部署一套完整的企業級K8s集群
一、前置知識點
1.1 生產環境部署K8s集群的兩種方式
• kubeadm
Kubeadm是一個K8s部署工具，提供kubeadm init和kubeadm join，用於快速部署Kubernetes集群。
• 二進制包
從github下載發行版的二進制包，手動部署每個組件，組成Kubernetes集群。
小結：Kubeadm降低部署門檻，但屏蔽了很多細節，遇到問題很難排查。如果想更容易可控，推薦使用二進制包部署Kubernetes集群，雖然手動部署麻煩點，期間可以學習很多工作原理，也利於后期維護。
1.2 准備環境
服務器要求：
• 建議最小硬件配置：2核CPU、2G內存、30G硬盤
• 服務器最好可以訪問外網，會有從網上拉取鏡像需求，如果服務器不能上網，需要提前下載對應鏡像並導入節點
軟件環境：
| 軟件 |
版本 |
| 操作系統 |
CentOS7.x_x64 （mini） |
| 容器引擎 |
Docker CE 19 |
| Kubernetes |
Kubernetes v1.20 |
服務器整體規划：
| 角色 |
IP |
組件 |
| k8s-master1 |
192.168.31.71 |
kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler，kubelet，kube-proxy，docker，etcd， nginx，keepalived |
| k8s-master2 |
172.29.26.165 |
kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler，kubelet，kube-proxy，docker， nginx，keepalived |
| k8s-node1 |
192.168.31.72 |
kubelet，kube-proxy，docker，etcd |
| k8s-node2 |
192.168.31.73 |
kubelet，kube-proxy，docker，etcd |
| 負載均衡器IP |
192.168.31.88 (VIP) |
|
須知：考慮到有些朋友電腦配置較低，一次性開四台機器會跑不動，所以搭建這套K8s高可用集群分兩部分實施，先部署一套單Master架構（3台），再擴容為多Master架構（4台或6台），順便再熟悉下Master擴容流程。
單Master架構圖：
單Master服務器規划：
| 角色 |
IP |
組件 |
| k8s-master |
172.29.26.164 |
kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler，etcd |
| k8s-node1 |
172.29.26.163 |
kubelet，kube-proxy，docker，etcd |
| k8s-node2 |
172.29.26.160 |
kubelet，kube-proxy，docker，etcd |
1.3 操作系統初始化配置
# 關閉防火牆
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
# 關閉selinux
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config # 永久
setenforce 0 # 臨時
# 關閉swap
swapoff -a # 臨時
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab # 永久
# 根據規划設置主機名
hostnamectl set-hostname <hostname>
# 在master添加hosts
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.31.71 k8s-master1
192.168.31.72 k8s-node1
192.168.31.73 k8s-node2
EOF
# 將橋接的IPv4流量傳遞到iptables的鏈
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
modprobe br_netfilter Debian無法生效執行
sysctl --system # 生效
# 時間同步
yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com
二、部署Etcd集群
Etcd 是一個分布式鍵值存儲系統，Kubernetes使用Etcd進行數據存儲，所以先准備一個Etcd數據庫，為解決Etcd單點故障，應采用集群方式部署，這里使用3台組建集群，可容忍1台機器故障，當然，你也可以使用5台組建集群，可容忍2台機器故障。
| 節點名稱 |
IP |
| etcd-1 |
172.29.26.164 |
| etcd-2 |
172.29.26.163 |
| etcd-3 |
172.29.26.160 |
注：為了節省機器，這里與K8s節點機器復用。也可以獨立於k8s集群之外部署，只要apiserver能連接到就行。
2.1 准備cfssl證書生成工具
cfssl是一個開源的證書管理工具，使用json文件生成證書，相比openssl更方便使用。
找任意一台服務器操作，這里用Master節點。
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證書
1. 自簽證書頒發機構（CA）
創建工作目錄：
mkdir -p ~/TLS/{etcd,k8s}
cd ~/TLS/etcd
自簽CA：
cat > ca-config.json << EOF
{
"signing": {
"default": {
"expiry": "87600h"
},
"profiles": {
"www": {
"expiry": "87600h",
"usages": [
"signing",
"key encipherment",
"server auth",
"client auth"
]
}
}
}
}
EOF
cat > ca-csr.json << EOF
{
"CN": "etcd CA",
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"L": "Beijing",
"ST": "Beijing"
}
]
}
EOF
生成證書：
cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -
會生成ca.pem和ca-key.pem文件。
2. 使用自簽CA簽發Etcd HTTPS證書
創建證書申請文件：
cat > etcd-csr.json << EOF
{
"CN": "etcd",
"hosts": [
"172.29.26.164",
"172.29.26.163",
"172.29.26.160"
],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"L": "BeiJing",
"ST": "BeiJing"
}
]
}
EOF
注：上述文件hosts字段中IP為所有etcd節點的集群內部通信IP，一個都不能少！為了方便后期擴容可以多寫幾個預留的IP。
生成證書：
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=www etcd-csr.json | cfssljson -bare etcd
會生成etcd.pem和etcd-key.pem文件。
2.3 從Github下載二進制文件
下載地址：https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.4.13/etcd-v3.4.13-linux-amd64.tar.gz
2.4 部署Etcd集群
以下在節點1上操作，為簡化操作，待會將節點1生成的所有文件拷貝到節點2和節點3.
1. 創建工作目錄並解壓二進制包
mkdir /opt/etcd/{bin,cfg,ssl} -p
tar zxvf etcd-v3.4.13-linux-amd64.tar.gz
cp etcd-v3.4.13-linux-amd64/{etcd,etcdctl} /opt/etcd/bin/
cp etcd-v3.4.13-linux-amd64/{etcd,etcdctl} /usr/local/bin/
2. 創建etcd配置文件
cat > /opt/etcd/cfg/etcd.conf << EOF
#[Member]
ETCD_NAME="etcd1"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://172.29.26.164:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://172.29.26.164:2379"
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://172.29.26.164:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://172.29.26.164:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd1=https://172.29.26.164:2380,etcd2=https://172.29.26.163:2380,etcd3=https://172.29.26.160:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
EOF
• ETCD_NAME：節點名稱，集群中唯一
• ETCD_DATA_DIR：數據目錄
• ETCD_LISTEN_PEER_URLS：集群通信監聽地址
• ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS：客戶端訪問監聽地址
• ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEERURLS：集群通告地址
• ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS：客戶端通告地址
• ETCD_INITIAL_CLUSTER：集群節點地址
• ETCD_INITIALCLUSTER_TOKEN：集群Token
• ETCD_INITIALCLUSTER_STATE：加入集群的當前狀態，new是新集群，existing表示加入已有集群
3. 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/etcd.pem \
--key-file=/opt/etcd/ssl/etcd-key.pem \
--peer-cert-file=/opt/etcd/ssl/etcd.pem \
--peer-key-file=/opt/etcd/ssl/etcd-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
4. 拷貝剛才生成的證書
把剛才生成的證書拷貝到配置文件中的路徑：
cp ~/TLS/etcd/ca*pem ~/TLS/etcd/etcd*pem /opt/etcd/ssl/
5. 啟動並設置開機啟動
systemctl daemon-reload
systemctl start etcd
systemctl enable etcd
6. 將上面節點1所有生成的文件拷貝到節點2和節點3
scp -r /opt/etcd/ root@172.29.26.163:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@172.29.26.163:/usr/lib/systemd/system/
scp -r /opt/etcd/ root@172.29.26.160:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@172.29.26.160:/usr/lib/systemd/system/
然后在節點2和節點3分別修改etcd.conf配置文件中的節點名稱和當前服務器IP：
vim /opt/etcd/cfg/etcd.conf
#[Member]
ETCD_NAME="etcd2"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://172.29.26.163:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://172.29.26.163:2379"
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://172.29.26.163:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://172.29.26.163:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd1=https://172.29.26.164:2380,etcd2=https://172.29.26.163:2380,etcd3=https://172.29.26.160:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="existing"
最后啟動etcd並設置開機啟動，同上。
systemctl daemon-reload
systemctl start etcd
systemctl enable etcd
7. 查看集群狀態
ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/etcd.pem --key=/opt/etcd/ssl/etcd-key.pem --endpoints="https://172.29.26.164:2379,https://172.29.26.163:2379,https://172.29.26.160:2379" endpoint health --write-out=table
+----------------------------+--------+-------------+-------+
| ENDPOINT | HEALTH | TOOK | ERROR |
+----------------------------+--------+-------------+-------+
| https://192.168.31.71:2379 | true | 10.301506ms | |
| https://192.168.31.73:2379 | true | 12.87467ms | |
| https://192.168.31.72:2379 | true | 13.225954ms | |
+----------------------------+--------+-------------+-------+
如果輸出上面信息，就說明集群部署成功。
如果有問題第一步先看日志：/var/log/message 或 journalctl -u etcd
三、安裝Docker
這里使用Docker作為容器引擎，也可以換成別的，例如containerd
下載地址：https://download.docker.com/linux/static/stable/x86_64/docker-19.03.9.tgz
以下在所有節點操作。這里采用二進制安裝，用yum安裝也一樣。
3.1 解壓二進制包
tar zxvf docker-19.03.9.tgz
cp docker/* /usr/bin
3.2 systemd管理docker
cat > /usr/lib/systemd/system/docker.service << EOF
[Unit]
Description=Docker Application Container Engine
Documentation=https://docs.docker.com
After=network-online.target firewalld.service
Wants=network-online.target
[Service]
Type=notify
ExecStart=/usr/bin/dockerd
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
LimitNOFILE=infinity
LimitNPROC=infinity
LimitCORE=infinity
TimeoutStartSec=0
Delegate=yes
KillMode=process
Restart=on-failure
StartLimitBurst=3
StartLimitInterval=60s
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF
3.3 創建配置文件
mkdir -p /etc/docker
cat > /etc/docker/daemon.json << EOF
{
"registry-mirrors": ["https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
• registry-mirrors 阿里雲鏡像加速器
3.4 啟動並設置開機啟動
systemctl daemon-reload
systemctl start docker
systemctl enable docker
四、部署Master Node
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4.1 生成kube-apiserver證書
1. 自簽證書頒發機構（CA）
cd ~/TLS/k8s
cat > ca-config.json << EOF
{
"signing": {
"default": {
"expiry": "87600h"
},
"profiles": {
"kubernetes": {
"expiry": "87600h",
"usages": [
"signing",
"key encipherment",
"server auth",
"client auth"
]
}
}
}
}
EOF
cat > ca-csr.json << EOF
{
"CN": "kubernetes",
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"L": "Beijing",
"ST": "Beijing",
"O": "k8s",
"OU": "System"
}
]
}
EOF
生成證書：
cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -
會生成ca.pem和ca-key.pem文件。
2. 使用自簽CA簽發kube-apiserver HTTPS證書
創建證書申請文件：
cat > server-csr.json << EOF
{
"CN": "kubernetes",
"hosts": [
"10.0.0.1",
"127.0.0.1",
"172.29.26.164",
"172.29.26.163",
"172.29.26.160",
"172.29.26.197",
"172.29.26.166",
"172.29.26.165",
"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
注：上述文件hosts字段中IP為所有Master/LB/VIP IP，一個都不能少！為了方便后期擴容可以多寫幾個預留的IP。
生成證書：
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes server-csr.json | cfssljson -bare server
會生成server.pem和server-key.pem文件。
4.2 從Github下載二進制文件
下載地址： https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/CHANGELOG/CHANGELOG-1.20.md
注：打開鏈接你會發現里面有很多包，下載一個server包就夠了，包含了Master和Worker Node二進制文件。
4.3 解壓二進制包
mkdir /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs} -p
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/
4.4 部署kube-apiserver
1. 創建配置文件
cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf << EOF
KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--etcd-servers=https://172.29.26.164:2379,https://172.29.26.163:2379,https://172.29.26.160:2379 \\
--bind-address=172.29.26.164 \\
--secure-port=6443 \\
--advertise-address=172.29.26.164 \\
--allow-privileged=true \\
--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/16 \\
--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 \\
--service-account-issuer=api \\
--service-account-signing-key-file=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \\
--etcd-cafile=/opt/etcd/ssl/ca.pem \\
--etcd-certfile=/opt/etcd/ssl/etcd.pem \\
--etcd-keyfile=/opt/etcd/ssl/etcd-key.pem \\
--requestheader-client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--proxy-client-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/server.pem \\
--proxy-client-key-file=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \\
--requestheader-allowed-names=kubernetes \\
--requestheader-extra-headers-prefix=X-Remote-Extra- \\
--requestheader-group-headers=X-Remote-Group \\
--requestheader-username-headers=X-Remote-User \\
--enable-aggregator-routing=true \\
--audit-log-maxage=30 \\
--audit-log-maxbackup=3 \\
--audit-log-maxsize=100 \\
--audit-log-path=/opt/kubernetes/logs/k8s-audit.log"
EOF
注：上面兩個\ \ 第一個是轉義符，第二個是換行符，使用轉義符是為了使用EOF保留換行符。
• --logtostderr：啟用日志
• ---v：日志等級
• --log-dir：日志目錄
• --etcd-servers：etcd集群地址
• --bind-address：監聽地址
• --secure-port：https安全端口
• --advertise-address：集群通告地址
• --allow-privileged：啟用授權
• --service-cluster-ip-range：Service虛擬IP地址段
• --enable-admission-plugins：准入控制模塊
• --authorization-mode：認證授權，啟用RBAC授權和節點自管理
• --enable-bootstrap-token-auth：啟用TLS bootstrap機制
• --token-auth-file：bootstrap token文件
• --service-node-port-range：Service nodeport類型默認分配端口范圍
• --kubelet-client-xxx：apiserver訪問kubelet客戶端證書
• --tls-xxx-file：apiserver https證書
• 1.20版本必須加的參數：--service-account-issuer，--service-account-signing-key-file
• --etcd-xxxfile：連接Etcd集群證書
• --audit-log-xxx：審計日志
• 啟動聚合層相關配置：--requestheader-client-ca-file，--proxy-client-cert-file，--proxy-client-key-file，--requestheader-allowed-names，--requestheader-extra-headers-prefix，--requestheader-group-headers，--requestheader-username-headers，--enable-aggregator-routing
2. 拷貝剛才生成的證書
把剛才生成的證書拷貝到配置文件中的路徑：
cp ~/TLS/k8s/ca*pem ~/TLS/k8s/server*pem /opt/kubernetes/ssl/
3. 啟用 TLS Bootstrapping 機制
TLS Bootstraping：Master apiserver啟用TLS認證后，Node節點kubelet和kube-proxy要與kube-apiserver進行通信，必須使用CA簽發的有效證書才可以，當Node節點很多時，這種客戶端證書頒發需要大量工作，同樣也會增加集群擴展復雜度。為了簡化流程，Kubernetes引入了TLS bootstraping機制來自動頒發客戶端證書，kubelet會以一個低權限用戶自動向apiserver申請證書，kubelet的證書由apiserver動態簽署。所以強烈建議在Node上使用這種方式，目前主要用於kubelet，kube-proxy還是由我們統一頒發一個證書。
TLS bootstraping 工作流程：
創建上述配置文件中token文件：
cat > /opt/kubernetes/cfg/token.csv << EOF
c47ffb939f5ca36231d9e3121a252940,kubelet-bootstrap,10001,"system:kubelet-bootstrap"
EOF
格式：token，用戶名，UID，用戶組
token也可自行生成替換：
head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' '
4. systemd管理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
5. 啟動並設置開機啟動
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-apiserver
systemctl enable kube-apiserver
4.5 部署kube-controller-manager
1. 創建配置文件
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 \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig \\
--bind-address=127.0.0.1 \\
--allocate-node-cidrs=true \\
--cluster-cidr=10.0.0.0/16 \\
--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/16 \\
--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 \\
--cluster-signing-duration=87600h0m0s"
EOF
• --kubeconfig：連接apiserver配置文件
• --leader-elect：當該組件啟動多個時，自動選舉（HA）
• --cluster-signing-cert-file/--cluster-signing-key-file：自動為kubelet頒發證書的CA，與apiserver保持一致
2. 生成kubeconfig文件
生成kube-controller-manager證書：
# 切換工作目錄
cd ~/TLS/k8s
# 創建證書請求文件
cat > kube-controller-manager-csr.json << EOF
{
"CN": "system:kube-controller-manager",
"hosts": [
"10.0.0.1",
"127.0.0.1",
"172.29.26.197",
"172.29.26.166",
"172.29.26.165",
"172.29.26.164",
"172.29.26.163",
"172.29.26.160",
"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": "system:masters",
"OU": "System"
}
]
}
EOF
# 生成證書
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-controller-manager-csr.json | cfssljson -bare kube-controller-manager
生成kubeconfig文件（以下是shell命令，直接在終端執行）：
KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://172.29.26.164:6443"
kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials kube-controller-manager \
--client-certificate=./kube-controller-manager.pem \
--client-key=./kube-controller-manager-key.pem \
--embed-certs=true \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \
--cluster=kubernetes \
--user=kube-controller-manager \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
3. systemd管理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. 啟動並設置開機啟動
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-controller-manager
systemctl enable kube-controller-manager
4.6 部署kube-scheduler
1. 創建配置文件
cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.conf << EOF
KUBE_SCHEDULER_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--leader-elect \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig \\
--bind-address=127.0.0.1"
EOF
• --kubeconfig：連接apiserver配置文件
• --leader-elect：當該組件啟動多個時，自動選舉（HA）
2. 生成kubeconfig文件
生成kube-scheduler證書：
# 切換工作目錄
cd ~/TLS/k8s
# 創建證書請求文件
cat > kube-scheduler-csr.json << EOF
{
"CN": "system:kube-scheduler",
"hosts": [
"10.0.0.1",
"127.0.0.1",
"172.29.26.197",
"172.29.26.166",
"172.29.26.165",
"172.29.26.164",
"172.29.26.163",
"172.29.26.160",
"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": "system:masters",
"OU": "System"
}
]
}
EOF
# 生成證書
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-scheduler-csr.json | cfssljson -bare kube-scheduler
生成kubeconfig文件（以下是shell命令，直接在終端執行）：
KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://172.29.26.164:6443"
kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials kube-scheduler \
--client-certificate=./kube-scheduler.pem \
--client-key=./kube-scheduler-key.pem \
--embed-certs=true \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \
--cluster=kubernetes \
--user=kube-scheduler \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
3. systemd管理scheduler
cat > /usr/lib/systemd/system/kube-scheduler.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Scheduler
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-scheduler \$KUBE_SCHEDULER_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF
4. 啟動並設置開機啟動
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-scheduler
systemctl enable kube-scheduler
5. 查看集群狀態
生成kubectl連接集群的證書：
cat > admin-csr.json <<EOF
{
"CN": "admin",
"hosts": [
"10.0.0.1",
"127.0.0.1",
"172.29.26.197",
"172.29.26.166",
"172.29.26.165",
"172.29.26.164",
"172.29.26.163",
"172.29.26.160",
"kubernetes",
"kubernetes.default",
"kubernetes.default.svc",
"kubernetes.default.svc.cluster",
"kubernetes.default.svc.cluster.local"
],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"L": "BeiJing",
"ST": "BeiJing",
"O": "system:masters",
"OU": "System"
}
]
}
EOF
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes admin-csr.json | cfssljson -bare admin
生成kubeconfig文件：
mkdir /root/.kube
KUBE_CONFIG="/root/.kube/config"
KUBE_APISERVER="https://172.29.26.164:6443"
kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials cluster-admin \
--client-certificate=./admin.pem \
--client-key=./admin-key.pem \
--embed-certs=true \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \
--cluster=kubernetes \
--user=cluster-admin \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
通過kubectl工具查看當前集群組件狀態：
kubectl get cs
NAME STATUS MESSAGE ERROR
scheduler Healthy ok
controller-manager Healthy ok
etcd-2 Healthy {"health":"true"}
etcd-1 Healthy {"health":"true"}
etcd-0 Healthy {"health":"true"}
如上輸出說明Master節點組件運行正常。
6. 授權kubelet-bootstrap用戶允許請求證書
kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap \
--clusterrole=system:node-bootstrapper \
--user=kubelet-bootstrap
五、部署Worker Node
如果你在學習中遇到問題或者文檔有誤可聯系阿良~ 微信: xyz12366699
下面還是在Master Node上操作，即同時作為Worker Node
5.1 創建工作目錄並拷貝二進制文件
在所有worker node創建工作目錄：
mkdir /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}
從master節點拷貝：
cd kubernetes/server/bin
cp kubelet kube-proxy /opt/kubernetes/bin # 本地拷貝
5.2 部署kubelet
1. 創建配置文件
cat > /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf << EOF
KUBELET_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--hostname-override=k8s-master1 \\
--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=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google-containers/pause-amd64:3.0"
EOF
• --hostname-override：顯示名稱，集群中唯一
• --network-plugin：啟用CNI
• --kubeconfig：空路徑，會自動生成，后面用於連接apiserver
• --bootstrap-kubeconfig：首次啟動向apiserver申請證書
• --config：配置參數文件
• --cert-dir：kubelet證書生成目錄
• --pod-infra-container-image：管理Pod網絡容器的鏡像
2. 配置參數文件
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: false
webhook:
cacheTTL: 2m0s
enabled: true
x509:
clientCAFile: /opt/kubernetes/ssl/ca.pem
authorization:
mode: Webhook
webhook:
cacheAuthorizedTTL: 5m0s
cacheUnauthorizedTTL: 30s
evictionHard:
imagefs.available: 15%
memory.available: 100Mi
nodefs.available: 10%
nodefs.inodesFree: 5%
maxOpenFiles: 1000000
maxPods: 110
EOF
3. 生成kubelet初次加入集群引導kubeconfig文件
KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://172.29.26.164:6443" # apiserver IP:PORT
TOKEN="c47ffb939f5ca36231d9e3121a252940" # 與token.csv里保持一致
# 生成 kubelet bootstrap kubeconfig 配置文件
kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials "kubelet-bootstrap" \
--token=${TOKEN} \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \
--cluster=kubernetes \
--user="kubelet-bootstrap" \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
4. systemd管理kubelet
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. 啟動並設置開機啟動
systemctl daemon-reload
systemctl start kubelet
systemctl enable kubelet
5.3 批准kubelet證書申請並加入集群
# 查看kubelet證書請求
kubectl get csr
NAME AGE SIGNERNAME REQUESTOR CONDITION
node-csr-uCEGPOIiDdlLODKts8J658HrFq9CZ--K6M4G7bjhk8A 6m3s kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Pending
# 批准申請
kubectl certificate approve node-csr-uCEGPOIiDdlLODKts8J658HrFq9CZ--K6M4G7bjhk8A
# 查看節點
kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
k8s-master1 NotReady <none> 7s v1.18.3
注：由於網絡插件還沒有部署，節點會沒有准備就緒 NotReady
5.4 部署kube-proxy
1. 創建配置文件
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
2. 配置參數文件
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-master1
clusterCIDR: 10.0.0.0/16
EOF
3. 生成kube-proxy.kubeconfig文件
生成kube-proxy證書：
# 切換工作目錄
cd ~/TLS/k8s
# 創建證書請求文件
cat > kube-proxy-csr.json << EOF
{
"CN": "system:kube-proxy",
"hosts": [
"10.0.0.1",
"127.0.0.1",
"172.29.26.197",
"172.29.26.166",
"172.29.26.165",
"172.29.26.164",
"172.29.26.163",
"172.29.26.160",
"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
# 生成證書
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy
生成kubeconfig文件：
KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://172.29.26.164:6443"
kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials kube-proxy \
--client-certificate=./kube-proxy.pem \
--client-key=./kube-proxy-key.pem \
--embed-certs=true \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \
--cluster=kubernetes \
--user=kube-proxy \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
4. 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. 啟動並設置開機啟動
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-proxy
systemctl enable kube-proxy
5.5 部署網絡組件
Calico是一個純三層的數據中心網絡方案，是目前Kubernetes主流的網絡方案。
部署Calico：
calico v3.19.1
https://docs.projectcalico.org/
kubectl apply -f calico.yaml
kubectl get pods -n kube-system
等Calico Pod都Running，節點也會准備就緒：
kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
k8s-master Ready <none> 37m v1.20.4
5.6 授權apiserver訪問kubelet
應用場景：例如kubectl logs
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-defaults
name: system:kube-apiserver-to-kubelet
rules:
- apiGroups:
- ""
resources:
- nodes/proxy
- nodes/stats
- nodes/log
- nodes/spec
- nodes/metrics
- pods/log
verbs:
- "*"
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
name: system:kube-apiserver
namespace: ""
roleRef:
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
kind: ClusterRole
name: system:kube-apiserver-to-kubelet
subjects:
- apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
kind: User
name: kubernetes
EOF
kubectl apply -f apiserver-to-kubelet-rbac.yaml
5.7 新增加Worker Node
1. 拷貝已部署好的Node相關文件到新節點
在Master節點將Worker Node涉及文件拷貝到新節點172.29.26.163/160
scp -r /opt/kubernetes root@172.29.26.163:/opt/
scp -r /usr/lib/systemd/system/{kubelet,kube-proxy}.service root@172.29.26.163:/usr/lib/systemd/system
scp /opt/kubernetes/ssl/ca.pem root@172.29.26.163:/opt/kubernetes/ssl
scp -r /opt/kubernetes root@172.29.26.160:/opt/
scp -r /usr/lib/systemd/system/{kubelet,kube-proxy}.service root@172.29.26.160:/usr/lib/systemd/system
scp /opt/kubernetes/ssl/ca.pem root@172.29.26.160:/opt/kubernetes/ssl
2. 刪除kubelet證書和kubeconfig文件
rm -f /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig
rm -f /opt/kubernetes/ssl/kubelet*
注：這幾個文件是證書申請審批后自動生成的，每個Node不同，必須刪除
3. 修改主機名
vi /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
--hostname-override=k8s-node1
vi /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml
hostnameOverride: k8s-node1
4. 啟動並設置開機啟動
systemctl daemon-reload
systemctl start kubelet kube-proxy
systemctl enable kubelet kube-proxy
5. 在Master上批准新Node kubelet證書申請
# 查看證書請求
kubectl get csr
NAME AGE SIGNERNAME REQUESTOR CONDITION
node-csr-4zTjsaVSrhuyhIGqsefxzVoZDCNKei-aE2jyTP81Uro 89s kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Pending
# 授權請求
kubectl certificate approve node-csr-4zTjsaVSrhuyhIGqsefxzVoZDCNKei-aE2jyTP81Uro
6. 查看Node狀態
kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
k8s-master1 Ready <none> 47m v1.20.4
k8s-node1 Ready <none> 6m49s v1.20.4
Node2（192.168.31.73 ）節點同上。記得修改主機名！
六、部署Dashboard和CoreDNS
6.1 部署Dashboard
kubectl apply -f kubernetes-dashboard.yaml
# 查看部署
kubectl get pods,svc -n kubernetes-dashboard
訪問地址：https://NodeIP:30001
創建service account並綁定默認cluster-admin管理員集群角色：
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}')
使用輸出的token登錄Dashboard。
6.2 部署CoreDNS
CoreDNS用於集群內部Service名稱解析。
kubectl apply -f coredns.yaml
kubectl get pods -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
coredns-5ffbfd976d-j6shb 1/1 Running 0 32s
DNS解析測試：
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
解析沒問題。
至此一個單Master集群就搭建完成了！這個環境就足以滿足學習實驗了，如果你的服務器配置較高，可繼續擴容多Master集群！
七、擴容多Master（高可用架構）
Kubernetes作為容器集群系統，通過健康檢查+重啟策略實現了Pod故障自我修復能力，通過調度算法實現將Pod分布式部署，並保持預期副本數，根據Node失效狀態自動在其他Node拉起Pod，實現了應用層的高可用性。
針對Kubernetes集群，高可用性還應包含以下兩個層面的考慮：Etcd數據庫的高可用性和Kubernetes Master組件的高可用性。 而Etcd我們已經采用3個節點組建集群實現高可用，本節將對Master節點高可用進行說明和實施。
Master節點扮演着總控中心的角色，通過不斷與工作節點上的Kubelet和kube-proxy進行通信來維護整個集群的健康工作狀態。如果Master節點故障，將無法使用kubectl工具或者API做任何集群管理。
Master節點主要有三個服務kube-apiserver、kube-controller-manager和kube-scheduler，其中kube-controller-manager和kube-scheduler組件自身通過選擇機制已經實現了高可用，所以Master高可用主要針對kube-apiserver組件，而該組件是以HTTP API提供服務，因此對他高可用與Web服務器類似，增加負載均衡器對其負載均衡即可，並且可水平擴容。
多Master架構圖：
7.1 部署Master2 Node
現在需要再增加一台新服務器，作為Master2 Node，IP是 172.29.26.165 。
為了節省資源你也可以將之前部署好的Worker Node1復用為Master2 Node角色（即部署Master組件）
Master2 與已部署的Master1所有操作一致。所以我們只需將Master1所有K8s文件拷貝過來，再修改下服務器IP和主機名啟動即可。
1. 安裝Docker
scp /usr/bin/docker* root@172.29.26.165:/usr/bin
scp /usr/bin/runc root@172.29.26.165:/usr/bin
scp /usr/bin/containerd* root@172.29.26.165:/usr/bin
scp /usr/lib/systemd/system/docker.service root@172.29.26.165:/usr/lib/systemd/system
scp -r /etc/docker root@172.29.26.165:/etc
# 在Master2啟動Docker
systemctl daemon-reload
systemctl start docker
systemctl enable docker
scp /usr/bin/docker* root@172.29.26.160:/usr/bin
scp /usr/bin/runc root@172.29.26.160:/usr/bin
scp /usr/bin/containerd* root@172.29.26.160:/usr/bin
scp /usr/lib/systemd/system/docker.service root@172.29.26.160:/usr/lib/systemd/system
scp -r /etc/docker root@172.29.26.160:/etc
# 啟動Docker
systemctl daemon-reload
systemctl start docker
systemctl enable docker
2. 創建etcd證書目錄
在Master2創建etcd證書目錄：
mkdir -p /opt/etcd/ssl
3. 拷貝文件（Master1操作）
拷貝Master1上所有K8s文件和etcd證書到Master2：
scp -r /opt/kubernetes root@172.29.26.165:/opt
scp -r /opt/etcd/ssl root@172.29.26.165:/opt/etcd
scp /usr/lib/systemd/system/kube* root@172.29.26.165:/usr/lib/systemd/system
scp /usr/bin/kubectl root@172.29.26.165:/usr/bin
scp -r ~/.kube root@172.29.26.165:~
4. 刪除證書文件
刪除kubelet證書和kubeconfig文件：
rm -f /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig
rm -f /opt/kubernetes/ssl/kubelet*
5. 修改配置文件IP和主機名
修改apiserver、kubelet和kube-proxy配置文件為本地IP：
vi /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf
...
--bind-address=172.29.26.165 \
--advertise-address=172.29.26.165 \
...
vi /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
--hostname-override=k8s-master2
vi /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml
hostnameOverride: k8s-master2
6. 啟動設置開機啟動
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler kubelet kube-proxy
systemctl enable kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler kubelet kube-proxy
7. 查看集群狀態
# 修改連接master為本機IP
vi ~/.kube/config
...
server: https://172.29.26.165:6443
kubectl get cs
NAME STATUS MESSAGE ERROR
scheduler Healthy ok
controller-manager Healthy ok
etcd-1 Healthy {"health":"true"}
etcd-2 Healthy {"health":"true"}
etcd-0 Healthy {"health":"true"}
8. 批准kubelet證書申請
# 查看證書請求
kubectl get csr
NAME AGE SIGNERNAME REQUESTOR CONDITION
node-csr-JYNknakEa_YpHz797oKaN-ZTk43nD51Zc9CJkBLcASU 85m kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Pending
# 授權請求
kubectl certificate approve node-csr-JYNknakEa_YpHz797oKaN-ZTk43nD51Zc9CJkBLcASU
# 查看Node
kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
k8s-master1 Ready <none> 34h v1.20.4
k8s-master2 Ready <none> 2m v1.20.4
k8s-node1 Ready <none> 33h v1.20.4
k8s-node2 Ready <none> 33h v1.20.4
如果你在學習中遇到問題或者文檔有誤可聯系阿良~ 微信: xyz12366699
7.2 部署Nginx+Keepalived高可用負載均衡器
kube-apiserver高可用架構圖：
• Nginx是一個主流Web服務和反向代理服務器，這里用四層實現對apiserver實現負載均衡。
• Keepalived是一個主流高可用軟件，基於VIP綁定實現服務器雙機熱備，在上述拓撲中，Keepalived主要根據Nginx運行狀態判斷是否需要故障轉移（漂移VIP），例如當Nginx主節點掛掉，VIP會自動綁定在Nginx備節點，從而保證VIP一直可用，實現Nginx高可用。
注1：為了節省機器，這里與K8s Master節點機器復用。也可以獨立於k8s集群之外部署，只要nginx與apiserver能通信就行。
注2：如果你是在公有雲上，一般都不支持keepalived，那么你可以直接用它們的負載均衡器產品，直接負載均衡多台Master kube-apiserver，架構與上面一樣。
在兩台Master節點操作。
1. 安裝軟件包（主/備）
yum install epel-release -y
yum install nginx keepalived -y
2. Nginx配置文件（主/備一樣）
cat > /etc/nginx/nginx.conf << "EOF"
user nginx;
worker_processes auto;
error_log /var/log/nginx/error.log;
pid /run/nginx.pid;
include /usr/share/nginx/modules/*.conf;
events {
worker_connections 1024;
}
# 四層負載均衡，為兩台Master apiserver組件提供負載均衡
stream {
log_format main '$remote_addr $upstream_addr - [$time_local] $status $upstream_bytes_sent';
access_log /var/log/nginx/k8s-access.log main;
upstream k8s-apiserver {
server 192.168.31.71:6443; # Master1 APISERVER IP:PORT
server 192.168.31.72:6443; # Master2 APISERVER IP:PORT
}
server {
listen 16443; # 由於nginx與master節點復用，這個監聽端口不能是6443，否則會沖突
proxy_pass k8s-apiserver;
}
}
http {
log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
'$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
'"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';
access_log /var/log/nginx/access.log main;
sendfile on;
tcp_nopush on;
tcp_nodelay on;
keepalive_timeout 65;
types_hash_max_size 2048;
include /etc/nginx/mime.types;
default_type application/octet-stream;
server {
listen 80 default_server;
server_name _;
location / {
}
}
}
EOF
3. keepalived配置文件（Nginx Master）
cat > /etc/keepalived/keepalived.conf << EOF
global_defs {
notification_email {
acassen@firewall.loc
failover@firewall.loc
sysadmin@firewall.loc
}
notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout 30
router_id NGINX_MASTER
}
vrrp_script check_nginx {
script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
}
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface ens192 # 修改為實際網卡名
virtual_router_id 51 # VRRP 路由 ID實例，每個實例是唯一的
priority 100 # 優先級，備服務器設置 90
advert_int 1 # 指定VRRP 心跳包通告間隔時間，默認1秒
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
# 虛擬IP
virtual_ipaddress {
172.29.26.250/24
}
track_script {
check_nginx
}
}
EOF
• vrrp_script：指定檢查nginx工作狀態腳本（根據nginx狀態判斷是否故障轉移）
• virtual_ipaddress：虛擬IP（VIP）
准備上述配置文件中檢查nginx運行狀態的腳本：
cat > /etc/keepalived/check_nginx.sh << "EOF"
#!/bin/bash
count=$(ss -antp |grep 16443 |egrep -cv "grep|$$")
if [ "$count" -eq 0 ];then
exit 1
else
exit 0
fi
EOF
chmod +x /etc/keepalived/check_nginx.sh
4. keepalived配置文件（Nginx Backup）
cat > /etc/keepalived/keepalived.conf << EOF
global_defs {
notification_email {
acassen@firewall.loc
failover@firewall.loc
sysadmin@firewall.loc
}
notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout 30
router_id NGINX_BACKUP
}
vrrp_script check_nginx {
script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
}
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
interface ens192
virtual_router_id 52 # VRRP 路由 ID實例，每個實例是唯一的
priority 90
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
172.29.26.250/24
}
track_script {
check_nginx
}
}
EOF
准備上述配置文件中檢查nginx運行狀態的腳本：
cat > /etc/keepalived/check_nginx.sh << "EOF"
#!/bin/bash
count=$(ss -antp |grep 16443 |egrep -cv "grep|$$")
if [ "$count" -eq 0 ];then
exit 1
else
exit 0
fi
EOF
chmod +x /etc/keepalived/check_nginx.sh
注：keepalived根據腳本返回狀態碼（0為工作正常，非0不正常）判斷是否故障轉移。
5. 啟動並設置開機啟動
systemctl daemon-reload
systemctl start nginx keepalived
systemctl enable nginx keepalived
6. 查看keepalived工作狀態
ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 ::1/128 scope host
valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
link/ether 00:0c:29:04:f7:2c brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.31.80/24 brd 192.168.31.255 scope global noprefixroute ens33
valid_lft forever preferred_lft forever
inet 192.168.31.88/24 scope global secondary ens33
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::20c:29ff:fe04:f72c/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
可以看到，在ens33網卡綁定了192.168.31.88 虛擬IP，說明工作正常。
7. Nginx+Keepalived高可用測試
關閉主節點Nginx，測試VIP是否漂移到備節點服務器。
在Nginx Master執行 pkill nginx;
在Nginx Backup，ip addr命令查看已成功綁定VIP。
8. 訪問負載均衡器測試
找K8s集群中任意一個節點，使用curl查看K8s版本測試，使用VIP訪問：
curl -k https://192.168.31.88:16443/version
{
"major": "1",
"minor": "20",
"gitVersion": "v1.20.4",
"gitCommit": "e87da0bd6e03ec3fea7933c4b5263d151aafd07c",
"gitTreeState": "clean",
"buildDate": "2021-02-18T16:03:00Z",
"goVersion": "go1.15.8",
"compiler": "gc",
"platform": "linux/amd64"
}
可以正確獲取到K8s版本信息，說明負載均衡器搭建正常。該請求數據流程：curl -> vip(nginx) -> apiserver
通過查看Nginx日志也可以看到轉發apiserver IP：
tail /var/log/nginx/k8s-access.log -f
192.168.31.71 192.168.31.71:6443 - [02/Apr/2021:19:17:57 +0800] 200 423
192.168.31.71 192.168.31.72:6443 - [02/Apr/2021:19:18:50 +0800] 200 423
到此還沒結束，還有下面最關鍵的一步。
7.3 修改所有Worker Node連接LB VIP
試想下，雖然我們增加了Master2 Node和負載均衡器，但是我們是從單Master架構擴容的，也就是說目前所有的Worker Node組件連接都還是Master1 Node，如果不改為連接VIP走負載均衡器，那么Master還是單點故障。
因此接下來就是要改所有Worker Node（kubectl get node命令查看到的節點）組件配置文件，由原來192.168.31.71修改為192.168.31.88（VIP）。
在所有Worker Node執行：
sed -i 's#172.29.26.164:6443#172.29.26.200:16443#' /opt/kubernetes/cfg/*
systemctl restart kubelet kube-proxy
檢查節點狀態：
kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
k8s-master1 Ready <none> 32d v1.20.4
k8s-master2 Ready <none> 10m v1.20.4
k8s-node1 Ready <none> 31d v1.20.4
k8s-node2 Ready <none> 31d v1.20.4
至此，一套完整的 Kubernetes 高可用集群就部署完成了！