkdir /opt/k8s/kubeconfig
    
    cd /opt/k8s/kubeconfig
    chmod +x kubeconfig.sh
    ./kubeconfig.sh 192.168.145.15 /opt/k8s/k8s-cert/
    
    #把配置文件 bootstrap.kubeconfig、kube-proxy.kubeconfig 拷贝到 node 节点
    scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@192.168.145.45:/opt/kubernetes/cfg/
    scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@192.168.145.60:/opt/kubernetes/cfg/
    
    #RBAC授权，使用户 kubelet-bootstrap 能够有权限发起 CSR 请求证书
    kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap --clusterrole=system:node-bootstrapper --user=kubelet-bootstrap
    
    ------------------------------------------------------------------------------------------
    kubelet 采用 TLS Bootstrapping 机制，自动完成到 kube-apiserver 的注册，在 node 节点量较大或者后期自动扩容时非常有用。
    Master apiserver 启用 TLS 认证后，node 节点 kubelet 组件想要加入集群，必须使用CA签发的有效证书才能与 apiserver 通信，当 node 节点很多时，签署证书是一件很繁琐的事情。因此 Kubernetes 引入了 TLS bootstraping 机制来自动颁发客户端证书，kubelet 会以一个低权限用户自动向 apiserver 申请证书，kubelet 的证书由 apiserver 动态签署。
    
    kubelet 首次启动通过加载 bootstrap.kubeconfig 中的用户 Token 和 apiserver CA 证书发起首次 CSR 请求，这个 Token 被预先内置在 apiserver 节点的 token.csv 中，其身份为 kubelet-bootstrap 用户和 system:kubelet-bootstrap 用户组；想要首次 CSR 请求能成功（即不会被 apiserver 401 拒绝），则需要先创建一个 ClusterRoleBinding，将 kubelet-bootstrap 用户和 system:node-bootstrapper 内置 ClusterRole 绑定（通过 kubectl get clusterroles 可查询），使其能够发起 CSR 认证请求。
    
    TLS bootstrapping 时的证书实际是由 kube-controller-manager 组件来签署的，也就是说证书有效期是 kube-controller-manager 组件控制的；kube-controller-manager 组件提供了一个 --experimental-cluster-signing-duration 参数来设置签署的证书有效时间；默认为 8760h0m0s，将其改为 87600h0m0s，即 10 年后再进行 TLS bootstrapping 签署证书即可。
    
    也就是说 kubelet 首次访问 API Server 时，是使用 token 做认证，通过后，Controller Manager 会为 kubelet 生成一个证书，以后的访问都是用证书做认证了。
    ------------------------------------------------------------------------------------------

![在这里插入图片描述][444a9e6df3534df6882583d7efc4cd40.png_pic_center]

**在 node01 节点上操作**

#启动 kubelet 服务
    cd /opt/
    ./kubelet.sh 192.168.145.45
    ps aux | grep kubelet

![在这里插入图片描述][70a62019e5944974bfc8d3062daa9b26.png_pic_center]

**在 master01 节点上操作，通过 CSR 请求**

#检查到 node01 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
    NAME                                                   AGE     SIGNERNAME                                    REQUESTOR           CONDITION
    node-csr-7dcQjHLvKDw18fVyayt4ifWZ3NGgWVLor90lSdEoUf8   6m31s   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Pending
    
    #通过 CSR 请求
    kubectl certificate approve node-csr-duiobEzQ0R93HsULoS9NT9JaQylMmid_nBF3Ei3NtFE
    
    #Approved,Issued 表示已授权 CSR 请求并签发证书
    kubectl get csr
    NAME                                                   AGE     SIGNERNAME                                    REQUESTOR           CONDITION
    node-csr-7dcQjHLvKDw18fVyayt4ifWZ3NGgWVLor90lSdEoUf8   7m31s   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Approved,Issued
    
    #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
    NAME            STATUS     ROLES    AGE    VERSION
    192.168.145.45   NotReady   <none>   6m47s   v1.20.15

![在这里插入图片描述][a8c1457d58f54454aa99306afd7f8188.png_pic_center]

#为后续的node节点自动创建免交互
    kubectl create clusterrolebinding node-autoapprove-bootstrap --clusterrole=system:certificates.k8s.io:certificatesigningrequests:nodeclient --user=kubelet-bootstrap 
    kubectl create clusterrolebinding node-autoapprove-certificate-rotation --clusterrole=system:certificates.k8s.io:certificatesigningrequests:selfnodeclient --user=kubelet-bootstrap

![在这里插入图片描述][3dabf5c802c0430c82435b3326e5bce3.png_pic_center]

**在 node02 节点上操作**

#启动 kubelet 服务
    cd /opt/
    ./kubelet.sh 192.168.145.60
    ps aux | grep kubelet

![在这里插入图片描述][92d431a7a7da4d7284b566eafea80869.png_pic_center]

**在 master01 节点上操作**

kubectl get node

![在这里插入图片描述][7b34482f35574101bc4ddaad51b41ba2.png_pic_center]

**在 node01 节点上操作**

#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
    
    #启动proxy服务
    cd /opt/
    ./proxy.sh 192.168.145.45
    ps aux | grep kube-proxy

![在这里插入图片描述][d393b02c31154159ae4e79b46b675713.png_pic_center]

**在 node02 节点上操作**

![在这里插入图片描述][7dc982bed2af4cf9823aeb938068e3ae.png_pic_center]

### 7. 部署 CNI 网络组件 ###

#### 7.1 部署 flannel ####

**K8S 中 Pod 网络通信**

#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，相当于它们在同一台机器上一样，可以用 localhost 地址访问彼此的端口。
    
    #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，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。

##### 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。

通过Overlay技术（可以理解成隧道技术），在原始报文外再包一层四层协议（UDP协议），通过主机网络进行路由转发。这种方式性能有一定损耗，主要体现在对原始报文的修改。目前Overlay主要采用VXLAN。

**VXLAN（Virtual Extensible LAN）**：是一种网络虚拟化技术，它使用一种隧道协议，将二层以太网帧封装在四层UDP报文中，通过三层网络传输，组成一个虚拟大二层网络，到达目的地后有隧道点解封装并将数据发送给目标地址。

##### Flannel #####

Flannel 的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面进行路由转发和通信，目前支持 udp、vxlan、 host-GW 3种数据转发方式。

![在这里插入图片描述][9c28bc2766d54beaa37593f41ff75299.png_pic_center]

**Flannel udp 模式的工作原理**

*  数据从主机A 上 Pod 的源容器中发出后，经由所在主机的 cni0/docker0 网桥转发到 flannel0 接口，flanneld 服务监听在 flannel0 接口的另外一端。
 *  发送给 flannel0 接口的 IP 包信息将被 flanneld 进程接收，flanneld 进程接收 IP 包后在原有的基础上进行 UDP 风暴；
 *  Flannel 通过 etcd 服务维护了一张节点间的路由表。目标容器所在宿主机的 IP 地址，flanneld 通过查询 etcd 很容易就能得到；
 *  flanneld 将封装好的 UDP 报文通过物理网卡转发出去，主机B 收到 UDP 报文后，Linux 内核通过8285 端口将包交给正在监听的 flanneld 进程；
 *  运行在主机B 上的 flanneld 将 UDP 包解包后得到原始 IP 包，内核通过查询本机路由表将该 IP 包转发给 cni0 网桥；
 *  cni0 网桥将 IP 包转发给连接在网桥上的目标Pod。至此整个流程结束。回程报文将按照上面的数据流园路返回。

#ETCD 之 Flannel 提供说明
        存储管理Flannel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。

由于 udp 模式是在用户态做转发，会多一次报文隧道封装，因此性能上会比在内核态做转发的 vxlan 模式差。

**vxlan 模式**

VXLAN 模式 Flannel 默认和推荐的模式，flannel 会为每个节点分配一个24位子网，并在每个节点上创建两张虚机网卡: cni0 和 flannel.1 。cni0 是一个网桥设备，类似于docker0，节点上所有的 Pod 都通过 veth pair i的形式与 cni0 相连。flanmel.1 则是一个 VLAN 类型的设备，充当 VTEP （VXLAN TunnelEndpoint） 的角色，实现对 VXLAN 报文的封包解包。

在VXLAN模式下，flanneld 启动时先确保VKLAN设备已存在，如果不存在则创建，存在则跳过。并将 VTEP 设备的信息上报到 etcd 中，当 flanmel网络有新节点加入集群时并向 etcd注册时，各节点上的 flanneld 会从etcd 得到通知。

UDP 模式的 flanneld 网卡是三层转发，使用 flannel0 是在物理网络之上构建三层网络，属于 ip in udp ; VXLAN 模式是二层实现，overlay是数据帧，属于 mac inudp 。

**Flannel vxlan 模式的工作原理：**

vxlan在内核当中实现，当数据包使用vxlan设备发送数据时，会打上vlxan的头部信息，在发送出去，对端解包，flannel.1网卡把原始报文发送到目的服务器。

#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/
    unzip flannel-v0.21.5.zip
    docker load -i flannel.tar
    docker load -i  flannel-cni-plugin.tar 
    
    mkdir -p /opt/cni/bin
    tar xf cni-plugins-linux-amd64-v1.3.0.tgz -C /opt/cni/bin

![在这里插入图片描述][c2c63dc5e2654abfae1a2a1d41c17c57.png_pic_center]

![在这里插入图片描述][0f40c24e936e45b3b5e4f46bec62e014.png_pic_center]

#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
    scp kube-flannel.yml 192.168.145.15:/opt/k8s		#node节点操作
    kubectl apply -f kube-flannel.yml 
    
    kubectl get pods -A
    NAMESPACE      NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
    kube-flannel   kube-flannel-ds-4q8vg   1/1     Running   0          26s
    kube-flannel   kube-flannel-ds-9ghzt   1/1     Running   0          26s
    
    kubectl get nodes
    NAME             STATUS   ROLES    AGE     VERSION
    192.168.145.45   Ready    <none>   4h57m   v1.20.15
    192.168.145.60   Ready    <none>   4h57m   v1.20.15
    
    #如果想要卸载插件，可以执行kubectl delete kube-flannel.yml

![在这里插入图片描述][57b157fac94e427b8bcc00b79228b5b8.png_pic_center_pic_center]

#### 7.2 部署 Calico ####

**k8s 组网方案对比**

#flannel方案
    需要在每个节点上把发向容器的数据包进行封装后，再用隧道将封装后的数据包发送到运行着目标Pod的node节点上。目标node节点再负责去掉封装，将去除封装的数据包发送到目标Pod上。数据通信性能则大受影响。
    
    #calico方案
    Calico不使用隧道或NAT来实现转发，而是把每个操作系统的协议栈认为是一个路由器，然后把所有的容器认为是连在这个路由器上的网络终现，在路由器之间②标推补路由协议—BGP的协议，然后让它们自己去学习这个网络拓扑该如何转发。
    采用直接路由的方式，这种方式性能损耗最低，不需要修改报文数据，但是如果网络比较复杂场景下，路由表会很复杂，对运维同事提出了较高的要求。

##### Calico 的模式 #####

*  IPIP 模式：在原有IP报文中封装一个新的IP报文，新的\_e报文中将源地址\_TP和目的地址 P都修改为对端宿主机IP。
 *  Calio默认使用 TeP的模式,BGP 模式:将节点做为虚拟路由器通过 BGP路由协议来实现集群内容器之间的网络访问。
 *  Cros5-subret (inpip-bgp混合模式)∶IPTP模式和 BOР模式都有对应的局限性，对于一些主机跨子网而又无法使网络设备使用 BeP”的场景可以使用cros-stnet模式，实现同子网机器使用BGP模式，跨子网机器使用IPIP模式。

##### Calico 的组件 #####

*  Calico CNI插件：主要负责与kubernetes对接，供kubelet调用使用。
 *  Felix：负责维护宿主机上的路由规则、FIB转发信息库等。
 *  BIRD：负责分发路由规则，类似路由器。
 *  Confd：配置管理组件。

##### Calico 工作原理 #####

**IPIP 模式**

Calico会将容器的TP 包通过内核的 TPP 驱动直接在封装宿主机网络的 IP 包中，并根据路由通过 tunnel 网卡发送给其他节点，这样到达目标节点以后再通过 IPIP 驱动解包得到原始容器P包，然后通过路由规则发送给 veth pair 设备到达目标容器。

**BGP 模式**

Calico 是通过路由表来维护每个 Pod 的通信。Calico 的 CNI 插件会为每个容器设置一个 veth pair 设备，然后把另一端接入到宿主机内络空间，由于没有网桥，CNI 插件还需要在宿主机上为每个容器的 veth pair设备配置一条路由规则，用于接收传入的 IP包。
    有了这样的 veth pair 设备以后，容器发出的 IP 包就会通过 veth pair 设备到达宿主机，然后根据容器要访问的 IP 和宿主机的路由规则，找到下一跳要到达的宿主机IP。流量到达下一跳的宿主机后，根据当前宿主机上的路由规则，直接到达对端容器的 veth pair 插在宿主机的一端，最终进入容器。
    这些路由规则都是 Felix 维护配置的，而路由信总则是 Calico BIRD 组件基于 BGP 分发而来。
    Calico 实际上是将集群里所有的节点都当做边界路由器来处理，他们一起组成了一个全互联的网络，彼此之间通过 BGP 交换路由，这些节点我们叫做 BGP Peer。

相比 IPIP 模式，BcP模式下不需要 tunl0 设备参与报文传输，报文直接通过物理网卡（比如ens33）转发到目标机器上，不会进行二次IP投文的封装，因此从性能上来看，BGP 足占优势的。但足由于没有二次封包，BGP模式只能在同一个子网内使用，无法跨网段使用。

目前比较常用的时flannel和calico，flannel的功能比较简单，不具备复杂的网络策略配置能力，calico是比较出色的网络管理插件，但具备复杂网络配置能力的同时，往往意味着本身的配置比较复杂，所以相对而言，比较小而简单的集群使用flannel，考虑到日后扩容，未来网络可能需要加入更多设备，配置更多网络策略，则使用calico更好。

curl http://raw.githubusercontent.com/projectcalico/calico/v3.26.1/manifests/calico.yaml
    
    //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"
        
        #修改网络模式为BGP
        - name： CALICO_IPV4POOL_IPIP
          value: "Never"                          #设置为Never时为BGP模式，设置为Always时为IPIP模式
           - name： IP_AUTODETECTION_METHOD
          value: "interface=ens.*"
      
    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
    
    #修改网络模式为混合模式
    kubectl edit ippool
    ipipMode: Always 修改为 ipipMode: CrossSubnet

---------- node02 节点部署 ----------
    //在 node01 节点上操作
    cd /opt/
    scp kubelet.sh proxy.sh root@192.168.145.60:/opt/
    scp -r /opt/cni root@192.168.145.60:/opt/
    
    //在 node02 节点上操作
    #启动kubelet服务
    cd /opt/
    chmod +x kubelet.sh
    ./kubelet.sh 192.168.145.60
    
    //在 master01 节点上操作
    kubectl get csr
    NAME                                                   AGE  SIGNERNAME                                    REQUESTOR           CONDITION
    node-csr-BbqEh6LvhD4R6YdDUeEPthkb6T_CJDcpVsmdvnh81y0   10s  kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Pending
    node-csr-duiobEzQ0R93HsULoS9NT9JaQylMmid_nBF3Ei3NtFE   85m  kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Approved,Issued
    
    #通过 CSR 请求
    kubectl certificate approve node-csr-BbqEh6LvhD4R6YdDUeEPthkb6T_CJDcpVsmdvnh81y0
    
    kubectl get csr
    NAME                                                   AGE  SIGNERNAME                                    REQUESTOR           CONDITION
    node-csr-BbqEh6LvhD4R6YdDUeEPthkb6T_CJDcpVsmdvnh81y0   23s  kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Approved,Issued
    node-csr-duiobEzQ0R93HsULoS9NT9JaQylMmid_nBF3Ei3NtFE   85m  kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Approved,Issued
    
    #加载 ipvs 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 192.168.145.60
    
    #查看群集中的节点状态
    kubectl get nodes

### 8. 部署 CoreDNS ###

CoreDNS: CoreDNS 是 Kubernetes 的默认DNS实现。可以为集群中的 service 资源创建一个资源名称 与 ClusterIP 的对应关系解析。

Kubernetes 可以选择使用 DNS 来避免将 service 的 Cluster IP 地址硬编码到您的应用程序中。

**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

![在这里插入图片描述][d6086ef96b5c48d2bce424f49f30d890.png_pic_center]

**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   STATUS    RESTARTS   AGE
    coredns-7f8c5c6967-jrsdv   1/1     Running   0          96s
    
    
    #DNS 解析测试
    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

![在这里插入图片描述][bef212a4a81d4401b1dabb4645d2c3d4.png_pic_center]

**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@192.168.145.30:/opt/
    scp -r /opt/kubernetes/ root@192.168.145.30:/opt
    scp -r /root/.kube/  root@192.168.145.30:/root
    scp /usr/lib/systemd/system/{kube-apiserver,kube-controller-manager,kube-scheduler}.service root@192.168.145.30:/usr/lib/systemd/system/

![在这里插入图片描述][a0130be9ba474c4f85de1d051a15d45e.png_pic_center]

#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://192.168.145.15:2379,https://192.168.145.45:2379,https://192.168.145.60:2379 \
    --bind-address=192.168.145.30 \				#修改
    --secure-port=6443 \
    --advertise-address=192.168.145.30 \			#修改
    ......

![在这里插入图片描述][bbb315fb60a442eca98314528e2078aa.png_pic_center]

![在这里插入图片描述][7ca25c2fc2674242b34b89eff030f948.png_pic_center]

#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

![在这里插入图片描述][f2d69319b5a14a91b85eeb68d975d4a9.png_pic_center]

#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

### 9. 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

![在这里插入图片描述][0488a856c6414f94b4c24010ae6aacb7.png_pic_center]

#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';
        
    	access_log  /var/log/nginx/k8s-access.log  main;
    
        upstream k8s-apiserver {
            server 192.168.145.15:6443;
            server 192.168.145.30:6443;
        }
        server {
            listen 6443;
            proxy_pass k8s-apiserver;
        }
    }
    
    http {
    ......

![在这里插入图片描述][6ff9408f7b974a7b9e8644c3d764ae98.png_pic_center]

![\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Srrn5XIz-1691294881262)(C:/Users/86138/AppData/Roaming/Typora/typora-user-images/image-20230804184235788.png)\]][img-Srrn5XIz-1691294881262_C_Users_86138_AppData_Roaming_Typora_typora-user-images_image-20230804184235788.png]

#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

![在这里插入图片描述][cb87326c862b433791f8bc88d4f25943.png_pic_center]

![在这里插入图片描述][6847ec63f12943bdb885ac1dbb270fcc.png_pic_center]

**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
    }
    
    #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 {
            192.168.145.100/24	#指定 VIP
        }
        track_script {
            check_nginx			#指定vrrp_script配置的脚本
        }
    }

![在这里插入图片描述][02520c8a56d046f89a8a00bbd52c7f59.png_pic_center]

![在这里插入图片描述][a4f08198626c4267bf3515a2169d3c6d.png_pic_center]

#创建nginx状态检查脚本 
    vim /etc/nginx/check_nginx.sh
    #!/bin/bash
    #egrep -cv "grep|$$" 用于过滤掉包含grep 或者 $$ 表示的当前Shell进程ID
    count=$(ps -ef | grep nginx | egrep -cv "grep|$$")
    
    if [ "$count" -eq 0 ];then
        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

![在这里插入图片描述][bb015db68bf94b7684ab4c3836a8bd3f.png_pic_center]

![在这里插入图片描述][6ce0c4f74ff44342b0263ca4822b752d.png_pic_center]

![在这里插入图片描述][4386936a9be14a5aae80708abe5c80b3.png_pic_center]

#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://192.168.145.100:6443
                          
    vim kubelet.kubeconfig
    server: https://192.168.145.100:6443
                            
    vim kube-proxy.kubeconfig
    server: https://192.168.145.100:6443

![在这里插入图片描述][4f9dedf5d40b48d486d017cc0234d009.png_pic_center]

![在这里插入图片描述][1848c49d2c9f4212876739e9422d22fd.png_pic_center]

![在这里插入图片描述][6cfb375c26104611b8d2b4ad931ece27.png_pic_center]

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

![在这里插入图片描述][0a9117e5921247d3b41ebe9fd328e935.png_pic_center]

![在这里插入图片描述][0ca09b6068ac4d27ba4d02975ff5a349.png_pic_center]

#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      0 192.168.145.100:6443     192.168.145.60:46954     ESTABLISHED 44905/nginx: worker 
    tcp        0      0 192.168.145.75:45074     192.168.145.15:6443      ESTABLISHED 44905/nginx: worker 
    tcp        0      0 192.168.145.75:53308     192.168.145.30:6443      ESTABLISHED 44905/nginx: worker 
    tcp        0      0 192.168.145.75:53316     192.168.145.30:6443      ESTABLISHED 44905/nginx: worker 
    tcp        0      0 192.168.145.100:6443     192.168.145.45:48784     ESTABLISHED 44905/nginx: worker 
    tcp        0      0 192.168.145.75:45070     192.168.145.15:6443      ESTABLISHED 44905/nginx: worker 
    tcp        0      0 192.168.145.100:6443     192.168.145.45:48794     ESTABLISHED 44905/nginx: worker 
    tcp        0      0 192.168.145.100:6443     192.168.145.60:46968     ESTABLISHED 44905/nginx: worker

![在这里插入图片描述][cf80412724d54174bdd0cb2d33b0820f.png_pic_center]

**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   1/1     Running   0          33s 			#创建完成，运行中
    
    kubectl get pods -o wide
    NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE             NOMINATED NODE   READINESS GATES
    nginx   1/1     Running   0          93s   10.244.1.3   192.168.145.60   <none>           <none>
    #READY为1/1，表示这个Pod中有1个容器

![在这里插入图片描述][b60ae65a796e4dc0b0019787cc5008ce.png_pic_center]

#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
    
    #这时在master01节点上查看nginx日志，发现没有权限查看
    kubectl logs nginx-dbddb74b8-nf9sk

![在这里插入图片描述][dbed7eef0857427cb01f94abffa14478.png_pic_center]

![在这里插入图片描述][2687275394d74487aabf24be917671ce.png_pic_center]

### 10. 部署 Dashboard ###

**Dashboard 介绍**

仪表板是基于Web的Kubernetes用户界面。您可以使用仪表板将容器化应用程序部署到Kubernetes集群，对容器化应用程序进行故障排除，并管理集群本身及其伴随资源。您可以使用仪表板来概述群集上运行的应用程序，以及创建或修改单个Kubernetes资源（例如部署，作业，守护进程等）。

例如，您可以使用部署向导扩展部署，启动滚动更新，重新启动Pod或部署新应用程序。仪表板还提供有关群集中Kubernetes资源状态以及可能发生的任何错误的信息。

**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

![在这里插入图片描述][a7975ed41d5d441a9aa3d9ecdb7024c0.png_pic_center]

![在这里插入图片描述][15fc05ec56e143a6b0ba14e6b721d1b8.png_pic_center]

#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
    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://192.168.145.45:30001
    https://192.168.145.60:30001

![在这里插入图片描述][b6468935b30c4b9d994723b6311f2ecd.png_pic_center]

![在这里插入图片描述][17d3eccf912140b8838642e22ae2e3e2.png_pic_center]

![在这里插入图片描述][909f5596174241b28c18e560d59d6b02.png_pic_center]

## 总结 ##

### 1. 如何通过Kubeadm安装K8S集群 ###

kubeadm init：在使用kubeadm方式安装K8S集群时，可根据初始化配置文件或配置参数快速的初始化生成一个K8S的master管理平台
    kubeadm join：根据kubeadm init初始化的提示细腻些快速的将一个节点作为node节点或者其他的master节点加入到K8S集群当中

### 2. K8S 二进制搭建过程 ###

1 ) etcd集群
    使用cfssl签发证书和私钥
    解压etcd软件包,获取二进制文件准备etcd配置文件
    启动etcd服务进程，加入到etcd集群
    
    2 ) master
    使用cfssl签发证书和私钥
    住备bootstrap-token认证文件
    解玉服务端软件包，获取二进制文件
    准备apiserver、controller-manager、scheduler的服务配置文件
    准备controller-manager、 scheduler、kubectl的 kubeconfig集群配置文件
    依次启动 apiserver、controller-manager、scheduler服务进程
    
    3 ) node
    准备 bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig
    启动 kubelet 进程，发起 csr 请求证书，master 通过 csr 请求，颁发证书给kublet
    加载 ipvs 模块，启动 kube-poxy 模块

### 3. ectd 数据库备份还原 ###

#备份还原etcd
    ETCDCTL_ API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --endpoints="https://192.168.145.15:2379" --cacert=/opt/etcd/ ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem snapshot save /data/backup/etcd-snapshot.db
    
    ETCDCTL_ API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --endpoints="https://192.168.145.15:2379" --cacert=/opt/etcd/ ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/ server-key.pem snapshot status /data/backup/etcd-snapshot.db -wtable
    
    ETCDCTL_ API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --endpoints="https://192.168.145.15:2379" --cacert=/opt/etcd/ ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem snapshot restore /data/backup/etcd-snapshot.db

### 4. K8S kubeadm搭建 ###

kubeadm init：在使用kubeadm方式安装K8S集群时，可根据初始化配置文件或者配置参数快速的初始化生成一个K8S的master管理平台
    kubeadm join：根据kubeadm init初始化的提示信息快速的将一个节点作为node节点或者其它的master节点加入到K8S集群当中

### 5. K8S 的网络 ###

#K8S 三种网络
    节点网络		Node节点网卡的IP地址 nodeIP
    Pod网络		 podeIP
    Service网络	 clustorIP
    
    #K8S 三种接口
    CRI	容器运行时接口  	doker、containerd、podman、cri-0
    CNI 容器网络接口	  	flannel、calico、cilium
    CSI 容器存储接口    	ceph、nfs、gfs、s3
    
    #flannel 3种模式
    UDP        出现最早，性能较差，基于flanneld应用程序实现数据包的封装/解封装
    VXLAN      默认模式，推荐使用的模式，性能比UDP模式更好，基于内核实现数据包的封装/解封装
    Host-gw    性能最好，但是配置复杂，不能跨网段

### 6. VLAN 和 VXLAN 的区别 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>区别</th> 
   <th>VLAN</th> 
   <th>VXLAN</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>支持的 ID 个数</td> 
   <td>vlan使用12位bit表示vlanID，最多支持2¹²个vlan</td> 
   <td>vxlan使用的ID使用24位bit，最多可以支持2²⁴个</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>网络路径利用效率</td> 
   <td>vlan使用spanning tree protocol避免环路，会将一半的网络路径阻塞</td> 
   <td>vxlan的数据包封装成UDP通过网络层传输，可以使用所有的网络路径</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>防止物理交换机Mac表耗尽</td> 
   <td>vlan需要在交换机的Mac表中记录Mac物理地址</td> 
   <td>vxlan的数据包封装成UDP通过网络层传输，可以使用所有的网络路径</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 7. flannel UDP 模式和 VXLAN 模式的工作原理 ###

#flannel UDP模式工作原理
    1）应用数据包从源主机的Pod容器发出到cni0网桥接口，再由cni0转发到flannel0虚拟接口
    2）flanneld服务会监听flannel0接口接收到的数据，flanneld服务会将内部数据包封装到UDP报文里
    3）flanneld会根据在etcd中维护的路由表查到目标Pod所在的Node节点IP，在UDP报文外再封装Node节点IP报文、MAC报文后，通过物理网卡发送到目标Node节点
    4）UDP报文通过8285号端口送到目标主机的flanneld进程进行解封装，再通过flannel0接口转发到cni0网桥，然后通过cni0网桥转发到目标Pod容器
    
    
    #flannel VXLAN模式工作原理
    1）原始数据帧从源主机的Pod容器发出到cni0网桥接口，再由cni0转发到flannel.1虚拟接口
    2）flannel.1接口接收到数据帧后添加VXLAN头部，在内核封装成UDP报文
    3）flanneld会根据在etcd维护的路由表通过物理网卡发送到目标Node节点
    4）UDP报文通过8472号端口送到目标主机的flannel.1接口在内核进行解封装，然后将原始报文通过cni0网桥转发到目标Pod容器

### 8. flannel 和 calico 区别 ###

flannel： UDP   VXLAN   Host-gw
    默认网段：10.244.0.0/16
    通常使用VXLAN模式，采用的是叠加网络、IP隧道方式传输数据，对性能有一定的影响
    功能简单配置方便利于管理，但是不具备复杂的网络策略规则配置能力
    
    calico： IPIP  BGP  混合模式（CrossSubnet）
    默认网段：192.168.0.0/16
    使用IPIP模式可以实现跨子网传输，但是传输过程中需要封包和解包，对性能有一定的影响
    使用BPG模式，把Node节点看作成路由器，根据Felix、BIRD分发和维护的路由规则，可直接实现BGP路由转发，传输过程中不需要封包和解包，因此性能较好，但只能在同一个网段内使用，无法跨子网传输
    具有更丰富的网络策略配置管理能力、性能更好、功能更全面，但是维护起来较为复杂
    
    
    所以对于较小规模且网络要求简单的K8S集群，可以采用flannel。对于集群规模较大且要求更多的网络策略配置时，可以采用性能更好、功能全全面的calico

[77161b1919964f16a69d5470d67c15e3.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/ff8bf7a20f7b4b5b84e1a2ee8ad9a1c6.png
[f0bb709794dd45b7957168dde7f3a9e8.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/3d8d7a20f1554eb1b5cd1f779ac10916.png
[2484e7137791449daabf289a794273dd.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/c3406b61eb224d55a01d0a3388861f12.png
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