kubernetes元件

一個kubernetes叢集主要是由控制節點(master)、工作節點(node)構成，每個節點上都會安裝不同的元件。

master：叢集的控制平面，負責叢集的決策 ( 管理 )

ApiServer : 資源操作的唯一入口，接收使用者輸入的命令，提供認證、授權、API註冊和發現等機制

Scheduler : 負責叢集資源排程，按照預定的排程策略將Pod排程到相應的node節點上

ControllerManager : 負責維護叢集的狀態，比如程式部署安排、故障檢測、自動擴充套件、滾動更新等

**Etcd **：負責儲存叢集中各種資源物件的資訊

**node：叢集的資料平面，負責為容器提供執行環境 ( 幹活 ) **

Kubelet : 負責維護容器的生命週期，即通過控制docker，來建立、更新、銷燬容器

KubeProxy : 負責提供叢集內部的服務發現和負載均衡

Docker : 負責節點上容器的各種操作

kubernetes概念

Master：叢集控制節點，每個叢集需要至少一個master節點負責叢集的管控

Node：工作負載節點，由master分配容器到這些node工作節點上，然後node節點上的docker負責容器的執行

Pod：kubernetes的最小控制單元，容器都是執行在pod中的，一個pod中可以有1個或者多個容器

Controller：控制器，通過它來實現對pod的管理，比如啟動pod、停止pod、伸縮pod的數量等等

Service：pod對外服務的統一入口，下面可以維護者同一類的多個pod

Label：標籤，用於對pod進行分類，同一類pod會擁有相同的標籤

NameSpace：名稱空間，用來隔離pod的執行環境

環境規劃

叢集型別

kubernetes叢集大體上分為兩類：一主多從和多主多從。

• 一主多從：一臺Master節點和多臺Node節點，搭建簡單，但是有單機故障風險，適合用於測試環境
• 多主多從：多臺Master節點和多臺Node節點，搭建麻煩，安全性高，適合用於生產環境

安裝方式

kubernetes有多種部署方式，目前主流的方式有kubeadm、minikube、二進位制包

• minikube：一個用於快速搭建單節點kubernetes的工具
• kubeadm：一個用於快速搭建kubernetes叢集的工具
• 二進位制包 ：從官網下載每個元件的二進位制包，依次去安裝，此方式對於理解kubernetes元件更加有效

說明：現在需要安裝kubernetes的叢集環境，但是又不想過於麻煩，所以選擇使用kubeadm方式

主機規劃

環境搭建

本次環境搭建需要安裝三臺Centos伺服器（一主二從），然後在每臺伺服器中分別安裝docker（18.06.3），kubeadm（1.17.4）、kubelet（1.17.4）、kubectl（1.17.4）程式。

主機安裝

安裝虛擬機器過程中注意下面選項的設定：

• 作業系統環境：CPU（2C） 記憶體（2G） 硬碟（50G）

• 語言選擇：中文簡體

• 軟體選擇：基礎設施伺服器

• 分割槽選擇：自動分割槽

• 網路配置：按照下面配置網路地址資訊

  網路地址：192.168.160.128  （每臺主機都不一樣  分別為128、129、130）
  子網掩碼：255.255.255.0
  預設閘道器：192.168.160.2
  DNS：    114.114.114.114
  

環境初始化

1. 檢查作業系統的版本

# 此方式下安裝kubernetes叢集要求Centos版本要在7.5或之上
[root@master ~]# cat /etc/redhat-release
CentOS Linux release 7.5.1804 (Core)

2） 主機名解析

為了方便後面叢集節點間的直接呼叫，在這配置一下主機名解析，企業中推薦使用內部DNS伺服器

# 主機名成解析 編輯三臺伺服器的/etc/hosts檔案，新增下面內容
192.168.160.128 master
192.168.160.129 node1
192.168.160.130 node2

3） 時間同步

kubernetes要求叢集中的節點時間必須精確一致，這裡直接使用chronyd服務從網路同步時間。

企業中建議配置內部的時間同步伺服器

# 啟動chronyd服務
[root@master ~]# systemctl start chronyd
# 設定chronyd服務開機自啟
[root@master ~]# systemctl enable chronyd
# chronyd服務啟動稍等幾秒鐘，就可以使用date命令驗證時間了
[root@master ~]# date

4） 禁用iptables和firewalld服務

kubernetes和docker在執行中會產生大量的iptables規則，為了不讓系統規則跟它們混淆，直接關閉系統的規則

# 1 關閉firewalld服務
[root@master ~]# systemctl stop firewalld
[root@master ~]# systemctl disable firewalld
# 2 關閉iptables服務
[root@master ~]# systemctl stop iptables
[root@master ~]# systemctl disable iptables

5） 禁用selinux

selinux是linux系統下的一個安全服務，如果不關閉它，在安裝叢集中會產生各種各樣的奇葩問題

# 編輯 /etc/selinux/config 檔案，修改SELINUX的值為disabled
# 注意修改完畢之後需要重啟linux服務
SELINUX=disabled

6） 禁用swap分割槽

swap分割槽指的是虛擬記憶體分割槽，它的作用是在實體記憶體使用完之後，將磁碟空間虛擬成記憶體來使用

啟用swap裝置會對系統的效能產生非常負面的影響，因此kubernetes要求每個節點都要禁用swap裝置

但是如果因為某些原因確實不能關閉swap分割槽，就需要在叢集安裝過程中通過明確的引數進行配置說明

# 編輯分割槽配置檔案/etc/fstab，註釋掉swap分割槽一行
# 注意修改完畢之後需要重啟linux服務
 UUID=455cc753-7a60-4c17-a424-7741728c44a1 /boot    xfs     defaults        0 0
 /dev/mapper/centos-home /home                      xfs     defaults        0 0
# /dev/mapper/centos-swap swap                      swap    defaults        0 0

7）修改linux的核心引數

# 修改linux的核心引數，新增網橋過濾和地址轉發功能
# 編輯/etc/sysctl.d/kubernetes.conf檔案，新增如下配置:
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.ipv4.ip_forward = 1

# 重新載入配置
[root@master ~]# sysctl -p

# 載入網橋過濾模組
[root@master ~]# modprobe br_netfilter

# 檢視網橋過濾模組是否載入成功
[root@master ~]# lsmod | grep br_netfilter

8）配置ipvs功能

在kubernetes中service有兩種代理模型，一種是基於iptables的，一種是基於ipvs的

兩者比較的話，ipvs的效能明顯要高一些，但是如果要使用它，需要手動載入ipvs模組

# 1 安裝ipset和ipvsadm
[root@master ~]# yum install ipset ipvsadmin -y

# 2 新增需要載入的模組寫入指令碼檔案
[root@master ~]# 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 為指令碼檔案新增執行許可權
[root@master ~]# chmod +x /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules

# 4 執行指令碼檔案
[root@master ~]# /bin/bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules

# 5 檢視對應的模組是否載入成功
[root@master ~]# lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4

9） 重啟伺服器

上面步驟完成之後，需要重新啟動linux系統

[root@master ~]# reboot

安裝docker

# 1 切換映象源
[root@master ~]# wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo

# 2 檢視當前映象源中支援的docker版本
[root@master ~]# yum list docker-ce --showduplicates

# 3 安裝特定版本的docker-ce
# 必須指定--setopt=obsoletes=0，否則yum會自動安裝更高版本
[root@master ~]# yum install --setopt=obsoletes=0 docker-ce-18.06.3.ce-3.el7 -y

# 4 新增一個配置檔案
# Docker在預設情況下使用的Cgroup Driver為cgroupfs，而kubernetes推薦使用systemd來代替cgroupfs
[root@master ~]# mkdir /etc/docker
[root@master ~]# cat <<EOF >  /etc/docker/daemon.json
{
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "registry-mirrors": ["https://kn0t2bca.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF

# 5 啟動docker
[root@master ~]# systemctl restart docker
[root@master ~]# systemctl enable docker

# 6 檢查docker狀態和版本
[root@master ~]# docker version

安裝kubernetes元件

# 由於kubernetes的映象源在國外，速度比較慢，這裡切換成國內的映象源
# 編輯/etc/yum.repos.d/kubernetes.repo，新增下面的配置 
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=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

# 安裝kubeadm、kubelet和kubectl
[root@master ~]# yum install --setopt=obsoletes=0 kubeadm-1.17.4-0 kubelet-1.17.4-0 kubectl-1.17.4-0 -y

# 配置kubelet的cgroup
# 編輯/etc/sysconfig/kubelet，新增下面的配置
KUBELET_CGROUP_ARGS="--cgroup-driver=systemd"
KUBE_PROXY_MODE="ipvs"

# 4 設定kubelet開機自啟
[root@master ~]# systemctl enable kubelet

準備叢集映象

# 在安裝kubernetes叢集之前，必須要提前準備好叢集需要的映象，所需映象可以通過下面命令檢視
[root@master ~]# kubeadm config images list

# 下載映象
#直接在命令列執行即可
# 此映象在kubernetes的倉庫中,由於網路原因,無法連線，下面提供了一種替代方案
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
)

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

叢集初始化

下面開始對叢集進行初始化，並將node節點加入到叢集中

下面的操作只需要在master節點上執行即可

# 建立叢集
[root@master ~]# kubeadm init \
	--kubernetes-version=v1.17.4 \
    --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
    --service-cidr=10.96.0.0/12 \
    --apiserver-advertise-address=192.168.160.128 (matser節點ip地址)

# 建立必要檔案
[root@master ~]# mkdir -p $HOME/.kube
[root@master ~]# sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
[root@master ~]# sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

下面的操作只需要在node節點上執行即可

# 將node節點加入叢集
[root@node1 ~]# kubeadm join 192.168.160.128:6443 --token 34ss36.7e8h7hsbnofdefo4     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:97b77e042abaabf3e7d3df7f10c1932da2cc6b385791496af131165acae99db4
[root@node2 ~]#kubeadm join 192.168.160.128:6443 --token 34ss36.7e8h7hsbnofdefo4     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:97b77e042abaabf3e7d3df7f10c1932da2cc6b385791496af131165acae99db4
	
# 檢視叢集狀態 此時的叢集狀態為NotReady，這是因為還沒有配置網路外掛
[root@master ~]# kubectl get nodes
NAME     STATUS     ROLES    AGE     VERSION
master   NotReady   master   6m43s   v1.17.4
node1    NotReady   <none>   22s     v1.17.4
node2    NotReady   <none>   19s     v1.17.4

安裝網路外掛

kubernetes支援多種網路外掛，比如flannel、calico、canal等等，任選一種使用即可，本次選擇flannel

下面操作依舊只在master節點執行即可，外掛使用的是DaemonSet的控制器，它會在每個節點上都執行

# 獲取fannel的配置檔案
[root@master ~]# wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml


# 使用配置檔案啟動fannel
[root@master ~]# kubectl apply -f kube-flannel.yml

# 稍等片刻，再次檢視叢集節點的狀態
[root@master ~]# kubectl get node
NAME     STATUS   ROLES    AGE   VERSION
master   Ready    master   26d   v1.17.4
node1    Ready    <none>   26d   v1.17.4
node2    Ready    <none>   26d   v1.17.4
#在node節點執行kubectl命令
scp -r $HOME/.kube  node1:$HOME/
scp -r $HOME/.kube  node2:$HOME/
#在node節點執行kubectl命令
[root@node1 ~]# kubectl get node
NAME     STATUS   ROLES    AGE   VERSION
master   Ready    master   26d   v1.17.4
node1    Ready    <none>   26d   v1.17.4
node2    Ready    <none>   26d   v1.17.4
[root@node2 ~]# kubectl get node
NAME     STATUS   ROLES    AGE   VERSION
master   Ready    master   26d   v1.17.4
node1    Ready    <none>   26d   v1.17.4
node2    Ready    <none>   26d   v1.17.4

至此，kubernetes的叢集環境搭建完成

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