管理組件采用staticPod或者daemonSet形式跑的,宿主機os能跑docker應該本篇教程能大多適用
安裝完成僅供學習和實驗
本次安裝的版本:
- Kubernetes v1.10.0 (1.10.0和1.10.3親測成功)
- CNI v0.6.0
- Etcd v3.1.13
- Calico v3.0.4
- Docker CE latest version(18.03)

節點信息
本教學將以下列節點數與規格來進行部署Kubernetes集群,系統可采用Ubuntu 16.x與CentOS 7.x
| IP | Hostname | CPU | Memory |
|---|---|---|---|
| 192.16.35.11 | K8S-M1 | 1 | 4G |
| 192.16.35.12 | K8S-M2 | 1 | 4G |
| 192.16.35.13 | K8S-M3 | 1 | 4G |
| 192.16.35.14 | K8S-N1 | 1 | 4G |
| 192.16.35.15 | K8S-N2 | 1 | 4G |
| 192.16.35.16 | K8S-N3 | 1 | 4G |
另外由所有master節點提供一組VIP 192.16.35.10
- 所有操作全部用root使用者進行(方便用),以SRE來說不推薦。
- 可以下載Vagrantfile來建立Virtualbox虛擬機集群。不過需要注意機器資源是否足夠
事前准備
所有機器彼此網路互通,並且k8s-m1SSH登入其他節點為passwdless。-
所有防火牆與SELinux 已關閉。如CentOS:
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4$ systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld
$ setenforce 0
$ vim /etc/selinux/config
SELINUX=disabled -
所有機器需要設定/etc/hosts解析到所有集群主機。1
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7...
192.16.35.11 k8s-m1
192.16.35.12 k8s-m2
192.16.35.13 k8s-m3
192.16.35.14 k8s-n1
192.16.35.15 k8s-n2
192.16.35.16 k8s-n3 -
所有機器需要安裝Docker CE 版本的容器引擎:1
- 不管是在Ubuntu或CentOS都只需要執行該指令就會自動安裝最新版Docker。
- CentOS安裝完成后,需要再執行以下指令:
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-
所有機器需要設定/etc/sysctl.d/k8s.conf的系統參數。1
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7$ cat <<EOF > /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
$ sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf -
Kubernetes v1.8+要求關閉系統Swap,若不關閉則需要修改kubelet設定參數,在
所有機器使用以下指令關閉swap並注釋掉/etc/fstab中swap的行:1
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確保getenforce的值是Disabled,如果不是請重啟
所有機器提前拉取以下鏡像
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REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE |
這三個因為牆的原因會拉取不到,我已經save成文件了(有工具的可以直接pull上面鏡像)
文件地址是https://pan.baidu.com/s/1v7uN4ht-7qvA1uk9ZMmuMA
上面是百度雲,下載不了或者限速的可以用下面七牛雲地址下載並導入鏡像
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$ wget http://ols7lqkih.bkt.clouddn.com/images.tar.gz |
- 所有Node提前拉取以下鏡像
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quay.io/calico/kube-controllers v2.0.2 0754e1c707e7 2 months ago 55.1MB |
同樣被牆了,拉取不到用我的七牛雲地址導入
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$ wget http://ols7lqkih.bkt.clouddn.com/calico-kube-proxy-adm64.tar.gz |
- 在
所有機器下載Kubernetes二進制執行檔:
無越牆工具的,我已把kubectl和kubelet上傳到我的七牛雲了,使用下面下載
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有工具的使用下面的原地址
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-
在
所有機器下載Kubernetes CNI 二進制執行檔:(centos命令報錯的話建議直接下載后解壓到目錄里)1
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3mkdir -p / -
在
k8s-m1需要安裝CFSSL工具,這將會用來建立 TLS Certificates。1
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建立集群CA keys 與Certificates
在這個部分,將需要產生多個元件的Certificates,這包含Etcd、Kubernetes 元件等,並且每個集群都會有一個根數位憑證認證機構(Root Certificate Authority)被用在認證API Server 與Kubelet 端的憑證。
- PS這邊要注意CA JSON檔的
CN(Common Name)與O(Organization)等內容是會影響Kubernetes元件認證的。
Etcd
首先在k8s-m1建立/etc/etcd/ssl文件夾,然后進入目錄完成以下操作。
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下載ca-config.json與etcd-ca-csr.json文件,並從CSR json產生CA keys與Certificate:
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下載etcd-csr.json文件,並產生Etcd證書:
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$ wget "${PKI_URL}/etcd-csr.json" |
-hostname需修改成所有masters 節點。
完成后刪除不必要文件:
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$ rm -rf *.json *.csr |
確認/etc/etcd/ssl有以下文件:
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$ ls /etc/etcd/ssl |
復制相關文件至其他Etcd節點,這邊為所有master節點:
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$ for NODE in k8s-m2 k8s-m3; do |
Kubernetes
在k8s-m1建立pki文件夾,然后進入目錄完成以下章節操作。
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下載ca-config.json與ca-csr.json文件,並產生CA憑證:
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API Server Certificate
下載apiserver-csr.json文件,並產生kube-apiserver憑證:
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$ wget "${PKI_URL}/apiserver-csr.json" |
- 這邊
-hostname的10.96.0.1是Cluster IP的Kubernetes端點;192.16.35.10為虛擬IP 位址(VIP);kubernetes.default為Kubernets DN。
Front Proxy Certificate
下載front-proxy-ca-csr.json文件,並產生Front Proxy CA金鑰,Front Proxy主要是用在API aggregator上:
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下載front-proxy-client-csr.json檔案,並產生front-proxy-client證書:
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$ wget "${PKI_URL}/front-proxy-client-csr.json" |
Admin Certificate
下載admin-csr.json文件,並產生admin certificate憑證:
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$ wget "${PKI_URL}/admin-csr.json" |
接着通過以下指令產生名稱為admin.conf的kubeconfig文件:
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# admin set cluster |
Controller Manager Certificate
下載manager-csr.json檔案,並產生kube-controller-manager certificate憑證:
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$ wget "${PKI_URL}/manager-csr.json" |
接着通過以下指令產生名稱為controller-manager.conf的kubeconfig文件:
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# controller-manager set cluster |
Scheduler Certificate
下載scheduler-csr.json文件,並產生kube-scheduler certificate憑證:
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$ wget "${PKI_URL}/scheduler-csr.json" |
接着通過以下指令產生名稱為scheduler.conf的kubeconfig文件:
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# scheduler set cluster |
Master Kubelet Certificate
接着在k8s-m1下載kubelet-csr.json檔案,並產生憑證:
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$ wget "${PKI_URL}/kubelet-csr.json" |
- 這邊需要依據節點修改
-hostname與$NODE。
完成后復制kubelet憑證至其他master節點:
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$ for NODE in k8s-m2 k8s-m3; do |
接着在k8s-m1執行以下指令產生名稱為kubelet.conf的kubeconfig文件:
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$ for NODE in k8s-m1 k8s-m2 k8s-m3; do |
Service Account Key
Service account 不是通過CA 進行認證,因此不要通過CA 來做Service account key 的檢查,這邊建立一組Private 與Public 密鑰提供給Service account key 使用:
在k8s-m1執行以下指令
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$ openssl genrsa -out sa.key 2048 |
刪除不必要文件
所有資訊准備完成后,就可以將一些不必要文件刪除:
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$ rm -rf *.json *.csr scheduler*.pem controller-manager*.pem admin*.pem kubelet*.pem |
復制文件至其他節點
復制憑證文件至其他master節點:
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$ for NODE in k8s-m2 k8s-m3; do |
復制Kubernetes config文件至其他master節點:
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$ for NODE in k8s-m2 k8s-m3; do |
Kubernetes Masters
本部分將說明如何建立與設定Kubernetes Master 角色,過程中會部署以下元件:
- kube-apiserver:提供REST APIs,包含授權、認證與狀態儲存等。
- kube-controller-manager:負責維護集群的狀態,如自動擴展,滾動更新等。
- kube-scheduler:負責資源排程,依據預定的排程策略將Pod分配到對應節點上。
- Etcd:儲存集群所有狀態的Key/Value儲存系統。
- HAProxy:提供負載平衡器。
- Keepalived:提供虛擬網路位址(VIP)。
部署與設定
首先在所有master節點下載部署元件的YAML文件,這邊不采用二進制執行檔與Systemd來管理這些元件,全部采用Static Pod來達成。這邊將檔案下載至/etc/kubernetes/manifests目錄:
(友情提醒鏡像需要工具才能pull
沒有工具請把鏡像的gcr.io/google_containers和k8s.gcr.io部分換成mirrorgooglecontainers
例如
gcr.io/google_containers/kube-apiserver-amd64 改成
mirrorgooglecontainers/kube-scheduler-amd64
keepalived里的interface網卡名改為各自宿主機的網卡名
后續的所有文件里的鏡像名同理(沒有越牆工具就這樣做)
)
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$ export CORE_URL="https://kairen.github.io/files/manual-v1.10/master" |
- 若IP與教學設定不同的話,請記得修改YAML文件,keepalived.yml里記得把interface改成宿主機的網卡名。
- kube-apiserver中的·NodeRestriction·請參考Using Node Authorization。
產生一個用來加密Etcd 的Key:
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$ head -c 32 /dev/urandom | base64 |
- 注意每台master節點需要用一樣的Key。
然后在每台master機器的/etc/kubernetes/目錄下,使用上面的key配合下面命令來建立encryption.yml的加密YAML文件:
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$ cat <<EOF > /etc/kubernetes/encryption.yml |
- Etcd資料加密可參考這篇Encrypting data at rest。
然后在每台master機器/etc/kubernetes/目錄下,建立audit-policy.yml的進階稽核策略YAML文件:
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$ cat <<EOF > /etc/kubernetes/audit-policy.yml |
- Audit Policy請參考這篇Auditing。
每台master機器下載haproxy.cfg檔案來提供給HAProxy容器使用:
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$ mkdir -p /etc/haproxy/ |
- 若與本教學IP 不同的話,請記得修改設定檔。
每台master機器下載kubelet.service相關文件來管理kubelet:
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$ mkdir -p /etc/systemd/system/kubelet.service.d |
- 若cluster dns或domain有改變的話,需要修改10-kubelet.conf。
最后每台master機器建立var 存放資訊,然后啟動kubelet 服務:
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$ mkdir -p /var/lib/kubelet /var/log/kubernetes /var/lib/etcd |
完成后會需要一段時間來下載映像檔與啟動元件,可以利用該指令來監看:
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$ watch netstat -ntlp |
- 此處需要等待時間來拉取鏡像,需要耐心等待
- 若看到以上資訊表示服務正常啟動,若發生問題可以用
docker指令來查看。- 若看到關鍵的幾個管理組件容器退出的話就說明操作錯誤
上面會去拉取鏡像,需要一段時間,具體好沒好可以下面的操作來看狀態對不對
驗證集群
完成后,在任意一台master節點復制admin kubeconfig文件,並通過簡單指令驗證:
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$ cp /etc/kubernetes/admin.conf ~/.kube/config |
接着確認服務能夠執行logs 等指令:
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$ kubectl -n kube-system logs -f kube-scheduler-k8s-m2 |
- 這邊會發現出現403 Forbidden問題,這是因為
kube-apiserveruser並沒有nodes的資源存取權限,屬於正常。
后面kubectl的命令不需要每個master都執行了,任意一台master執行就行了
kubectl可以從url讀取內容來創建內容里的資源對象,也可以本地文件讀取
后面kubectl命令結尾的yaml文件記得先下載下來改下里面的鏡像倉庫部分gcr.io/google_containers和k8s.gcr.io部分換成mirrorgooglecontainers,還有里面的apiserver ip啥的
然后-f后面指定文件路徑即可
上面建議后面kubectl命令部分同理,不在多說廢話
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$ kubectl apply -f "${CORE_URL}/apiserver-to-kubelet-rbac.yml.conf" |
設定master節點允許Taint:
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$ kubectl taint nodes node-role.kubernetes.io/master="":NoSchedule --all |
建立TLS Bootstrapping RBAC 與Secret
由於本次安裝啟用了TLS認證,因此每個節點的kubelet都必須使用kube-apiserver的CA的憑證后,才能與kube-apiserver進行溝通,而該過程需要手動針對每台節點單獨簽署憑證是一件繁瑣的事情,且一旦節點增加會延伸出管理不易問題;而TLS bootstrapping目標就是解決該問題,通過讓kubelet先使用一個預定低權限使用者連接到kube-apiserver,然后在對kube-apiserver申請憑證簽署,當授權Token一致時,Node節點的kubelet憑證將由kube-apiserver動態簽署提供。具體作法可以參考TLS Bootstrapping與Authenticating with Bootstrap Tokens。
首先在k8s-m1建立一個變數來產生BOOTSTRAP_TOKEN,並建立bootstrap-kubelet.conf的Kubernetes config文件:
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$ cd /etc/kubernetes/pki |
- 若想要用手動簽署憑證來進行授權的話,可以參考Certificate。
接着在k8s-m1建立TLS bootstrap secret來提供自動簽證使用:
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$ cat <<EOF | kubectl create -f - |
在k8s-m1建立 TLS Bootstrap Autoapprove RBAC:
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$ kubectl apply -f "${CORE_URL}/kubelet-bootstrap-rbac.yml.conf" |
Kubernetes Nodes
本部分將說明如何建立與設定Kubernetes Node 角色,Node 是主要執行容器實例(Pod)的工作節點。
在開始部署前,先在k8-m1將需要用到的文件復制到所有node節點上:
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$ cd /etc/kubernetes/pki |
部署與設定
在每台node節點下載kubelet.service相關文件來管理kubelet:
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- 若
cluster dns或domain有改變的話,需要修改10-kubelet.conf。
最后每台node節點建立var 存放資訊,然后啟動kubelet 服務:
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$ mkdir -p /var/lib/kubelet /var/log/kubernetes |
驗證集群
完成后,在任意一台master節點並通過簡單指令驗證:
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$ kubectl get csr |
Kubernetes Core Addons部署
當完成上面所有步驟后,接着需要部署一些插件,其中如Kubernetes DNS與Kubernetes Proxy等這種Addons是非常重要的。
Kubernetes Proxy
Kube-proxy是實現Service的關鍵插件,kube-proxy會在每台節點上執行,然后監聽API Server的Service與Endpoint資源物件的改變,然后來依據變化執行iptables來實現網路的轉發。這邊我們會需要建議一個DaemonSet來執行,並且建立一些需要的Certificates。
在k8s-m1下載kube-proxy.yml來建立Kubernetes Proxy Addon:
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$ kubectl apply -f "https://kairen.github.io/files/manual-v1.10/addon/kube-proxy.yml.conf" |
Kubernetes DNS
Kube DNS是Kubernetes集群內部Pod之間互相溝通的重要Addon,它允許Pod可以通過Domain Name方式來連接Service,其主要由Kube DNS與Sky DNS組合而成,通過Kube DNS監聽Service與Endpoint變化,來提供給Sky DNS資訊,已更新解析位址。
在k8s-m1下載kube-dns.yml來建立Kubernetes Proxy Addon:
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$ kubectl apply -f "https://kairen.github.io/files/manual-v1.10/addon/kube-dns.yml.conf" |
這邊會發現處於Pending狀態,是由於Kubernetes Pod Network還未建立完成,因此所有節點會處於NotReady狀態,而造成Pod無法被排程分配到指定節點上啟動,由於為了解決該問題,下節將說明如何建立Pod Network。
Calico Network 安裝與設定
Calico 是一款純3層的資料中心網路方案(不需要Overlay 網路),Calico 好處是它整合了各種雲原生平台,且Calico 在每一個節點利用Linux Kernel 實現高效的vRouter 來負責資料的轉發,而當資料中心復雜度增加時,可以用BGP route reflector 來達成。
- 本次不采用手動方式來建立Calico網路,若想了解可以參考Integration Guide。
在k8s-m1下載calico.yaml來建立Calico Network:(yaml里的interface網卡名記得改成和宿主機網卡名一致)
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$ kubectl apply -f "https://kairen.github.io/files/manual-v1.10/network/calico.yml.conf" |
- 這邊若節點IP與網卡不同的話,請修改calico.yml文件。
在k8s-m1下載Calico CLI來查看Calico nodes:
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$ wget https://github.com/projectcalico/calicoctl/releases/download/v3.1.0/calicoctl -O /usr/local/bin/calicoctl |
查看pending 的pod 是否已執行:
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$ kubectl -n kube-system get po -l k8s-app=kube-dns |
Gubernets Extra Addons部署
本節說明如何部署一些官方常用的Addons,如Dashboard、Heapster 等。
Dashboard
Dashboard是Kubernetes社區官方開發的儀表板,有了儀表板后管理者就能夠通過Web-based方式來管理Kubernetes集群,除了提升管理方便,也讓資源視覺化,讓人更直覺看見系統資訊的呈現結果。
在k8s-m1通過kubectl來建立kubernetes dashboard即可:
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$ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/master/src/deploy/recommended/kubernetes-dashboard.yaml |
這邊會額外建立一個名稱為open-api Cluster Role Binding,這僅作為方便測試時使用,在一般情況下不要開啟,不然就會直接被存取所有API:
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$ cat <<EOF | kubectl create -f - |
- 注意!管理者可以針對特定使用者來開放API 存取權限,但這邊方便使用直接綁在cluster-admin cluster role。
完成后,就可以通過瀏覽器存取Dashboard https://192.16.35.10:6443/api/v1/namespaces/kube-system/services/https:kubernetes-dashboard:/proxy/。
在 1.7 版本以後的 Dashboard 將不再提供所有權限,因此需要建立一個 service account 來綁定 cluster-admin role:
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$ kubectl -n kube-system create sa dashboard |
- 復制
token,然后貼到Kubernetes dashboard。注意這邊一般來說要針對不同User開啟特定存取權限。

Heapster
Heapster是Kubernetes社區維護的容器集群監控與效能分析工具。Heapster會從Kubernetes apiserver取得所有Node資訊,然后再通過這些Node來取得kubelet上的資料,最后再將所有收集到資料送到Heapster的后台儲存InfluxDB,最后利用Grafana來抓取InfluxDB的資料源來進行視覺化。
在k8s-m1通過kubectl來建立kubernetes monitor即可:
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$ kubectl apply -f "https://kairen.github.io/files/manual-v1.10/addon/kube-monitor.yml.conf" |
完成后,就可以通過瀏覽器存取Grafana Dashboard https://192.16.35.10:6443/api/v1/namespaces/kube-system/services/monitoring-grafana/proxy/。

Ingress
Ingress是利用Nginx或HAProxy等負載平衡器來暴露集群內服務的元件,Ingress主要通過設定Ingress規格來定義Domain Name映射Kubernetes內部Service,這種方式可以避免掉使用過多的NodePort問題。
在k8s-m1通過kubectl來建立Ingress Controller即可:
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$ kubectl create ns ingress-nginx |
- 這里也可以選擇Traefik 的Ingress Controller。
測試Ingress 功能
這邊先建立一個Nginx HTTP server Deployment 與Service:
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$ kubectl run nginx-dp --image nginx --port 80 |
通過curl 來進行測試:
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$ curl 192.16.35.10 -H 'Host: test.nginx.com' |
Helm Tiller Server
Helm是Kubernetes Chart的管理工具,Kubernetes Chart是一套預先組態的Kubernetes資源套件。其中Tiller Server主要負責接收來至Client的指令,並通過kube-apiserver與Kubernetes集群做溝通,根據Chart定義的內容,來產生與管理各種對應API物件的Kubernetes部署文件(又稱為Release)。
首先在k8s-m1安裝Helm tool:
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另外在所有node機器安裝 socat:
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$ sudo apt-get install -y socat |
接着初始化 Helm(這邊會安裝 Tiller Server):
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$ kubectl -n kube-system create sa tiller |
測試Helm 功能
這邊部署簡單Jenkins 來進行功能測試:
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$ helm install --name demo --set Persistence.Enabled=false stable/jenkins |
完成后,就可以通過瀏覽器存取Jenkins Web http://192.16.35.10:31161。

測試完成后,即可刪除:
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$ helm ls |
更多Helm Apps可以到Kubeapps Hub尋找。
測試集群
SSH進入k8s-m1節點,然后關閉該節點:
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接着進入到k8s-m2節點,通過kubectl來檢查集群是否能夠正常執行:
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# 先檢查 etcd 狀態,可以發現 etcd-0 因為關機而中斷 |
