K8S kubeadm搭建

kubeadm搭建整体步骤

1）所有节点进行初始化，安装docker引擎和kubeadm kubelet kubectl 
2）生成集群初始化配置文件并进行修改
3）使用kubeadm init根据初始化配置文件生成K8S的master控制管理节点
4）安装CNI网络插件（flannel、calico等）
5）在其他节点使用kubeadm join将节点以node或者master角色加入K8S集群

 

kubeadm init：在使用kubeadm方式安装K8S集群时，可根据初始化配置文件或者配置参数快速的初始化生成一个K8S的master管理平台
kubeadm join：根据kubeadm init初始化的提示信息快速的将一个节点作为node节点或者其它的master节点加入到K8S集群当中

架构

master（2C/4G，cpu核心数要求大于2）        192.168.80.101        docker、kubeadm、kubelet、kubectl、flannel
node01（2C/2G）                                            192.168.80.102        docker、kubeadm、kubelet、kubectl、flannel
node02（2C/2G）                                            192.168.80.103        docker、kubeadm、kubelet、kubectl、flannel
Harbor节点（hub.xue.com）                            192.168.80.104        docker、docker-compose、harbor-offline-v1.2.2

步骤

1、在所有节点上安装Docker和kubeadm（kubeadm服务大多都以容器形式运行）
2、部署Kubernetes Master
3、部署容器网络插件
4、部署 Kubernetes Node，将节点加入Kubernetes集群中
5、部署 Dashboard Web 页面，可视化查看Kubernetes资源
6、部署 Harbor 私有仓库，存放镜像资源

环境准备

//所有节点，关闭防火墙规则，关闭selinux，关闭swap交换

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalldsetenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/configiptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -Xswapoff -a
#交换分区必须要关闭
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab
#永久关闭swap分区，&符号在sed命令中代表上次匹配的结果

#加载 ip_vs 模块（为了node上kube-proxy实现代理）

for i in $(ls /usr/lib/modules/$(uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs|grep -o "^[^.]*");do echo $i; /sbin/modinfo -F filename $i >/dev/null 2>&1 && /sbin/modprobe $i;done

//修改主机名

hostnamectl set-hostname master01
hostnamectl set-hostname node01
hostnamectl set-hostname node02

//所有节点修改hosts文件

vim /etc/hosts
192.168.80.101 master01
192.168.80.102 node01
192.168.80.103 node02

//调整内核参数

cat > /etc/sysctl.d/kubernetes.conf << EOF#开启网桥模式，可将网桥的流量传递给iptables链
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1#关闭ipv6协议
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
net.ipv4.ip_forward=1EOF

//生效参数

sysctl --system

所有节点安装docker

所有节点安装docker

yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2 
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo 
yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io

替换docker加速镜像源 

mkdir /etc/docker
cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
{"registry-mirrors": ["https://6ijb8ubo.mirror.aliyuncs.com"],"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],"log-driver": "json-file","log-opts": {"max-size": "500m", "max-file": "3"}
}
EOF使用Systemd管理的Cgroup来进行资源控制与管理，因为相对Cgroupfs而言，Systemd限制CPU、内存等资源更加简单和成熟稳定。
日志使用json-file格式类型存储，大小为100M，保存在/var/log/containers目录下，方便ELK等日志系统收集和管理日志。

systemctl daemon-reload
systemctl restart docker.service
systemctl enable docker.service 

docker info | grep "Cgroup Driver"Cgroup Driver: systemd

 
所有节点安装kubeadm，kubelet和kubectl

//定义kubernetes源

cat > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo << EOF[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpgEOF

yum install -y kubelet-1.20.15 kubeadm-1.20.15 kubectl-1.20.15

//开机自启kubelet

yum install -y kubelet-1.20.15 kubeadm-1.20.15 kubectl-1.20.15

#K8S通过kubeadm安装出来以后都是以Pod方式存在，即底层是以容器方式运行，所以kubelet必须设置开机自启

 部署K8S集群

//查看初始化需要的镜像

kubeadm config images list --kubernetes-version 1.20.15

初始化kubeadm

 方法一

生成配置文件

kubeadm config print init-defaults > /opt/kubeadm-config.yaml

修改配置文件 

cd /opt/
vim kubeadm-config.yaml若生成的token不过期
ttl: 0
......
11 localAPIEndpoint:
12   advertiseAddress: 192.168.80.101     #✨指定master节点的IP地址
13   bindPort: 6443
16   name:master01                        #显示的名称
......
32 imageRepository: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers   #✨指定拉取镜像的仓库，默认是k8s.gcr.io
33 kind: ClusterConfiguration
34 kubernetesVersion: v1.20.15            #✨指定kubernetes版本号
35 networking:
36   dnsDomain: cluster.local
37   podSubnet: "10.244.0.0/16"           #指定pod网段，10.244.0.0/16用于匹配flannel默认网段#根据将来使用的网络插件设置（flanned 10.224.0.0 calico 192.168.0.0）
38   serviceSubnet: 10.96.0.0/16          #指定service网段（clusterIP）
39 scheduler: {}
#末尾再添加以下内容
---
#---代表一个新的yaml文件开始
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
kind: KubeProxyConfiguration
mode: ipvs                                #把默认的kube-proxy调度方式改为ipvs模式

//在线拉取镜像

kubeadm config images pull --config /opt/kubeadm-config.yaml

//初始化 master

kubeadm init --config=/opt/kubeadm-config.yaml --upload-certs | tee kubeadm-init.log#--upload-certs 参数可以在后续执行加入节点时自动分发证书文件
#tee kubeadm-init.log用以输出日志

//查看 kubeadm-init 日志

less kubeadm-init.log

//kubernetes配置文件目录

ls /etc/kubernetes/

//存放ca等证书和密码的目录

ls /etc/kubernetes/pki

方法二 将上面写入配置文件的参数直接在命令行携带执行

kubeadm init \
--apiserver-advertise-address=192.168.80.101 \
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
--kubernetes-version=v1.20.15 \
--service-cidr=10.96.0.0/16 \
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
--token-ttl=0--------------------------------------------------------------------------------------------
初始化集群需使用kubeadm init命令，可以指定具体参数初始化，也可以指定配置文件初始化。
可选参数：
--apiserver-advertise-address：apiserver通告给其他组件的IP地址，一般应该为Master节点的用于集群内部通信的IP地址，0.0.0.0表示节点上所有可用地址
--apiserver-bind-port：apiserver的监听端口，默认是6443
--cert-dir：通讯的ssl证书文件，默认/etc/kubernetes/pki
--control-plane-endpoint：控制台平面的共享终端，可以是负载均衡的ip地址或者dns域名，高可用集群时需要添加
--image-repository：拉取镜像的镜像仓库，默认是k8s.gcr.io
--kubernetes-version：指定kubernetes版本
--pod-network-cidr：pod资源的网段，需与pod网络插件的值设置一致。Flannel网络插件的默认为10.244.0.0/16，Calico插件的默认值为192.168.0.0/16；
--service-cidr：service资源的网段
--service-dns-domain：service全域名的后缀，默认是cluster.local
--token-ttl：默认token的有效期为24小时，如果不想过期，可以加上 --token-ttl=0 这个参数
---------------------------------------------------------------------------------------------

方法二初始化后需要修改 kube-proxy 的 configmap，开启 ipvs

kubectl edit cm kube-proxy -n=kube-system
进入后修改mode: ipvs

---

补充：若要多master高可用，外置多etcd存储集群提高性能，需要额外修改apiserver中配置如下：

 

另外若初始化失败，重置命令

kubeadm reset -f
ipvsadm --clear
rm -rf ~/.kube

设定kubectl

kubectl需经由API server认证及授权后方能执行相应的管理操作，kubeadm 部署的集群为其生成了一个具有管理员权限的认证配置文件 /etc/kubernetes/admin.conf，它可由 kubectl 通过默认的 “$HOME/.kube/config” 的路径进行加载。

上面初始化 master时会有如下一段提示

提示：
......
Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:
---------------------------------------------------------------------
复制这一段执行 初始化mkdir -p $HOME/.kubesudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/configsudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
·····································································
You should now deploy a pod network to the cluster.
Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:
节点加入集群的命令
---------------------------------------------------------------------
kubeadm join 192.168.80.101:6443 --token rc0kfs.a1sfe3gl4dvopck5 \--discovery-token-ca-cert-hash sha256:864fe553c812df2af262b406b707db68b0fd450dc08b34efb73dd5a4771d37a2
·····································································

复制提示的信息执行 

mkdir -p $HOME/.kube
cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config#在上面的提示信息中可以复制

---

如何让master或node加入集群？【重中之重】 

kubeadm join命令 ，初始化集群时提示信息会显示。但是区分you can join any number of worker nodes（节点加入）/control-plane node（master加入） by running the following on each as root。复制相应的命令去对应的需要加入的节点执行

如果 kubectl get cs 发现集群不健康，更改以下两个文件（配置文件的bug）

vim /etc/kubernetes/manifests/kube-scheduler.yaml 
vim /etc/kubernetes/manifests/kube-controller-manager.yaml

# 修改如下内容

1   必须修改
#- --port=0                    # ✨ 搜索port=0，把这一行注释掉2   改不改都行
2.1 把--bind-address=127.0.0.1变成--bind-address=192.168.80.101
2.2 httpGet:字段下的hosts由127.0.0.1变成192.168.80.101（修改成k8s的控制节点master01的ip）【有两处】

systemctl restart kubelet

所有节点部署网络插件flannel

方法一
所有节点上传 flannel 镜像flannel.tar 和网络插件 cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz 到 /opt 目录，master节点上传 kube-flannel.yml 文件（此处master也是node，所以两者都需要）

所有节点都加载flannel，并且移除自动生成的cni目录，重新创建一个cni目录将我们自己的cni插件解压缩进去

cd /opt
docker load < flannel.tarmv /opt/cni /opt/cni_bak
mkdir -p /opt/cni/bin
tar zxvf cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz -C /opt/cni/bin

master 节点创建 flannel 资源（只有master节点需要做！只是每个节点都要有flannel文件）

kubectl apply -f kube-flannel.yml

方法二 直接在线方式获取插件（较慢）

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

在 node 节点上执行 kubeadm join 命令加入群集

这条命令也是初始化master时会生成的提示（若不额外设置，默认token有效期24h）

kubeadm join 192.168.80.101:6443 --token rc0kfs.a1sfe3gl4dvopck5 \--discovery-token-ca-cert-hash sha256:864fe553c812df2af262b406b707db68b0fd450dc08b34efb73dd5a4771d37a2

 若token没有设置永不过期，可以用这个重新生成

（node节点加入集群）
kubeadm token create --print-join-command（master节点加入集群）
kubeadm init phase upload-certs --upload-certs

在master节点查看节点状态

kubectl get nodeskubectl get pods -n kube-system
NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
coredns-bccdc95cf-c9w6l          1/1     Running   0          71m
coredns-bccdc95cf-nql5j          1/1     Running   0          71m
etcd-master                      1/1     Running   0          71m
kube-apiserver-master            1/1     Running   0          70m
kube-controller-manager-master   1/1     Running   0          70m
kube-flannel-ds-amd64-kfhwf      1/1     Running   0          2m53s
kube-flannel-ds-amd64-qkdfh      1/1     Running   0          46m
kube-flannel-ds-amd64-vffxv      1/1     Running   0          2m56s
kube-proxy-558p8                 1/1     Running   0          2m53s
kube-proxy-nwd7g                 1/1     Running   0          2m56s
kube-proxy-qpz8t                 1/1     Running   0          71m
kube-scheduler-master            1/1     Running   0          70m

测试

测试 pod 资源创建

kubectl create deployment nginx --image=nginx

kubectl get pods -o wideNAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-554b9c67f9-zr2xs   1/1     Running   0          14m   10.244.1.2   node01   <none>           <none>

暴露端口提供服务

kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort

kubectl get svcNAME         TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP        25h
nginx        NodePort    10.96.15.132   <none>        80:32698/TCP   4s

测试访问

curl http://node01:32698

//扩展3个副本

kubectl scale deployment nginx --replicas=3

kubectl get pods -o wideNAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-554b9c67f9-9kh4s   1/1     Running   0          66s   10.244.1.3   node01   <none>           <none>
nginx-554b9c67f9-rv77q   1/1     Running   0          66s   10.244.2.2   node02   <none>           <none>
nginx-554b9c67f9-zr2xs   1/1     Running   0          17m   10.244.1.2   node01   <none>           <none>

部署 Dashboard

在 master01 节点上操作
#上传 recommended.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中

cd /opt/k8s=
vim recommended.yaml#默认Dashboard只能集群内部访问，修改Service为NodePort类型，暴露到外部：
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:labels:k8s-app: kubernetes-dashboardname: kubernetes-dashboardnamespace: kubernetes-dashboard
spec:ports:- port: 443targetPort: 8443nodePort: 30001     #添加type: NodePort          #添加selector:k8s-app: kubernetes-dashboard

kubectl apply -f recommended.yaml

#创建service account并绑定默认cluster-admin管理员集群角色

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}')

#使用输出的token登录Dashboard

https://NodeIP:30001

 

 
部署 Dashboard

Dashboard 介绍
仪表板是基于Web的Kubernetes用户界面。您可以使用仪表板将容器化应用程序部署到Kubernetes集群，对容器化应用程序进行故障排除，并管理集群本身及其伴随资源。您可以使用仪表板来概述群集上运行的应用程序，以及创建或修改单个Kubernetes资源（例如部署，作业，守护进程等）。例如，您可以使用部署向导扩展部署，启动滚动更新，重新启动Pod或部署新应用程序。仪表板还提供有关群集中Kubernetes资源状态以及可能发生的任何错误的信息。

//在 master01 节点上操作
#上传 recommended.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中

cd /opt/k8s
vim recommended.yaml#默认Dashboard只能集群内部访问，修改Service为NodePort类型，暴露到外部：
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:labels:k8s-app: kubernetes-dashboardname: kubernetes-dashboardnamespace: kubernetes-dashboard
spec:ports:- port: 443targetPort: 8443nodePort: 30001     #添加type: NodePort          #添加selector:k8s-app: kubernetes-dashboard

kubectl apply -f recommended.yaml

#创建service account并绑定默认cluster-admin管理员集群角色

kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kube-system
# -n指定命名空间
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}')
# 查看资源的详细信息，查看token

#使用输出的token登录Dashboard

https://[替换为节点IP]:30001

安装Harbor私有仓库

//修改主机名

hostnamectl set-hostname hub.xue.com

//所有节点加上主机名映射

echo '192.168.80.104 hub.xue.com' >> /etc/hosts

//安装 docker

yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2 
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo 
yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io

mkdir /etc/docker
cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
{"registry-mirrors": ["https://6ijb8ubo.mirror.aliyuncs.com"],"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],"log-driver": "json-file","log-opts": {"max-size": "500m", "max-file": "3"},"insecure-registries": ["https://hub.xue.com"]
}
EOF

systemctl start docker
systemctl enable docker

//所有 node 节点都修改 docker 配置文件，加上私有仓库配置

cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
{"registry-mirrors": ["https://6ijb8ubo.mirror.aliyuncs.com"],"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],"log-driver": "json-file","log-opts": {"max-size": "500m", "max-file": "3"},"insecure-registries": ["https://hub.xue.com"]
}
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

//安装 Harbor
//上传 harbor-offline-installer-v1.2.2.tgz 和 docker-compose 文件到 /opt 目录

cd /opt
cp docker-compose /usr/local/bin/
chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

tar zxvf harbor-offline-installer-v1.2.2.tgz
cd harbor/
vim harbor.cfg5  hostname = hub.xue.com
9  ui_url_protocol = https
24 ssl_cert = /data/cert/server.crt
25 ssl_cert_key = /data/cert/server.key
59 harbor_admin_password = Harbor12345

//生成证书

mkdir -p /data/cert
cd /data/cert

#生成私钥

openssl genrsa -des3 -out server.key 2048
输入两遍密码：123456 

#生成证书签名请求文件

openssl req -new -key server.key -out server.csr
输入私钥密码：123456
输入国家名：CN
输入省名：BJ
输入市名：BJ
输入组织名：KGC
输入机构名：KGC
输入域名：hub.xue.com
输入管理员邮箱：[e-mail]
其它全部直接回车

#备份私钥

cp server.key server.key.org

#清除私钥密码

openssl rsa -in server.key.org -out server.key
输入私钥密码：123456

#签名证书

openssl x509 -req -days 1000 -in server.csr -signkey server.key -out server.crtchmod +x /data/cert/*cd /opt/harbor/
./install.sh

在本地使用火狐浏览器访问：https://hub.xue.com
添加例外 -> 确认安全例外
用户名：admin
密码：Harbor12345

//在一个node节点上登录harbor

docker login -u admin -p Harbor12345 https://hub.xue.com

//上传镜像

docker tag nginx:latest hub.xue.com/library/nginx:v1
docker push hub.xue.com/library/nginx:v1

//在master节点上删除之前创建的nginx资源

kubectl delete deployment nginxkubectl run nginx-deployment --image=hub.xue.com/library/nginx:v1 --port=80 --replicas=3kubectl expose deployment nginx-deployment --port=30000 --target-port=80

kubectl get svc,podsNAME                       TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)     AGE
service/kubernetes         ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP     10m
service/nginx-deployment   ClusterIP   10.96.222.161   <none>        30000/TCP   3m15sNAME                                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/nginx-deployment-77bcbfbfdc-bv5bz   1/1     Running   0          16s
pod/nginx-deployment-77bcbfbfdc-fq8wr   1/1     Running   0          16s
pod/nginx-deployment-77bcbfbfdc-xrg45   1/1     Running   0          3m39s

yum install ipvsadm -y
ipvsadm -Lncurl 10.96.222.161:30000

kubectl edit svc nginx-deployment
25   type: NodePort                        #把调度策略改成NodePort

kubectl get svcNAME                       TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)           AGE
service/kubernetes         ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP           29m
service/nginx-deployment   NodePort    10.96.222.161   <none>        30000:32340/TCP   22m

浏览器访问：
192.168.80.101:32340
192.168.80.102:32340
192.168.80.103:32340

#将cluster-admin角色权限授予用户system:anonymous

kubectl create clusterrolebinding cluster-system-anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous

内核参数优化方案

cat > /etc/sysctl.d/kubernetes.conf <<EOF
net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1
net.ipv4.ip_forward=1
net.ipv4.tcp_tw_recycle=0
vm.swappiness=0                                    #禁止使用 swap 空间，只有当系统内存不足（OOM）时才允许使用它
vm.overcommit_memory=1                            #不检查物理内存是否够用
vm.panic_on_oom=0                                #开启 OOM
fs.inotify.max_user_instances=8192
fs.inotify.max_user_watches=1048576
fs.file-max=52706963                            #指定最大文件句柄数
fs.nr_open=52706963                                #仅4.4以上版本支持
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
net.netfilter.nf_conntrack_max=2310720
EOF

kubernetes证书过期怎么办？【重要】

检查证书有效期 

kubeadm alpha certs check-expiration

kubeadm 部署的K8S集群更新证书

方法1.升级版本，自动更新证书

kubeadm --upgrade apply --certificate-renewal v1.21.0

 方法2 手动替换证书

1）备份老证书和kubeconfig配置文件

mkdir /etc/kubernetes.bak
cp -r /etc/kubernetes/pki/ /etc/kubernetes.bak
cp /etc/kubernetes/*.conf /etc/kubernetes.bak

2）重新生成证书

kubeadm alpha certs renew all --config=kubeadm.yaml

3）重新生成kubeconfig配置文件

kubeadm init phase kubeconfig all --config kubeadm.yaml

4）重启kubelet和其他K8S组件的Pod容器（可以移走配置文件使其自动删除对应pod容器，过几分钟移回来自动生成）

systemctl restart kubeletmv /etc/kubernetes/manifests  /tmp
mv /tmp/*.yaml  /etc/kubernetes/manifests