003.Kubernetes二进制部署准备

一 前置准备

1.1 前置条件

相应的充足资源的Linux服务器;

设置相应的主机名,参考命令:

  1 hostnamectl set-hostname k8smaster

Mac及UUID唯一;

若未关闭防火墙则建议放通相应端口,如下:

Master节点——

规则

方向

端口范围

作用

使用者

TCP

Inbound

6443*

Kubernetes API server

All

TCP

Inbound

2379-2380

etcd server client API

kube-apiserver, etcd

TCP

Inbound

10250

Kubelet API

Self, Control plane

TCP

Inbound

10251

kube-scheduler

Self

TCP

Inbound

10252

kube-controller-manager

Self

Worker 节点——

规则

方向

端口范围

作用

使用者

TCP

Inbound

10250

Kubelet API

Self, Control plane

TCP

Inbound

30000-32767

NodePort Services**

All

其他更多前置准备见:https://kubernetes.io/zh/docs/setup/independent/install-kubeadm/

二 主要组件

2.1 核心组件

2.2 非核心组件

延伸1:对master节点服务组件的理解:

2018030821

Master节点上面主要由四个模块组成:APIServer,schedule,controller-manager,etcd。

APIServer: APIServer负责对外提供RESTful的kubernetes API的服务,它是系统管理指令的统一接口,任何对资源的增删该查都要交给APIServer处理后再交给etcd,如架构图中所示,kubectl(Kubernetes提供的客户端工具,该工具内部就是对Kubernetes API的调用)是直接和APIServer交互的。

schedule: schedule负责调度Pod到合适的Node上,如果把scheduler看成一个黑匣子,那么它的输入是pod和由多个Node组成的列表,输出是Pod和一个Node的绑定,即将这个pod部署到这个Node上。Kubernetes目前提供了调度算法,但是同样也保留了接口,用户可以根据自己的需求定义自己的调度算法。

controller manager: 如果APIServer做的是前台的工作的话,那么controller manager就是负责后台的。每一个资源都对应一个控制器。而control manager就是负责管理这些控制器的,比如我们通过APIServer创建了一个Pod,当这个Pod创建成功后,APIServer的任务就算完成了。而后面保证Pod的状态始终和我们预期的一样的重任就由controller manager去保证了。

etcd:etcd是一个高可用的键值存储系统,kubernetes使用它来存储各个资源的状态,从而实现了Restful的API。

延伸2:对master节点服务组件的理解:

每个Node节点主要由三个模板组成:kubelet、kube-proxy、runtime。

runtime:runtime指的是容器运行环境,目前Kubernetes支持docker和rkt两种容器。

kube-proxy: 该模块实现了kubernetes中的服务发现和反向代理功能。kube-proxy支持TCP和UDP连接转发,默认基于Round Robin算法将客户端流量转发到与service对应的一组后端pod。服务发现方面,kube-proxy使用etcd的watch机制,监控集群中service和endpoint对象数据的动态变化,并且维护一个service到endpoint的映射关系,从而保证了后端pod的IP变化不会对访问者造成影响。另外,kube-proxy还支持session affinity。

kublet:kublet是Master在每个Node节点上面的agent,是Node节点上面最重要的模块,它负责维护和管理该Node上的所有容器,但是如果容器不是通过kubernetes创建的,它并不会管理。本质上,它负责使Pod的运行状态与期望的状态一致。

三 部署规划

3.1 节点规划


节点

IP

类型

运行服务
k8smaster01
172.24.8.71
Kubernetes master节点
docker、etcd、kube-apiserver、kube-scheduler、kube-controller-manager、kubectl、kubelet、kube-nginx、flannel
k8smaster02
172.24.8.72
Kubernetes master节点
docker、etcd、kube-apiserver、kube-scheduler、kube-controller-manager、kubectl、
kubelet、kube-nginx、flannel
k8smaster03
172.24.8.73
Kubernetes master节点
docker、etcd、kube-apiserver、kube-scheduler、kube-controller-manager、kubectl、
kubelet、kube-nginx、flannel
k8snode01
172.24.8.74
Kubernetes node节点1
docker、etcd、kubelet、proxy、flannel
k8snode03
172.24.8.75
Kubernetes node节点2
docker、etcd、kubelet、proxy、flannel

提示:本实验使用三节点master部署,从而实现master的高可用。

3.2 组件及版本

3.3 组件策略

kube-apiserver:

kube-controller-manager:

kube-scheduler:

kubelet:

kube-proxy:

集群插件:

四 其他准备

4.1 手动添加解析

注意:以下4.1至4.7步骤可通过如下脚本快速实现:

  1 [root@k8smaster01 ~]# vi k8sinit.sh
  2 # Modify Author: xhy
  3 # Modify Date: 2019-06-23 22:19
  4 # Version:
  5 #***************************************************************#
  6 # Initialize the machine. This needs to be executed on every machine.
  7 
  8 # Add host domain name.
  9 cat >> /etc/hosts << EOF
 10 172.24.8.71 k8smaster01
 11 172.24.8.72 k8smaster02
 12 172.24.8.73 k8smaster03
 13 172.24.8.74 k8snode01
 14 172.24.8.75 k8snode02
 15 EOF
 16 
 17 # Add docker user
 18 useradd -m docker
 19 
 20 # Disable the SELinux.
 21 sed -i 's/^SELINUX=.*/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config
 22 
 23 # Turn off and disable the firewalld.
 24 systemctl stop firewalld
 25 systemctl disable firewalld
 26 
 27 # Modify related kernel parameters & Disable the swap.
 28 cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
 29 net.ipv4.ip_forward = 1
 30 net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
 31 net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
 32 net.ipv4.tcp_tw_recycle = 0
 33 vm.swappiness = 0
 34 vm.overcommit_memory = 1
 35 vm.panic_on_oom = 0
 36 net.ipv6.conf.all.disable_ipv6 = 1
 37 EOF
 38 sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf >&/dev/null
 39 swapoff -a
 40 sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab
 41 modprobe br_netfilter
 42 
 43 # Add ipvs modules
 44 cat > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules <<EOF
 45 #!/bin/bash
 46 modprobe -- ip_vs
 47 modprobe -- ip_vs_rr
 48 modprobe -- ip_vs_wrr
 49 modprobe -- ip_vs_sh
 50 modprobe -- nf_conntrack_ipv4
 51 EOF
 52 chmod 755 /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
 53 bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
 54 
 55 # Install rpm
 56 yum install -y conntrack ntpdate ntp ipvsadm ipset jq iptables curl sysstat libseccomp wget
 57 
 58 # Create k8s directory $$ Add system PATH
 59 mkdir -p  /opt/k8s/{bin,work} /etc/{kubernetes,etcd}/cert
 60 echo 'PATH=/opt/k8s/bin:$PATH' >>/root/.bashrc
 61 source /root/.bashrc
 62 
 63 # Reboot the machine.
 64 reboot
  1 [root@k8smaster01 ~]# cat <<EOF >> /etc/hosts
  2 172.24.8.71 k8smaster01
  3 172.24.8.72 k8smaster02
  4 172.24.8.73 k8smaster03
  5 172.24.8.74 k8snode01
  6 172.24.8.75 k8snode02
  7 EOF

提示:所有节点均建议如上操作。

4.2 添加docker账户

  1 [root@k8smaster01 ~]# useradd -m docker

提示:所有节点均建议如上操作。

4.3 关闭SELinux

  1 [root@k8smaster01 ~]# setenforce 0
  2 [root@k8smaster01 ~]# sed -i 's/^SELINUX=.*/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config

4.4 修正iptables

  1 [root@k8smaster01 ~]# systemctl stop firewalld
  2 [root@k8smaster01 ~]# systemctl disable firewalld			#关闭防火墙
  3 [root@k8smaster01 ~]# cat <<EOF >> /etc/sysctl.d/k8s.conf
  4 net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
  5 net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
  6 net.ipv4.ip_forward = 1
  7 EOF
  8 [root@k8smaster01 ~]# modprobe br_netfilter
  9 [root@k8smaster01 ~]# sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf

提示:所有节点均建议如上操作。

4.5 关闭swap

  1 [root@k8smaster01 ~]# sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab
  2 [root@k8smaster01 ~]# echo "vm.swappiness = 0" >> /etc/sysctl.d/k8s.conf	#禁止使用 swap 空间,只有当系统 OOM 时才允许使用它
  3 [root@k8smaster01 ~]# sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf

4.6 其他调整

  1 [root@k8smaster01 ~]# cat <<EOF >> /etc/sysctl.d/k8s.conf
  2 vm.overcommit_memory = 1						# 不检查物理内存是否够用
  3 vm.panic_on_oom = 0							# 开启 OOM
  4 net.ipv6.conf.all.disable_ipv6 = 1					# 关闭 IPV6
  5 EOF
  6 [root@k8smaster01 ~]# sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf
  7 [root@k8smaster01 ~]# mkdir -p  /opt/k8s/{bin,work} /etc/{kubernetes,etcd}/cert	#创建相应目录
  8 [root@k8smaster01 ~]# yum install -y conntrack ntpdate ntp ipvsadm ipset jq iptables curl sysstat libseccomp wget

提示:必须关闭 tcp_tw_recycle,否则和 NAT 冲突,会导致服务不通;

关闭 IPV6,防止触发 docker BUG。

4.7 加载IPVS

pod的负载均衡是用kube-proxy来实现的,实现方式有两种,一种是默认的iptables,一种是ipvs,相对iptables,ipvs有更好的性能。且当前ipvs已经加入到了内核的主干。

为kube-proxy开启ipvs的前提需要加载以下的内核模块:

  1 [root@k8smaster01 ~]# cat > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules <<EOF
  2 #!/bin/bash
  3 modprobe -- ip_vs
  4 modprobe -- ip_vs_rr
  5 modprobe -- ip_vs_wrr
  6 modprobe -- ip_vs_sh
  7 modprobe -- nf_conntrack_ipv4
  8 EOF
  9 [root@k8smaster01 ~]# chmod 755 /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
 10 [root@k8smaster01 ~]# bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
 11 [root@k8smaster01 ~]# lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4
 12 [root@k8smaster01 ~]# yum -y install ipvsadm

clipboard

提示:所有节点均建议如上操作。

为了更好的管理和查看ipvs,可安装相应的管理工具《002.LVS管理工具的安装与使用》。

五 环境准备

5.1 配置免秘钥

为了更方便远程分发文件和执行命令,本实验配置master节点到其它节点的 ssh 信任关系。

  1 [root@k8smaster01 ~]# ssh-keygen -f ~/.ssh/id_rsa -N ''
  2 [root@k8smaster01 ~]# ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub root@k8smaster01
  3 [root@k8smaster01 ~]# ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub root@k8smaster02
  4 [root@k8smaster01 ~]# ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub root@k8smaster03
  5 [root@k8smaster01 ~]# ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub root@k8snode01
  6 [root@k8smaster01 ~]# ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub root@k8snode02

提示:此操作仅需要在master节点操作。

5.2 分发集群配置参数脚本

后续使用的环境变量都定义在文件 environment.sh 中,同时拷贝到所有节点的 /opt/k8s/bin 目录:

  1 #!/usr/bin/bash
  2 
  3 # 生成 EncryptionConfig 所需的加密 key
  4 export ENCRYPTION_KEY=$(head -c 32 /dev/urandom | base64)
  5 
  6 # 集群 MASTER 机器 IP 数组
  7 export MASTER_IPS=(172.24.8.71 172.24.8.72 172.24.8.73)
  8 
  9 # 集群 MASTER IP 对应的主机名数组
 10 export MASTER_NAMES=(k8smaster01 k8smaster02 k8smaster03)
 11 
 12 # 集群 NODE 机器 IP 数组
 13 export NODE_IPS=(172.24.8.74 172.24.8.75)
 14 
 15 # 集群 NODE IP 对应的主机名数组
 16 export NODE_NAMES=(k8snode01 k8snode02)
 17 
 18 # 集群所有机器 IP 数组
 19 export ALL_IPS=(172.24.8.71 172.24.8.72 172.24.8.73 172.24.8.74 172.24.8.75)
 20 
 21 # 集群所有IP 对应的主机名数组
 22 export ALL_NAMES=(k8smaster01 k8smaster02 k8smaster03 k8snode01 k8snode02)
 23 
 24 # etcd 集群服务地址列表
 25 export ETCD_ENDPOINTS="https://172.24.8.71:2379,https://172.24.8.72:2379,https://172.24.8.73:2379"
 26 
 27 # etcd 集群间通信的 IP 和端口
 28 export ETCD_NODES="k8smaster01=https://172.24.8.71:2380,k8smaster02=https://172.24.8.72:2380,k8smaster03=https://172.24.8.73:2380"
 29 
 30 # kube-apiserver 的反向代理(kube-nginx)地址端口
 31 export KUBE_APISERVER="https://127.0.0.1:8443"
 32 
 33 # 节点间互联网络接口名称
 34 export IFACE="eth0"
 35 
 36 # etcd 数据目录
 37 export ETCD_DATA_DIR="/data/k8s/etcd/data"
 38 
 39 # etcd WAL 目录,建议是 SSD 磁盘分区,或者和 ETCD_DATA_DIR 不同的磁盘分区
 40 export ETCD_WAL_DIR="/data/k8s/etcd/wal"
 41 
 42 # k8s 各组件数据目录
 43 export K8S_DIR="/data/k8s/k8s"
 44 
 45 # docker 数据目录
 46 export DOCKER_DIR="/data/k8s/docker"
 47 
 48 ## 以下参数一般不需要修改
 49 
 50 # TLS Bootstrapping 使用的 Token,可以使用命令 head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' ' 生成
 51 BOOTSTRAP_TOKEN="41f7e4ba8b7be874fcff18bf5cf41a7c"
 52 
 53 # 最好使用 当前未用的网段 来定义服务网段和 Pod 网段
 54 
 55 # 服务网段,部署前路由不可达,部署后集群内路由可达(kube-proxy 保证)
 56 SERVICE_CIDR="10.254.0.0/16"
 57 
 58 # Pod 网段,建议 /16 段地址,部署前路由不可达,部署后集群内路由可达(flanneld 保证)
 59 CLUSTER_CIDR="172.30.0.0/16"
 60 
 61 # 服务端口范围 (NodePort Range)
 62 export NODE_PORT_RANGE="30000-32767"
 63 
 64 # flanneld 网络配置前缀
 65 export FLANNEL_ETCD_PREFIX="/kubernetes/network"
 66 
 67 # kubernetes 服务 IP (一般是 SERVICE_CIDR 中第一个IP)
 68 export CLUSTER_KUBERNETES_SVC_IP="10.254.0.1"
 69 
 70 # 集群 DNS 服务 IP (从 SERVICE_CIDR 中预分配)
 71 export CLUSTER_DNS_SVC_IP="10.254.0.2"
 72 
 73 # 集群 DNS 域名(末尾不带点号)
 74 export CLUSTER_DNS_DOMAIN="cluster.local"
 75 
 76 # 将二进制目录 /opt/k8s/bin 加到 PATH 中
 77 export PATH=/opt/k8s/bin:$PATH
  1 [root@k8smaster01 ~]# source environment.sh
  2 [root@k8smaster01 ~]# for all_ip in ${ALL_IPS[@]}
  3   do
  4     echo ">>> ${all_ip}"
  5     scp environment.sh root@${all_ip}:/opt/k8s/bin/
  6     ssh root@${all_ip} "chmod +x /opt/k8s/bin/*"
  7   done

003.Kubernetes二进制部署准备

全文结束