kubernetes集群环境搭建步骤详解(一主多从)

Java工具 潘老师 4周前 (07-11) 42 ℃ (0) 扫码查看

环境规划

集群类型

Kubernetes集群大致分为两类:一主多从多主多从

  • 一主多从:一个Master节点和多台Node节点,搭建简单,但是有单机故障风险,适合用于测试环境。
  • 多主多从:多台Master和多台Node节点,搭建麻烦,安全性高,适合用于生产环境。

k8s集群类型
为了测试方便,本次搭建的是一主多从类型的集群。

安装方式

kubernetes有多种部署方式,目前主流的方式有kubeadm、minikube、二进制包。

  • minikube:一个用于快速搭建单节点的kubernetes工具。
  • kubeadm:一个用于快速搭建kubernetes集群的工具。
  • ③ 二进制包:从官网上下载每个组件的二进制包,依次去安装,此方式对于理解kubernetes组件更加有效。

我们需要安装kubernetes的集群环境,但是又不想过于麻烦,所以选择kubeadm方式。

主机规划

节点名称 IP地址 操作系统 配置
master 192.168.91.100 CentOS7.5以上,基础设施服务器 2核CPU(不能少于2),2G内存,50G硬盘
node1 192.168.91.101 CentOS7.5以上,基础设施服务器 2核CPU,2G内存,50G硬盘
node2 192.168.91.102 CentOS7.5以上,基础设施服务器 2核CPU,2G内存,50G硬盘
以上3台虚拟机,同一网段192.168.91,同一子网掩码255.255.255.0,同一网关192.168.91.2

环境搭建

前言

本次环境搭建需要三台CentOS服务器(一主二从),然后在每台服务器中分别安装Docker(18.06.3)、kubeadm(1.17.4)、kubectl(1.17.4)和kubelet(1.17.4)

主机安装

Centos的安装、静态IP配置和主机名设置可以在安装虚机时设置,也可以安装好后再设置,如果不会安装,请参考:Vmware安装Centos7图文教程详解
一共安装3台,将主机名和ip都按照上述表格设置正确,时区要一样,保障后面统一时间。

重要:后续相关安装配置操作,如果没有特殊说明,就是三台机器都需要执行。同时执行相同的操作指令可以借助MobaXterm终端工具,可以同时连接多台服务器,然后使用MutiExec功能,可以同时在多台的服务器进行相同操作

环境初始化

1)检查操作系统的版本(要求操作系统的版本至少在7.5以上):

# 此方式下安装kubernetes集群要求Centos版本要在7.5或之上
cat /etc/redhat-release

检查操作系统的版本
2)主机名解析
为了方便集群节点间的直接调用,在这个配置一下主机名解析,企业中推荐使用内部DNS服务器

# 主机名成解析 编辑三台服务器的/etc/hosts文件,添加下面内容
192.168.91.100 master
192.168.91.101 node1
192.168.91.102 node2

3)时间同步
kubernetes要求集群中的节点时间必须精确一致,这里使用chronyd服务从网络同步时间(企业中建议配置内部的会见同步服务器)

# 启动chronyd服务
systemctl start chronyd
#设置开机自启
systemctl enable chronyd
#查看3台时间
date

4)禁用iptables和firewalld服务
kubernetes和docker 在运行的中会产生大量的iptables规则,为了不让系统规则跟它们混淆,直接关闭系统的规则

# 1 关闭firewalld服务和关闭开机自启
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
# 2 关闭iptables服务和关闭开机自启(没有可忽略)
systemctl stop iptables
systemctl disable iptables

5)禁用selinux
selinux是linux系统下的一个安全服务,如果不关闭它,在安装集群中会产生各种各样的奇葩问题

# 编辑 /etc/selinux/config 文件
vi /etc/selinux/config
# 修改SELINUX的值为disable,注意修改完毕之后需要重启linux服务(可最后一起重启)
SELINUX=disabled

6)禁用swap分区
swap分区指的是虚拟内存分区,它的作用是物理内存使用完,之后将磁盘空间虚拟成内存来使用,启用swap设备会对系统的性能产生非常负面的影响,因此kubernetes要求每个节点都要禁用swap设备,但是如果因为某些原因确实不能关闭swap分区,就需要在集群安装过程中通过明确的参数进行配置说明

# 编辑分区配置文件,注释掉swap分区一行
# 注意修改完毕之后需要重启linux服务
vi /etc/fstab
注释掉 /dev/mapper/centos-swap swap
# /dev/mapper/centos-xxx-swap swap

7)修改linux的内核参数

# 修改linux的内核采纳数,添加网桥过滤和地址转发功能
# 编辑/etc/sysctl.d/kubernetes.conf文件
vi /etc/sysctl.d/kubernetes.conf
#添加如下配置:
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.ipv4.ip_forward = 1

# 重新加载配置
sysctl -p
# 加载网桥过滤模块
modprobe br_netfilter
# 查看网桥过滤模块是否加载成功
lsmod | grep br_netfilter

8)配置ipvs功能
在Kubernetes中Service有两种带来模型,一种是基于iptables的,一种是基于ipvs的两者比较的话,ipvs的性能明显要高一些,但是如果要使用它,需要手动载入ipvs模块

# 1.安装ipset和ipvsadm
yum install ipset ipvsadm -y
# 2.添加需要加载的模块写入脚本文件
cat <<EOF> /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
#!/bin/bash
modprobe -- ip_vs
modprobe -- ip_vs_rr
modprobe -- ip_vs_wrr
modprobe -- ip_vs_sh
modprobe -- nf_conntrack_ipv4
EOF
# 3.为脚本添加执行权限
chmod +x /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
# 4.执行脚本文件
/bin/bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
# 5.查看对应的模块是否加载成功
lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4

.查看对应的模块是否加载成功
9)reboot重启3台虚拟机

#重启
reboot
#重启完成后,查看swap分区禁用情况
getenforce
free -m

查看swap分区禁用情况
10)安装docker

#如果没有wget,请先安装
yum -y install wget
# 1、切换镜像源
wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo

# 2、查看当前镜像源中支持的docker版本
yum list docker-ce --showduplicates

# 3、安装特定版本的docker-ce
# 必须制定--setopt=obsoletes=0,否则yum会自动安装更高版本
yum install --setopt=obsoletes=0 docker-ce-18.06.3.ce-3.el7 -y

# 4、添加一个配置文件
#Docker 在默认情况下使用Vgroup Driver为cgroupfs,而Kubernetes推荐使用systemd来替代cgroupfs
#创建文件夹
mkdir -p /etc/docker
#新建配置文件,配置docker加速器(docker加速器可以用自己的,自行去阿里云申请)
cat <<EOF> /etc/docker/daemon.json
{
    "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
    "registry-mirrors": ["https://kn0t2bca.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF

#5、重新加载
systemctl daemon-reload
# 6、启动dokcer
systemctl restart docker
#7、dokcer开机自启
systemctl enable docker
#8、检测docker状态和版本
docker version

docker镜像加速器可以参考:Docker安装、运行、卸载教程配置阿里云镜像加速部分
11、安装Kubernetes组件

# 1、由于kubernetes的镜像在国外,速度比较慢,这里切换成国内的镜像源
# 2、编辑/etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
vi /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
#添加下面的配置
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgchech=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg
            http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg

# 3、安装kubeadm、kubelet和kubectl
yum install --setopt=obsoletes=0 kubeadm-1.17.4-0 kubelet-1.17.4-0 kubectl-1.17.4-0 -y

# 4、配置kubelet的cgroup
#编辑/etc/sysconfig/kubelet,
vi /etc/sysconfig/kubelet
#添加下面的配置(文件中原有的一行参数删除)
KUBELET_CGROUP_ARGS="--cgroup-driver=systemd"
KUBE_PROXY_MODE="ipvs"

# 5、设置kubelet开机自启
systemctl enable kubelet

12)准备集群镜像

# 在安装kubernetes集群之前,必须要提前准备好集群需要的镜像,所需镜像可以通过下面命令查看
kubeadm config images list

# 下载镜像
# 此镜像kubernetes的仓库中,由于网络原因,无法连接,下面提供了一种替换方案
#直接粘贴执行
images=(
    kube-apiserver:v1.17.4
    kube-controller-manager:v1.17.4
    kube-scheduler:v1.17.4
    kube-proxy:v1.17.4
    pause:3.1
    etcd:3.4.3-0
    coredns:1.6.5
)
#直接粘贴执行
for imageName in ${images[@]};do
    docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/$imageName
    docker tag registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/$imageName k8s.gcr.io/$imageName
    docker rmi registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/$imageName 
done

13)集群初始化
下面对集群开始进行初始化,并将node节点加入到集群中。

!!!重要!!!:下面的操作只需要在master节点上执行即可

# 创建集群,注意这里的第一个ip是master主机ip
kubeadm init \
    --apiserver-advertise-address=192.168.91.100 \
    --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
    --kubernetes-version=v1.17.4 \
    --service-cidr=10.96.0.0/12 \
    --pod-network-cidr=10.244.0.0/16
# 创建必要文件
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

集群初始化

注意:需要关注该初始化完后的提示内容,后面很多指令会用到

#查看集群节点
kubectl get nodes


目前只有master节点
接下来我们分别在node1节点和node2节点上执行加入到集群的指令(参考上面的提示),我这里如下:

kubeadm join 192.168.91.100:6443 --token ufye1v.nwphg0bpsfshxv58 \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:d342073257f5bda1766f3ded191ea595728e0c420afa7a9e0ea76c191c68bcd0

再次回到master查看集群节点情况,发现node1和node2都进来了,但状态都是NotReady

14)安装网络插件,只在master节点操作即可
kubernetes支持多种网络插件,比如flannel、calico、canal等,任选一种即可,本次选择flannel

#1、在Master节点上获取flannel配置文件(可能会失败,如果失败,请下载到本地,然后安装)
wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

由于外网不好访问,如果出现无法访问的情况,可以直接用下面的 记得文件名是kube-flannel.yml,位置:/root/kube-flannel.yml内容:
https://github.com/flannel-io/flannel/tree/master/Documentation/kube-flannel.yml
也可以自己新建kube-flannel.yml,原文件内容如下,然后上传到/root根目录:

---
apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodSecurityPolicy
metadata:
  name: psp.flannel.unprivileged
  annotations:
    seccomp.security.alpha.kubernetes.io/allowedProfileNames: docker/default
    seccomp.security.alpha.kubernetes.io/defaultProfileName: docker/default
    apparmor.security.beta.kubernetes.io/allowedProfileNames: runtime/default
    apparmor.security.beta.kubernetes.io/defaultProfileName: runtime/default
spec:
  privileged: false
  volumes:
  - configMap
  - secret
  - emptyDir
  - hostPath
  allowedHostPaths:
  - pathPrefix: "/etc/cni/net.d"
  - pathPrefix: "/etc/kube-flannel"
  - pathPrefix: "/run/flannel"
  readOnlyRootFilesystem: false
  # Users and groups
  runAsUser:
    rule: RunAsAny
  supplementalGroups:
    rule: RunAsAny
  fsGroup:
    rule: RunAsAny
  # Privilege Escalation
  allowPrivilegeEscalation: false
  defaultAllowPrivilegeEscalation: false
  # Capabilities
  allowedCapabilities: ['NET_ADMIN', 'NET_RAW']
  defaultAddCapabilities: []
  requiredDropCapabilities: []
  # Host namespaces
  hostPID: false
  hostIPC: false
  hostNetwork: true
  hostPorts:
  - min: 0
    max: 65535
  # SELinux
  seLinux:
    # SELinux is unused in CaaSP
    rule: 'RunAsAny'
---
kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: flannel
rules:
- apiGroups: ['extensions']
  resources: ['podsecuritypolicies']
  verbs: ['use']
  resourceNames: ['psp.flannel.unprivileged']
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - pods
  verbs:
  - get
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - nodes
  verbs:
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - nodes/status
  verbs:
  - patch
---
kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: flannel
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: flannel
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: flannel
  namespace: kube-system
---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: flannel
  namespace: kube-system
---
kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:
  name: kube-flannel-cfg
  namespace: kube-system
  labels:
    tier: node
    app: flannel
data:
  cni-conf.json: |
    {
      "name": "cbr0",
      "cniVersion": "0.3.1",
      "plugins": [
        {
          "type": "flannel",
          "delegate": {
            "hairpinMode": true,
            "isDefaultGateway": true
          }
        },
        {
          "type": "portmap",
          "capabilities": {
            "portMappings": true
          }
        }
      ]
    }
  net-conf.json: |
    {
      "Network": "10.244.0.0/16",
      "Backend": {
        "Type": "vxlan"
      }
    }
---
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: kube-flannel-ds
  namespace: kube-system
  labels:
    tier: node
    app: flannel
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: flannel
  template:
    metadata:
      labels:
        tier: node
        app: flannel
    spec:
      affinity:
        nodeAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            nodeSelectorTerms:
            - matchExpressions:
              - key: kubernetes.io/os
                operator: In
                values:
                - linux
      hostNetwork: true
      priorityClassName: system-node-critical
      tolerations:
      - operator: Exists
        effect: NoSchedule
      serviceAccountName: flannel
      initContainers:
      - name: install-cni
        image: quay.io/coreos/flannel:v0.14.0
        command:
        - cp
        args:
        - -f
        - /etc/kube-flannel/cni-conf.json
        - /etc/cni/net.d/10-flannel.conflist
        volumeMounts:
        - name: cni
          mountPath: /etc/cni/net.d
        - name: flannel-cfg
          mountPath: /etc/kube-flannel/
      containers:
      - name: kube-flannel
        image: quay.io/coreos/flannel:v0.14.0
        command:
        - /opt/bin/flanneld
        args:
        - --ip-masq
        - --kube-subnet-mgr
        resources:
          requests:
            cpu: "100m"
            memory: "50Mi"
          limits:
            cpu: "100m"
            memory: "50Mi"
        securityContext:
          privileged: false
          capabilities:
            add: ["NET_ADMIN", "NET_RAW"]
        env:
        - name: POD_NAME
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.name
        - name: POD_NAMESPACE
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.namespace
        volumeMounts:
        - name: run
          mountPath: /run/flannel
        - name: flannel-cfg
          mountPath: /etc/kube-flannel/
      volumes:
      - name: run
        hostPath:
          path: /run/flannel
      - name: cni
        hostPath:
          path: /etc/cni/net.d
      - name: flannel-cfg
        configMap:
          name: kube-flannel-cfg
有文档说可以修改文件中quay.io为quay-mirror.qiniu.com,防止被墙,但潘老师试了改了之后好像会出错,不改可以正常,因此这里就用原文件,不做修改
#3、使用配置文件启动flannel
kubectl apply -f  kube-flannel.yml
#4、稍等片刻,再次查看集群状态,发现都为Ready
kubectl get nodes

测试kubernetes 集群(只在master主节点中执行)

接下来,我们在集群中部署一个nginx程序,看下集群是否正常工作:

#1、部署nginx
kubectl create deployment nginx  --image=nginx:1.14-alpine
#暴露端口
kubectl expose deploy nginx  --port=80 --target-port=80  --type=NodePort
#查看服务状态
kubectl get pod,svc

部署nginx

查看服务状态
打开浏览器,访问192.168.91.100:32180(或者从节点也可以),发现正常访问到 nginx首页
访问到 nginx首页

以上就是kubernetes集群环境搭建步骤详解(一主多从)的全部内容,如有疑问可以留言哦


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