部署一套完整的K8s集群

本文轉載自查看原文 2021-09-30 13:07 811 k8s/ 集群技術

二進制方式

一、前置知識

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	192.168.31.74	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	192.168.31.71	kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler，etcd
k8s-node1	192.168.31.72	kubelet，kube-proxy，docker，etcd
k8s-node2	192.168.31.73	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 
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	192.168.31.71
etcd-2	192.168.31.72
etcd-3	192.168.31.73

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 > server-csr.json << EOF
{
    "CN": "etcd",
    "hosts": [
    "192.168.31.71",
    "192.168.31.72",
    "192.168.31.73"
    ],
    "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 server-csr.json | cfssljson -bare server

會生成server.pem和server-key.pem文件。

2.3 從Github下載二進制文件

下載地址：二進制文件下載

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-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
mv etcd-v3.4.9-linux-amd64/{etcd,etcdctl} /opt/etcd/bin/

2. 創建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://192.168.31.71:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.31.71:2379"

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.31.71:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.31.71:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://192.168.31.71:2380,etcd-2=https://192.168.31.72:2380,etcd-3=https://192.168.31.73:2380"
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/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

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/server*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@192.168.31.72:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.31.72:/usr/lib/systemd/system/
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.31.73:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.31.73:/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：

vi /opt/etcd/cfg/etcd.conf
#[Member]
ETCD_NAME="etcd-1"   # 修改此處，節點2改為etcd-2，節點3改為etcd-3
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.31.71:2380"   # 修改此處為當前服務器IP
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.31.71:2379" # 修改此處為當前服務器IP

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.31.71:2380" # 修改此處為當前服務器IP
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.31.71:2379" # 修改此處為當前服務器IP
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://192.168.31.71:2380,etcd-2=https://192.168.31.72:2380,etcd-3=https://192.168.31.73:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"

最后啟動etcd並設置開機啟動，同上。

7. 查看集群狀態

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://192.168.31.71:2379,https://192.168.31.72:2379,https://192.168.31.73:2379" 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：docker下載地址

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
mv 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 /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

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",
      "192.168.31.71",
      "192.168.31.72",
      "192.168.31.73",
"192.168.31.74",
      "192.168.31.88",
      "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 -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/

4.4 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://192.168.31.71:2379,https://192.168.31.72:2379,https://192.168.31.73:2379 \\
--bind-address=192.168.31.71 \\
--secure-port=6443 \\
--advertise-address=192.168.31.71 \\
--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 \\
--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/server.pem \\
--etcd-keyfile=/opt/etcd/ssl/server-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:node-bootstrapper"
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=10.244.0.0/16 \\
--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 \\
--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": [],
  "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://192.168.31.71:6443"

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": [],
  "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：

KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://192.168.31.71:6443"

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": [],
  "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://192.168.31.71:6443"

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

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 -p /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=lizhenliang/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://192.168.31.71:6443" # 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: 10.244.0.0/16
EOF

3. 生成kube-proxy.kubeconfig文件

# 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": [],
  "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://192.168.31.71:6443"

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：

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192.168.31.72/73

scp -r /opt/kubernetes root@192.168.31.72:/opt/

scp -r /usr/lib/systemd/system/{kubelet,kube-proxy}.service root@192.168.31.72:/usr/lib/systemd/system

scp /opt/kubernetes/ssl/ca.pem root@192.168.31.72:/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192.168.31.74。

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@192.168.31.74:/usr/bin
scp /usr/bin/runc root@192.168.31.74:/usr/bin
scp /usr/bin/containerd* root@192.168.31.74:/usr/bin
scp /usr/lib/systemd/system/docker.service root@192.168.31.74:/usr/lib/systemd/system
scp -r /etc/docker root@192.168.31.74:/etc

# 在Master2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@192.168.31.74:/opt
scp -r /opt/etcd/ssl root@192.168.31.74:/opt/etcd
scp /usr/lib/systemd/system/kube* root@192.168.31.74:/usr/lib/systemd/system
scp /usr/bin/kubectl  root@192.168.31.74:/usr/bin
scp -r ~/.kube root@192.168.31.74:~

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=192.168.31.74 \
--advertise-address=192.168.31.74 \
...
vi /opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig
server: https://192.168.31.74:6443
 
vi /opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig
server: https://192.168.31.74:6443
vi /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
--hostname-override=k8s-master2

vi /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml
hostnameOverride: k8s-master2
 
vi ~/.kube/config
...
server: https://192.168.31.74:6443

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

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

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 192.168.31.74:6443;   # 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 ens33  # 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 { 
        192.168.31.88/24
    } 
    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 ens33
    virtual_router_id 51 # 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 { 
        192.168.31.88/24
    } 
    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#192.168.31.71:6443#192.168.31.88:16443#' /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！

免責聲明！

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用，本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益，請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。

猜您在找 使用kubeadm快速部署一套K8S集群使用kubeadm快速部署一套K8S集群 8.實戰交付一套dubbo微服務到k8s集群(1)之Zookeeper部署實戰交付一套dubbo微服務到k8s集群(1)之Zookeeper部署 [kubernetes]部署一套三節點的k8s集群實戰交付一套dubbo微服務到k8s集群(2)之Jenkins部署使用kubeadm快速部署一套K8S集群以及眾多神坑記錄 9.實戰交付一套dubbo微服務到k8s集群(2)之Jenkins部署部署一套完整的企業級(nginx+keepalive)K8s-v.1.20集群 Kubernetes筆記（一）：十分鍾部署一套K8s環境