一、Kubernetes的基本知识

1. Pod
   Pod是若干个相关容器的组合，是一个逻辑概念，Pod包含的容器运行在同一个宿主机上，这些容器使用相同的网络命名空间、IP地址和端口，相互之间能通过localhost来发现和通信，共享一块存储卷空间。在Kubernetes中创建、调度和管理的最小单位是Pod。一个Pod一般只放一个业务容器和一个用于统一网络管理的网络容器。

2. Replication Controller
   Replication Controller是用来控制管理Pod副本(Replica，或者称实例)，Replication Controller确保任何时候Kubernetes集群中有指定数量的Pod副本在运行，如果少于指定数量的Pod副本，Replication Controller会启动新的Pod副本，反之会杀死多余的以保证数量不变。另外Replication Controller是弹性伸缩、滚动升级的实现核心。

3. Service
   Service是真实应用服务的抽象，定义了Pod的逻辑集合和访问这个Pod集合的策略，Service将代理Pod对外表现为一个单一访问接口，外部不需要了解后端Pod如何运行，这给扩展或维护带来很大的好处，提供了一套简化的服务代理和发现机制。

4. Label
   Label是用于区分Pod、Service、Replication Controller的Key/Value键值对，实际上Kubernetes中的任意API对象都可以通过Label进行标识。每个API对象可以有多个Label，但是每个Label的Key只能对应一个Value。Label是Service和Replication Controller运行的基础，它们都通过Label来关联Pod，相比于强绑定模型，这是一种非常好的松耦合关系。

5. Node
   Kubernets属于主从的分布式集群架构，Kubernets Node（简称为Node，早期版本叫做Minion）运行并管理容器。Node作为Kubernetes的操作单元，将用来分配给Pod（或者说容器）进行绑定，Pod最终运行在Node上，Node可以认为是Pod的宿主机。

需求

目前生产部署Kubernetes集群主要有两种方式：

kubeadm

• Kubeadm是一个K8s部署工具，提供kubeadm init和kubeadm join，用于快速部署Kubernetes集群。

二进制包

• 从github下载发行版的二进制包，手动部署每个组件，组成Kubernetes集群。

  Kubeadm降低部署门槛，但屏蔽了很多细节，遇到问题很难排查。如果想更容易可控，推荐使用二进制包部署Kubernetes集群，虽然手动部署麻烦点，期间可以学习很多工作原理，也利于后期维护。

1. 安装要求

部署Kubernetes集群服务器需要满足以下几个条件：

• 一台或多台机器，操作系统 CentOS7.x-86_x64
• 硬件配置：2GB或更多RAM，2个CPU或更多CPU，硬盘30GB或更多
• 集群中所有机器之间网络互通
• 可以访问外网，需要拉取镜像
• 禁止swap分区

软件环境：

软件	版本
操作系统	CentOS7.6.1810
Docker	docker-ce 19.03.11
Kubernetes	1.18

服务器整体规划：

角色	IP	组件
k8s-master1	192.168.0.10	kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler，etcd
k8s-master2	192.168.0.11	kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler，etcd
k8s-node1	192.168.0.20	kubelet，kube-proxy，docker，etcd
k8s-node2	192.168.0.30	kubelet，kube-proxy，docker，etcd
Load Balancer (master)	192.168.0.40	nginx L4 ，master节点的高可用 192.168.0.41(VIP)
Load Balancer (Backup)	192.168.0.41	nginx L4

须知：考虑电脑配置环境较低，这么多虚拟机跑不动，所以这一套高可用集群分两部分实施，先部署一套单Master架构（192.168.0.10/20/30），再扩容为多Master架构（上述规划）。

单Master节点服务器规划：

角色	IP	组件
k8s-master	192.168.0.10	kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler，etcd
k8s-node1	192.168.0.20	kubelet，kube-proxy，docker etcd
k8s-node2	192.168.0.30	kubelet，kube-proxy，docker，etcd

2. 系统初始化配置

# 关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld# 关闭selinux
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
setenforce 0# 关闭swap
swapoff -a
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab# 根据规划设置主机名
hostnamectl set-hostname < name ># 在master添加hosts
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.0.10 k8s-master
192.168.0.20 k8s-node1
192.168.0.30 k8s-node2
EOF# 将桥接的IPv4流量传递到iptables的链
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.ipv4.ip_forward = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
sysctl --system  # 生效
sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf# 时间同步
yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com

组件	使用的证书
etcd	ca.pem，server.pem，server-key.pem
flannel	ca.pem，server.pem，server-key.pem
kube-apiserver	ca.pem，server.pem，server-key.pem
kubelet(自动颁发)	ca.pem，ca-key.pem
kube-proxy	ca.pem，kube-proxy.pem，kube-proxy-key.pem
kubectl	ca.pem，admin.pem，admin-key.pem

二、部署Etcd集群

Etcd 是一个分布式键值存储系统，Kubernetes使用Etcd进行数据存储，所以先准备一个Etcd数据库，为解决Etcd单点故障，应采用集群方式部署，这里使用3台组建集群，可容忍1台机器故障，当然，你也可以使用5台组建集群，可容忍2台机器故障。

节点名称	IP
etcd-1 (k8s-master)	192.168.0.10
etcd-2 (k8s-node1)	192.168.0.20
etcd-3 (k8s-node2)	192.168.0.30

注：为了节省机器，这里与K8s节点机器复用。也可以独立于k8s集群之外部署，只要api-server能连接到就行。

2.1 准备cfssl证书生成工具

cfssl是一个开源的证书管理工具，使用json文件生成证书，相比openssl更方便使用。这里用Master节点。

wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64
chmod +x cfssl_linux-amd64 cfssljson_linux-amd64 cfssl-certinfo_linux-amd64
mv cfssl_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl
mv cfssljson_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssljson
mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/bin/cfssl-certinfo

2.2 生成Etcd证书

2.2.1 自签证书颁发机构（CA）

# 创建工作目录
mkdir -p ~/TLS/{etcd,k8s}
cd TLS/etcd

# 自签CA
cat > ca-config.json << EOF
{"signing": {"default": {"expiry": "87600h"},"profiles": {"kubernetes": {"expiry": "87600h","usages": ["signing","key encipherment","server auth","client auth"]}}}
}
EOFcat > ca-csr.json << EOF
{"CN": "etcd CA","key": {"algo": "rsa","size": 2048},"names": [{"C": "CN","L": "Beijing","ST": "Beijing"}]
}
EOF

# 生成证书
cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca[root@k8s-master etcd]# ll *pem
-rw-------. 1 root root 1675 Jul 10 15:32 ca-key.pem
-rw-r--r--. 1 root root 1265 Jul 10 15:32 ca.pem

2.2.2 使用自签CA签发Etcd HTTPS证书

# 创建证书申请文件
cat > server-csr.json <<EOF
{"CN": "etcd","hosts": ["192.168.0.10","192.168.0.20","192.168.0.30"],"key": {"algo": "rsa","size": 2048},"names": [{"C": "CN","L": "BeiJing","ST": "BeiJing"}]
}
EOF

注：文件hosts字段中IP为所有etcd节点的集群内部通信IP，一个都不能少！为了方便后期扩容也可以多写几个预留的IP。

# 生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes server-csr.json | cfssljson -bare server[root@k8s-master etcd]# ll server*pem
-rw-------. 1 root root 1679 Jul 10 15:38 server-key.pem
-rw-r--r--. 1 root root 1338 Jul 10 15:38 server.pem

2.3 从Github下载Etcd二进制文件

# 下载地址
#官网写了，因为新版3.4以上版本不支持旧版API，建议换成3.3的etcd
wget https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.4.9/etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz

2.4 部署Etcd集群

在master节点上操作，为简化操作，可以将master节点生成的所有文件拷贝到俩台node节点

2.4.1 创建目录并解压二进制包

mkdir /opt/etcd/{bin,cfg,ssl} -p
tar zxvf etcd-v3.3.22-linux-amd64.tar.gz
chown -R root:root etcd-v3.3.22-linux-amd64
mv etcd-v3.4.9-linux-amd644/{etcd,etcdctl} /opt/etcd/bin/

2.4.2 创建etcd配置文件

cat > /opt/etcd/cfg/etcd.conf << EOF
#[Member]
ETCD_NAME="etcd-1"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.0.10:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.0.10:2379"#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.0.10:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.0.10:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://192.168.0.10:2380,etcd-2=https://192.168.0.20:2380,etcd-3=https://192.168.0.30:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
EOF

• ETCD_NAME：节点名称，集群中唯一
• ETCD_DATA_DIR：数据目录
• ETCD_LISTEN_PEER_URLS：集群通信监听地址
• ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS：客户端访问监听地址
• ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS：集群通告地址
• ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS：客户端通告地址
• ETCD_INITIAL_CLUSTER：集群节点地址
• ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN：集群Token
• ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE：加入集群的当前状态，new是新集群，existing表示加入已有集群

2.4.3 配置systemd管理etcd

cat > /usr/lib/systemd/system/etcd.service << EOF
[Unit]
Description=Etcd Server
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target
[Service]
Type=notify
EnvironmentFile=/opt/etcd/cfg/etcd.conf
ExecStart=/opt/etcd/bin/etcd \\
--cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem \\
--key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \\
--peer-cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem \\
--peer-key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \\
--trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem \\
--peer-trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem \\
--logger=zap
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

2.4.3 拷贝生成的证书

把刚才生成的证书拷贝到配置文件中的路径

cp ~/TLS/etcd/ca*pem ~/TLS/etcd/server*pem /opt/etcd/ssl/

2.4.5 启动并设置自启动

systemctl daemon-reload
systemctl restart etcd
systemctl enable etcd# 如果报错无法启动，则需要将其他etcd节点设置完成后才可以启动

2.4.6 将master节点生成所有的文件拷贝到两台node节点

scp -rp /opt/etcd/ k8s-node1:/opt/
scp -rp /opt/etcd/ k8s-node2:/opt/scp -rp /usr/lib/systemd/system/etcd.service k8s-node1:/usr/lib/systemd/system/
scp -rp /usr/lib/systemd/system/etcd.service k8s-node2:/usr/lib/systemd/system/

2.4.7 在node节点分别修改etcd.conf配置文件中的节点名称和当前服务器IP

#node1和node2节点都进行修改
vim /opt/etcd/cfg/etcd.conf
#[Member]
ETCD_NAME="etcd-2"    # 修改此处，节点2改为etcd-2，节点3改为etcd-3
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"    # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.0.20:2380" # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.0.20:2379"   # 修改此处为当前服务器IP#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.0.20:2380"  # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.0.20:2379"    # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://192.168.0.10:2380,etcd-2=https://192.168.0.20:2380,etcd-3=https://192.168.0.30:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"# 最后启动etcd并设置开机启动
systemctl daemon-reload
systemctl restart etcd
systemctl enable etcd[root@k8s-master etcd]# netstat -lntup|grep etcd
tcp        0      0 192.168.0.10:2379       0.0.0.0:*               LISTEN      10529/etcd
tcp        0      0 192.168.0.10:2380       0.0.0.0:*               LISTEN      10529/etcd #为三台节点都创建系统执行指令命令
cp /opt/etcd/bin/etcdctl /usr/bin/

2.4.8 查看etcd集群状态

[root@k8s-master etcd]# etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints="https://192.168.0.10:2379,https://192.168.0.20:2379,https://192.168.0.30:2379" endpoint health
https://192.168.0.30:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 18.649662ms
https://192.168.0.20:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 20.469511ms
https://192.168.0.10:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 22.428573ms

如果输出上面信息，就说明Etcd集群部署成功。如果有问题先看日志：/var/log/message或 journalctl -u etcd

三、所有节点部署Docker

我这里采用yum安装，用二进制安装也一样

二进制包下载链接

# 1. 卸载旧版本
yum remove docker \docker-client \docker-client-latest \docker-common \docker-latest \docker-latest-logrotate \docker-logrotate \docker-engine# 2. 使用存储库安装
yum install -y yum-utils# 3. 设置镜像仓库(修改为国内源地址)
yum-config-manager \--add-repo \http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo# 5. 更新索引
yum makecache fast# 4. 安装docker相关的依赖 默认最新版(docker-ce:社区版 ee:企业版)
yum install docker-ce docker-ce-cli containerd.io -y#5. 安装特定docker版本(先列出列出可用版本)
yum list docker-ce --showduplicates | sort -r
yum install docker-ce-19.03.9 docker-ce-cli-19.03.9 containerd.io# 所有节点设置防火墙规则，并让生效
vim /lib/systemd/system/docker.service
[Service]
ExecStartPost=/sbin/iptables -I FORWARD -s 0.0.0.0/0 -j ACCEPT# 7. 启动docker
systemctl enable docker
systemctl restart docker# 8. 查看版本
[root@k8s-master ~]# docker --version
Docker version 19.03.11, build 42e35e61f3# 9. 配置docker镜像加速器
## 镜像加速器：阿里云加速器，daocloud加速器，中科大加速器
## Docker 中国官方镜像加速：https://registry.docker-cn.com
mkdir -p /etc/docker
tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{"registry-mirrors": ["https://registry.docker-cn.com"]
}
EOF
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

四、部署Master节点

• kube-apiserver，

• kube-controller-manager，

• kube-scheduler

4.1 生成kube-apiserver证书

4.1.1 自签CA证书颁发机构

cd /root/TLS/k8scat > ca-config.json << EOF
{"signing": {"default": {"expiry": "87600h"},"profiles": {"kubernetes": {"expiry": "87600h","usages": ["signing","key encipherment","server auth","client auth"]}}}
}
EOFcat > ca-csr.json << EOF
{"CN": "kubernetes","key": {"algo": "rsa","size": 2048},"names": [{"C": "CN","L": "Beijing","ST": "Beijing","O": "k8s","OU": "System"}]
}
EOF# 生成证书
cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -[root@k8s-master k8s]# ll *pem
-rw-------. 1 root root 1675 Jul 13 14:49 ca-key.pem
-rw-r--r--. 1 root root 1359 Jul 13 14:49 ca.pem

4.1.2 使用自签CA签发kube-apiserver HTTPS证书

# 创建证书申请文件:
cat > server-csr.json << EOF
{"CN": "kubernetes","hosts": ["10.0.0.1","10.240.0.1","172.16.0.1","127.0.0.1","192.168.0.10","192.168.0.11","192.168.0.12","192.168.0.20","192.168.0.21","192.168.0.22","192.168.0.30","192.168.0.31","192.168.0.32","192.168.0.40","192.168.0.41","192.168.0.42","kubernetes","kubernetes.default","kubernetes.default.svc","kubernetes.default.svc.cluster","kubernetes.default.svc.cluster.local"],"key": {"algo": "rsa","size": 2048},"names": [{"C": "CN","L": "BeiJing","ST": "BeiJing","O": "k8s","OU": "System"}]
}
EOF#上述文件hosts字段中IP为所有Master/LB/VIP IP，一个都不能少！为了方便后期扩容可以多写几个预留的IP# 生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes server-csr.json | cfssljson -bare server[root@k8s-master k8s]# ll server*pem
-rw-------. 1 root root 1679 Jul 13 14:55 server-key.pem
-rw-r--r--. 1 root root 1700 Jul 13 14:55 server.pem

4.2下载二进制文件包并解压

下载地址： https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/CHANGELOG/CHANGELOG-1.18.md#v1183

打开链接会发现里面有很多包，下载一个最新版server包就够了，包含了Master和Node二进制文件。

# 解压二进制包
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}
tar zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
cd ./kubernetes/server/bin/
cp kube-apiserver kube-scheduler kube-controller-manager /opt/kubernetes/bin
cp kubectl /usr/bin/

4.3 部署kube-apiserver

4.3.1. 创建配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf << EOF
KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--etcd-servers=https://192.168.0.10:2379,https://192.168.0.20:2379,https://192.168.0.30:2379 \\
--bind-address=192.168.0.10 \\
--secure-port=6443 \\
--advertise-address=192.168.0.10 \\
--allow-privileged=true \\
--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 \\
--enable-admission-plugins=NamespaceLifecycle,LimitRanger,ServiceAccount,ResourceQuota,NodeRestriction \\
--authorization-mode=RBAC,Node \\
--enable-bootstrap-token-auth=true \\
--token-auth-file=/opt/kubernetes/cfg/token.csv \\
--service-node-port-range=30000-32767 \\
--kubelet-client-certificate=/opt/kubernetes/ssl/server.pem \\
--kubelet-client-key=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \\
--tls-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/server.pem  \\
--tls-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \\
--client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--service-account-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \\
--etcd-cafile=/opt/etcd/ssl/ca.pem \\
--etcd-certfile=/opt/etcd/ssl/server.pem \\
--etcd-keyfile=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \\
--audit-log-maxage=30 \\
--audit-log-maxbackup=3 \\
--audit-log-maxsize=100 \\
--audit-log-path=/opt/kubernetes/logs/k8s-audit.log"
EOF

注：上面两个\\ 第一个是转义符，第二个是换行符，使用转义符是为了使用EOF保留换行符。

--logtostderr：启用日志
--log-dir:日志目录
--v：日志等级，越小越多
--etcd-servers: etcd集群地址
--bind-address :监听地址
--secure-port：https安全端口
--advertise-address：集群通告地址
--allow-privileged：启用授权
--service-cluster-ip-range：Service虚拟IP地址段
--enable-admission-plugins：准入控制模块，决定是否启用k8s高级功能
--authorization-mode：认证授权，启用RBAC授权和节点自管理
--enable-bootstrap-token-auth：启用TLS bootstrap机制
--token-auth-file：bootstrap token文件
--service-node-port-range：Service nodeport类型默认分配端口范围
--kubelet-https：apiserver主动访问kubectl时默认使用https
--kubelet-client-xxx：apiserver访问kubelet客户端证书
--tls-xxx-file：apiserver https证书
--etcd-xxxfile：连接Etcd集群证书
--audit-log-xxx：审计日志

启用 TLS Bootstrapping 机制

TLS Bootstraping：Master apiserver启用TLS认证后，Node节点kubelet和kube-proxy要与kube-apiserver进行通信，必须使用CA签发的有效证书才可以，当Node节点很多时，这种客户端证书颁发需要大量工作，同样也会增加集群扩展复杂度。为了简化流程，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。所以强烈建议在Node上使用这种方式，目前主要用于kubelet，kube-proxy还是由我们统一颁发一个证书。

此图仅用来学习，不为本人原创

4.3.2 拷贝刚才生成的证书

cp ~/TLS/k8s/ca*pem ~/TLS/k8s/server*pem /opt/kubernetes/ssl/

4.3.3 创建配置文件中的token文件

# 获取16位token随机值的命令
head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' '
863b2ebebecffbb3a6493ff15dfc57c6# 添加token文件（格式：token,用户名,UID,用户组）
BOOTSTRAP_TOKEN=863b2ebebecffbb3a6493ff15dfc57c6
cat > /opt/kubernetes/cfg/token.csv <<EOF
${BOOTSTRAP_TOKEN},kubelet-bootstrap,10001,"system:node-bootstrapper"
EOF

4.3.4 配置systemd启动apiserver

cat > /usr/lib/systemd/system/kube-apiserver.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes API Server
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-apiserver \$KUBE_APISERVER_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

4.3.5 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl restart kube-apiserver
systemctl enable kube-apiserver

4.3.6 授权kubelet-bootstrapper用户允许请求证书

kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap \
--clusterrole=system:node-bootstrapper \
--user=kubelet-bootstrap

4.4 部署controller-manager

5.4.1 创建配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.conf << EOF
KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--leader-elect=true \\
--master=127.0.0.1:8080 \\
--bind-address=127.0.0.1 \\
--allocate-node-cidrs=true \\
--cluster-cidr=10.244.0.0/16 \\
--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 \\
--cluster-signing-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--cluster-signing-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem  \\
--root-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--service-account-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \\
--experimental-cluster-signing-duration=87600h0m0s"
EOF

• –master：通过本地非安全本地端口8080连接apiserver
• –leader-elect：当该组件启动多个时，自动选举（HA）
• –cluster-signing-cert-file / –cluster-signing-key-file：自动为kubelet颁发证书的CA，与apiserver保持一致

4.4.2 配置systemd启动controller-manager

cat > /usr/lib/systemd/system/kube-controller-manager.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Controller Manager
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-controller-manager \$KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

4.4.3 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl restart kube-controller-manager
systemctl enable kube-controller-manager

4.5 部署kube-scheduler

4.5.1 创建配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.conf << EOF
KUBE_SCHEDULER_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--leader-elect \\
--master=127.0.0.1:8080 \\
--bind-address=127.0.0.1"
EOF

• –master：通过本地非安全本地端口8080连接apiserver。
• –leader-elect：当该组件启动多个时，自动选举（HA）

4.5.2 配置systemd管理scheduler

cat > /usr/lib/systemd/system/kube-scheduler.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Scheduler
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-scheduler \$KUBE_SCHEDULER_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

4.5.3 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl restart kube-scheduler
systemctl enable kube-scheduler

4.6 查看集群状态

所有组件都已经启动成功，通过kubectl工具查看当前集群组件状态

[root@k8s-master TLS]# kubectl get cs
NAME                 STATUS    MESSAGE             ERROR
scheduler            Healthy   ok
controller-manager   Healthy   ok
etcd-0               Healthy   {"health":"true"}
etcd-1               Healthy   {"health":"true"}
etcd-2               Healthy   {"health":"true"}

输出如上内容说明Master节点组件运行正常

五、部署Node节点

5.1 创建工作目录并拷贝二进制文件

如果想把Master也当做Node节点的话，也可以在Master节点上安装kubelet和kube-proxy

# 1.在所有node节点创建工作目录
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs} # 2. 从master节点上解压的kubernetes压缩包中拷贝文件到所有node节点
for ip in 20 30 ;do scp -rp ./kubernetes/server/bin/{kubelet,kube-proxy} 192.168.0.$ip:/opt/kubernetes/bin/ ;done

5.2 部署kubelet

5.2.1 创建配置文件

pod的基础容器镜像改为国内的下载的镜像地址或自己的Docker Hub

registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google-containers/pause-amd64:3.0

245684979/pause-amd64:3.0

# node1节点
cat > /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf << EOF
KUBELET_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--hostname-override=k8s-node1 \\
--network-plugin=cni \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig \\
--bootstrap-kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig \\
--config=/opt/kubernetes/cfg/kubelet-config.yml \\
--cert-dir=/opt/kubernetes/ssl \\
--pod-infra-container-image=245684979/pause-amd64:3.0"
EOF# node2节点
cat > /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf << EOF
KUBELET_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--hostname-override=k8s-node2 \\
--network-plugin=cni \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig \\
--bootstrap-kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig \\
--config=/opt/kubernetes/cfg/kubelet-config.yml \\
--cert-dir=/opt/kubernetes/ssl \\
--pod-infra-container-image=245684979/pause-amd64:3.0"
EOF

• –hostname-override：显示主机名称，集群中唯一
• –network-plugin：启用CNI
• –kubeconfig：空路径，会自动生成，后面用于连接apiserver
• –bootstrap-kubeconfig：首次启动向apiserver申请证书
• –config：配置参数文件
• –cert-dir：kubelet证书生成目录
• –pod-infra-container-image：管理Pod网络容器的镜像，用于实现Kubernetes集群里pod之间的网络通讯

5.2.2 配置参数文件

# node1节点和node2节点配置相同
cat > /opt/kubernetes/cfg/kubelet-config.yml << EOF
kind: KubeletConfiguration
apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
address: 0.0.0.0
port: 10250
readOnlyPort: 10255
cgroupDriver: cgroupfs
clusterDNS:
- 10.0.0.2
clusterDomain: cluster.local
failSwapOn: false
authentication:anonymous:enabled: falsewebhook:cacheTTL: 2m0senabled: truex509: clientCAFile: /opt/kubernetes/ssl/ca.pem
authorization:mode: Webhookwebhook:cacheAuthorizedTTL: 5m0scacheUnauthorizedTTL: 30s
evictionHard:imagefs.available: 15%memory.available: 100Minodefs.available: 10%nodefs.inodesFree: 5%
maxOpenFiles: 1000000
maxPods: 110
EOF

5.2.3 生成bootstrap.kubeconfig文件

在master节点将node节点需要的CA证书文件拷贝过去

[root@k8s-master ~]# scp /opt/kubernetes/ssl/ca.pem k8s-node1:/opt/kubernetes/ssl
[root@k8s-master ~]# scp /opt/kubernetes/ssl/ca.pem k8s-node2:/opt/kubernetes/ssl

在master上查看Token文件的随机值

[root@k8s-master ~]# cat /opt/kubernetes/cfg/token.csv
863b2ebebecffbb3a6493ff15dfc57c6,kubelet-bootstrap,10001,"system:kubelet-bootstrapper"

在master上生成bootstrap.kubeconfig文件

KUBE_APISERVER="https://192.168.0.10:6443" # apiserverIP:PORT
TOKEN="863b2ebebecffbb3a6493ff15dfc57c6" # 与token.csv里保持一致# 设置集群参数
kubectl config set-cluster kubernetes \--certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \--embed-certs=true \--server=${KUBE_APISERVER} \--kubeconfig=bootstrap.kubeconfig# 设置客户端认证参数
kubectl config set-credentials "kubelet-bootstrap" \--token=${TOKEN} \--kubeconfig=bootstrap.kubeconfig# 设置上下文参数
kubectl config set-context default \--cluster=kubernetes \--user="kubelet-bootstrap" \--kubeconfig=bootstrap.kubeconfig# 设置默认上下文
kubectl config use-context default --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig# 保存到配置文件路径下
cp bootstrap.kubeconfig /opt/kubernetes/cfg/# 拷贝到node节点的/opt/kubernetes/cfg/下
scp -rp /opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig k8s-node1:/opt/kubernetes/cfg
scp -rp /opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig k8s-node2:/opt/kubernetes/cfg

5.2.4 配置systemd管理kubelet

# node1节点和node2节点配置相同
cat > /usr/lib/systemd/system/kubelet.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Kubelet
After=docker.service
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kubelet \$KUBELET_OPTS
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

5.2.5 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl restart kubelet
systemctl enable kubelet

5.2.6 批准kubelet证书申请并加入集群

# 查看kubelet证书请求
[root@k8s-master ~]# kubectl get csr
NAME                                                   AGE   SIGNERNAME                                    REQUESTOR           CONDITION
node-csr-1-0ue-UfiHoWna5v68PDMgrxk1cPPNFLG3EtoUUCdwk   85s   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Pending
node-csr-zjBOatKIi69UhbL7ypngHFw5C7xfjCOZnFyTG4Ux1H0   76s   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Pending# 批准请求
kubectl certificate approve node-csr-1-0ue-UfiHoWna5v68PDMgrxk1cPPNFLG3EtoUUCdwk
kubectl certificate approve node-csr-zjBOatKIi69UhbL7ypngHFw5C7xfjCOZnFyTG4Ux1H0# 查看node节点状态
[root@k8s-master ~]# kubectl get nodes
NAME           STATUS     ROLES    AGE   VERSION
k8s-node1   NotReady   <none>   1s    v1.18.5
k8s-node2   NotReady   <none>   1s    v1.18.5
#@注：由于网络插件还没有部署，节点会没有准备就绪 NotReady

5.4 部署kube-proxy

5.4.1 创建配置文件

# node1节点和node2节点配置相同
cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.conf << EOF
KUBE_PROXY_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--config=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml"
EOF

5.4.2 配置参数文件

# node1
cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml << EOF
kind: KubeProxyConfiguration
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
bindAddress: 0.0.0.0
metricsBindAddress: 0.0.0.0:10249
clientConnection:kubeconfig: /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig
hostnameOverride: k8s-node1
clusterCIDR: 10.0.0.0/24
EOF# node2
cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml << EOF
kind: KubeProxyConfiguration
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
bindAddress: 0.0.0.0
metricsBindAddress: 0.0.0.0:10249
clientConnection:kubeconfig: /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig
hostnameOverride: k8s-node2
clusterCIDR: 10.0.0.0/24
EOF

5.4.3 生成kube-proxy.kubeconfig文件

在master节点生成kube-proxy证书

# 切换到存放证书目录
cd ~/TLS/k8s/# 创建证书请求文件
cat > kube-proxy-csr.json << EOF
{"CN": "system:kube-proxy","hosts": [],"key": {"algo": "rsa","size": 2048},"names": [{"C": "CN","L": "BeiJing","ST": "BeiJing","O": "k8s","OU": "System"}]
}
EOF# 生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy[root@k8s-master k8s]# ll kube-proxy*pem
-rw-------. 1 root root 1679 Jul 14 15:41 kube-proxy-key.pem
-rw-r--r--. 1 root root 1403 Jul 14 15:41 kube-proxy.pem

5.4.3 生成kube-proxy.kubeconfig文件

在master节点生成kube-proxy.kubeconfig文件

KUBE_APISERVER="https://192.168.0.10:6443"kubectl config set-cluster kubernetes \--certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \--embed-certs=true \--server=${KUBE_APISERVER} \--kubeconfig=kube-proxy.kubeconfigkubectl config set-credentials kube-proxy \--client-certificate=./kube-proxy.pem \--client-key=./kube-proxy-key.pem \--embed-certs=true \--kubeconfig=kube-proxy.kubeconfigkubectl config set-context default \--cluster=kubernetes \--user=kube-proxy \--kubeconfig=kube-proxy.kubeconfigkubectl config use-context default --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig# 保存到配置文件路径下
cp kube-proxy.kubeconfig /opt/kubernetes/cfg/# 拷贝到node节点的/opt/kubernetes/cfg/下
scp -rp /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig k8s-node1:/opt/kubernetes/cfg
scp -rp /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig k8s-node2:/opt/kubernetes/cfg

5.4.4 配置systemd管理kube-proxy

cat > /usr/lib/systemd/system/kube-proxy.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Proxy
After=network.target
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-proxy \$KUBE_PROXY_OPTS
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

5.4.5 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl restart kube-proxy
systemctl enable kube-proxy

六、部署CNI网络

6.1 Kubernetes网络模型 (CNI)介绍

• kubernetes集群的网络官方文档

• github上的CNI文档

容器网络接口

kubernetes网络模型设计的基本要求：

• 一个pod一个ip
• 每个pod独立的ip，pod内所有容器共享网络(通一个ip)
• 所有容器都可以与所有其他容器通信
• 所有节点都可以与所有容器通信

目前支持的技术

.

最常用的是flannel和calic

• Flannel：适合百台以下服务器，小规模集群，使用操作简单
• calico：适合数百台以上，大规模集群

6.2 下载安装包

下载最新版地址：https://github.com/containernetworking/plugins/releases/tag/v0.8.6

wget https://github.com/containernetworking/plugins/releases/download/v0.8.6/cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz# 解压二进制包并移动到默认工作目录
mkdir -p /opt/cni/bin
tar zxvf cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz -C /opt/cni/bin# 在node节点创建cni目录
mkdir -p /opt/cni/bin# 在master节点上拷贝到node节点的cni目录
scp -rp /opt/cni/bin/* k8s-node1:/opt/cni/bin/
scp -rp /opt/cni/bin/* k8s-node2:/opt/cni/bin/

6.3 部署CNI flannel 网络

所有的节点都需要安装flannel

# 部署CNI网络(网络问题可以多尝试几次)
wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml# 默认镜像地址无法访问外网，可以修改为docker hub镜像仓库
# 245684979/flannel:v0.12.0-amd64
sed -ri "s#quay.io/coreos/flannel:.*-amd64#245684979/flannel:v0.11.0-amd64#g" kube-flannel.yml#添加"--iface=eth0"一句指定网卡
...
containers:- name: kube-flannelimage: quay.io/coreos/flannel:v0.12.0-amd64command:- /opt/bin/flanneldargs:- --ip-masq- --kube-subnet-mgr- --iface=eth0

[root@k8s-master ~]# kubectl apply -f kube-flannel.yml#查看kube-system下的pod
[root@k8s-master cni]# kubectl get pods -n kube-system
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kube-flannel-ds-amd64-lklmb   1/1     Running   0          74s
kube-flannel-ds-amd64-t5tcc   1/1     Running   0          74s#查看node状态
[root@k8s-master ~]# kubectl get nodes
NAME        STATUS   ROLES    AGE    VERSION
k8s-node1   Ready    <none>   2m3s   v1.18.5
k8s-node2   Ready    <none>   104s   v1.18.5

6.4 授权apiserver访问kubelet

cat > apiserver-to-kubelet-rbac.yaml << EOF
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:annotations:rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate: "true"labels:kubernetes.io/bootstrapping: rbac-defaultsname: system:kube-apiserver-to-kubelet
rules:- apiGroups:- ""resources:- nodes/proxy- nodes/stats- nodes/log- nodes/spec- nodes/metrics- pods/logverbs:- "*"
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:name: system:kube-apiservernamespace: ""
roleRef:apiGroup: rbac.authorization.k8s.iokind: ClusterRolename: system:kube-apiserver-to-kubelet
subjects:- apiGroup: rbac.authorization.k8s.iokind: Username: kubernetes
EOFkubectl apply -f apiserver-to-kubelet-rbac.yaml

八、部署Dashboard和CoreDNS

8.1 部署Dashboard

https://github.com/kubernetes/dashboard

wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.0.3/aio/deploy/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

# 修改yaml文件
[root@k8s-master yaml]# vim recommended.yaml  (32gg)
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:labels:k8s-app: kubernetes-dashboardname: kubernetes-dashboardnamespace: kubernetes-dashboard
spec:ports:- port: 443targetPort: 8443nodePort: 30001       #添加类型type: NodePortselector:k8s-app: kubernetes-dashboard# 生成dashboard
kubectl apply -f recommended.yaml# 查看dashboard状态
[root@k8s-master yaml]# kubectl get pods,svc -n kubernetes-dashboard
NAME                                             READY   STATUS              RESTARTS   AGE
pod/dashboard-metrics-scraper-6b4884c9d5-gqs7b   0/1     ContainerCreating   0          34s
pod/kubernetes-dashboard-7f99b75bf4-mgg46        0/1     ContainerCreating   0          35sNAME                                TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)         AGE
service/dashboard-metrics-scraper   ClusterIP   10.0.0.105   <none>        8000/TCP        35s
service/kubernetes-dashboard        NodePort    10.0.0.80    <none>        443:30001/TCP   35s

查看pod日志

 kubectl -n kube-system  logs -f  kube-flannel-ds-amd64-24jxf

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