K8S二进制单节点部署

1、inikube： Minikube是一个工具，可以在本地快速运行一个单节点微型K8s，仅用于学习预览K8s的一些特性使用部署地址: https://kubernetes.io/docs/setup/minikube
2、Kubeadmin： Kubeadmin也是一个工具，提供kubeadm init和kubeadm join，用于快速部署K8S集群，相对简单 https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/
3、二进制安装部署生产首选，从官方下载发行版的二进制包，手动部署每个组件和自签TLS证书，组成K8s集群，新手推荐 https://github.com/kubernetes/kubernetes/releases

二、Kubernetes二进制部署（单节点）

1、环境准备

服务器	ip	组件
k8s集群master1	192.168.142.3	kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler、etcd
k8s集群node1	192.168.142.4	kubelet、kube-proxy、docker、flannel
k8s集群node2	192.168.142.5	kubelet、kube-proxy、docker、flannel

#关闭防火墙和安全功能
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

#关闭swap
swapoff -a
sed -ir 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab

#设置主机名
hostnamectl set-hostname master01
hostnamectl set-hostname node01
hostnamectl set-hostname node02

#添加hosts
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.142.3 master01
192.168.142.4 node01
192.168.142.5 node02
EOF

#将桥接的ipv4流量传递到iptables的链
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF

sysctl --system

#时间同步
yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com

2、部署etcd集群(这里就不在单独的服务器上部署，直接部署在各节点上，节省资源)

1.etcd目前默认使用2379端口提供HTTP API服务，2380端口和peer通信(这两个端口已经被TAMA(互联网数字分配机构)官方预留给etced)。即etcd默认使用2379端口对外为客户端提供通讯，使用端口2380来进行服务器间内部通讯
2.etcd在生产环境中一般推荐集群方式部署。由于etcd的leader选举机制，要求至少为3台或以上的奇数台
3.etcd作为服务发现系统，有以下的特点:
• 简单 安装配置简单，而且提供了HTTP API进行交互，使用也很简单
• 安全: 支持SSL证书验证
• 快速: 单实例支持每秒2k+读操作
• 可靠: 采用raft算法实现分布式系统数据的可用性和一致性
==========================================================
##准备签发证书环境
CFSSL是CloudFlare公司开源的一款PKI/TLS工具。CESSL 包含一个命令行工具和一个用于签名、验证和捆绑TLS证书的HTTP API服务。使用Go语言编写。
CFSSL使用配置文件生成证书，因此自签之前，需要生成它识别的json 格式的配置文件，CFSSL 提供了方便的命令行生成配置文件。
CFSSL用来为etcd提供TLS证书，它支持签三种类型的证书:
1、client证书，服务端连接客户端时携带的证书，用于客户端验证服务端身份，如kube-apiserver 访问etcd;
2、server证书，客户端连接服务端时携带的证书，用于服务端验证客户端身份，如etcd对外提供服务:
3、peer证书，相互之间连接时使用的证书，如etcd节点之间进行验证和通信。
这里全部都使用同一套证书认证。

（1）下载证书制作工具

curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssl
curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssljson
curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssl-certinfo
chmod +x /usr/local/bin/cfssl /usr/local/bin/cfssljson /usr/local/bin/cfssl-certinfo

chmod +x /usr/local/bin/cfssl* 
==========================================================
cfssl: 证书签发的工具命令
cfssljson: 将cfssl 生成的证书( json格式)变为文件承载式证书
cfssl-certinfo:验证证书的信息
cfssl-certinfo -cert <证书名称>

（2）利用etcd-cert.sh生成CA证书、etcd服务器证书以及私钥

1.创建k8s.工作目录
mkdir /opt/k8s
cd /opt/k8s/

2.mkdir /opt/k8s/etcd-cert          #创建用于生成CA证书、etcd服务器证书以及私钥的目录
cd /opt/k8s/etcd-cert 
vim etcd-cert.sh
----------------------------------------------------------
cat > ca-config.json <<EOF			#CA证书配置文件
{
  "signing": {					#键名称
    "default": {
      "expiry": "87600h"			#证书有效期（10年）
    },
    "profiles": {				#简介
      "www": {					#名称
         "expiry": "87600h",
         "usages": [				#使用方法
            "signing",				#键
            "key encipherment",			#密钥验证（密钥验证要设置在CA证书中）
            "server auth",			#服务器端验证
            "client auth"			#客户端验证
        ]
      }
    }
  }
}
EOF
cat > ca-csr.json <<EOF				#CA签名
{
    "CN": "etcd CA",				#CA签名为etcd指定（三个节点均需要）
    "key": {
        "algo": "rsa",				#使用rsa非对称密钥的形式
        "size": 2048				#密钥长度为2048
    },
    "names": [					#在证书中定义信息（标准格式）
        {
            "C": "CN",				#名称
            "L": "Beijing",		
            "ST": "Beijing"		
        }
    ]
}
EOF
cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -
cat > server-csr.json <<EOF			#服务器端的签名
{
    "CN": "etcd",
    "hosts": [					#定义三个节点的IP地址
    "192.168.142.3",
    "192.168.142.4",
    "192.168.142.5"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "BeiJing"
        }
    ]
}
EOF
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=www server-csr.json | cfssljson -bare server     #cfssl 为证书制作工具
----------------------------------------------------------
chmod +x etcd-cert.sh 
./etcd-cert.sh

（3）利用etcd.sh启动etcd

1）解压etcd包

#etcd二进制包地址: https://github.com/etcd-io/etcd/releases
1.上传etcd-v3.3.10-1inux-amd64.tar.gz 到/opt/k8s/目录中，解压etcd 压缩包
2.cd /opt/k8s/
tar zxvf etcd-v3.3.10-linux-amd64.tar.gz
3.1s etcd-v3.3.10-linux-amd64
Documentation etcd etcdctl README-etcdctl.md README.md
READMEv2-etcdctl.md
==========================================================
etcd就是etcd服务的启动命令，后面可跟各种启动参数
etcdct1主要为etcd服务提供了命令行操作

2）创建用于存放etcd配置文件，命令文件，证书的目录

mkdir -p /opt/etcd/{cfg,bin,ssl}
mv /opt/k8s/etcd-v3.3.10-linux-amd64/etcd /opt/etcd/bin/
mv /opt/k8s/etcd-v3.3.10-linux-amd64/etcdctl /opt/etcd/bin/
cp /opt/k8s/etcd-cert/*.pem /opt/etcd/ssl/

3）编写etcd.sh启动etcd（先起一台，再scp）

cd /opt/k8s
vim etcd.sh
----------------------------------------------------------
#!/bin/bash
#以下为使用格式：etcd名称 当前etcd的IP地址+完整的集群名称和地址
# example: ./etcd.sh etcd01 192.168.80.11 etcd02=https://192.168.80.12:2380,etcd03=https://192.168.80.13:2380
ETCD_NAME=$1						#位置变量1：etcd节点名称
ETCD_IP=$2						#位置变量2：节点地址
ETCD_CLUSTER=$3						#位置变量3：集群
WORK_DIR=/opt/etcd					#指定工作目录
cat <<EOF >$WORK_DIR/cfg/etcd				#在指定工作目录创建ETCD的配置文件
#[Member]
ETCD_NAME="${ETCD_NAME}"				#etcd名称
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://${ETCD_IP}:2380"		#etcd IP地址：2380端口。用于集群之间通讯
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://${ETCD_IP}:2379"	#etcd IP地址：2379端口，用于开放给外部客户端通讯
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://${ETCD_IP}:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://${ETCD_IP}:2379"	#对外提供的url使用https的协议进行访问
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://${ETCD_IP}:2380,${ETCD_CLUSTER}"		#多路访问
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"		#tokens 令牌环名称：etcd-cluster
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"			#状态，重新创建
EOF
cat <<EOF >/usr/lib/systemd/system/etcd.service		#定义ectd的启动脚本
[Unit]								#基本项			
Description=Etcd Server					#类似为 etcd 服务
After=network.target					#vu癌症
After=network-online.target
Wants=network-online.target
[Service]						#服务项
Type=notify
EnvironmentFile=${WORK_DIR}/cfg/etcd	#etcd文件位置
ExecStart=${WORK_DIR}/bin/etcd \			#准启动状态及以下的参数
--name=\${ETCD_NAME} \
--data-dir=\${ETCD_DATA_DIR} \
--listen-peer-urls=\${ETCD_LISTEN_PEER_URLS} \
--listen-client-urls=\${ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS},http://127.0.0.1:2379 \
--advertise-client-urls=\${ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS} \ #以下为群集内部的设定
--initial-advertise-peer-urls=\${ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS} \
--initial-cluster=\${ETCD_INITIAL_CLUSTER} \
--initial-cluster-token=\${ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN} \	#群集内部通信，也是使用的令牌，为了保证安全（防范中间人窃取）
--initial-cluster-state=new \
--cert-file=${WORK_DIR}/ssl/server.pem \		#证书相关参数
--key-file=${WORK_DIR}/ssl/server-key.pem \
--peer-cert-file=${WORK_DIR}/ssl/server.pem \
--peer-key-file=${WORK_DIR}/ssl/server-key.pem \
--trusted-ca-file=${WORK_DIR}/ssl/ca.pem \
--peer-trusted-ca-file=${WORK_DIR}/ssl/ca.pem
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536					#开放最多的端口号
[Install]
WantedBy=multi-user.target				#进行启动
EOF
systemctl daemon-reload					#参数重载
systemctl enable etcd
systemctl restart etcd
----------------------------------------------------------
chmod +x etcd.sh
主机master01：./etcd.sh etcd01 192.168.80.11 etcd02=https://192.168.80.12:2380,etcd03=https://192.168.80.13:2380    #执行脚本

另外打开一个终端窗口查看etcd进程是否正常
ps -ef | grep etcd

//把etcd相关证书文件和命令文件全部拷贝到另外两个etcd集群节点
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.142.4:/opt/
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.142.5:/opt/

//把etcd服务管理文件拷贝到另外两个etcd集群节点
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.142.4:/usr/lib/systemd/system/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.142.5:/usr/lib/systemd/system/

修改vim /opt/etcd/cfg/etcd文件，每一台主机都有自己的etc编号和ip，除了集群那行一致，其他都要修改成本机ip和etc编号

再次systemctl daemon-reload					#参数重载
systemctl enable etcd
systemctl restart etcd

4）在master01节点上测试健康检查

1.ln -s /opt/etcd/bin/etcd* /usr/local/bin 
2.检查etcd群集状态
cd /opt/etcd/ssl
etcdctl \
--ca-file=ca.pem \
--cert-file=server.pem \
--key-file=server-key.pem \
--endpoints="https://192.168.142.3:2379,https://192.168.142.4:2379,https://192.168.142.5:2379" \
cluster-health
==========================================================
--cert-file:识别HTTPS端使用sSL证书文件
--key-file: 使用此SSL密钥文件标识HTTPS客户端
-ca-file:使用此CA证书验证启用https的服务器的证书
--endpoints:集群中以逗号分隔的机器地址列表
cluster-health:检查etcd集群的运行状况
==========================================================
3.切换到etcd3版本查看集群节点状态和成员列表
export ETCDCTL_API=3
#v2和v3命令略有不同，etcd2 和etcd3也是不兼容的，默认是v2版本
etcdctl --write-out=table endpoint status
etcdctl --write-out=table member list
export ETCDCTL_API=2
#再切回v2版本

3、部署docker引擎（node节点上部署）

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

systemctl start docker.service
systemctl enable docker.service

三、flannel网络

1、K8S中Pod网络通信的方式

Pod内容器与容器之间的通信：
在同一个Pod内的容器(Pod内的容器是不会跨宿主机的)共享同一个网络命令空间，相当于它们在网一台机器上一样，可以用localhost地址访间彼此的端口
同一个Node内Pod之间的通信：
每个Pod 都有一个真实的全局IP地址，同一个Node 内的不同Pod之间可以直接采用对方Pod的IP地址进行通信，Pod1与Pod2都是通过veth连接到同一个docker0网桥，网段相同，所以它们之间可以直接通信
不同Node上Pod之间的通信：
Pod地址与docker0在同一网段，dockor0网段与宿主机网卡是两个不同的网段，且不同Nodo之间的通信贝能通过宿主机的物理网卡进行　　

要想实现不同node上pod之间的通信，就必须想办法通过主机的物理网卡IP地址进行寻址和通信，因此要满足两个条件；pod的ip不能冲突；将pod的IP和所在的node的IP关联起来，通过这个管理让不同node上pod之间直接通过内网IP地址通信

2、K8S的三种网络

（1）Overlay Network

叠加网络，在二层或者三层基础网络上叠加的一种虚拟网络技术模式，该网络中的主机通过虚拟链路隧道连接起来（类似于vpn）

（2）VXLAN

将源数据包封装到UDP中，并使用基础网络的IP/MAC作为外层报文头进行封装，然后再以太网上传输，到达目的地后由隧道断点解封装并将数据发送给目标地址　　

（3）Flannel

Flannle的功能是让集群中的不同节点主机创建的docker容器都具有全集群唯一的虚拟IP地址
Flannel是Overlay网络中的一种，也是将TCP源数据包封装在另一种网络包里面进行路由转发和通信，目前支持UDP、VXLAN、host-GW3中数据转发方式　　

3、Flannel工作原理

数据从源node节点的pod发出后，会经由docker0网卡转发到flannel0网卡，在flannel0网卡有个flanneld服务会把这个数据包podIP头部封装到UDP报文中，然后根据自己在etcd中维护路由表通过物理网卡转发到目标node节点，数据包到达目标node节点后会被flanneld服务解封装会暴露UDP报文中的podIP地址，然后经由flannel0 网卡和docker0网卡转发到目标pod的容器

4、ETCD 之 Flannel 提供说明

存储管理Flannel可分配的IP地址段资源
监控 ETCD 中每个 Pod 的实际地址，并在内存中建立维护 Pod 节点路由表

四、配置flannel网络

1、master01节点上操作

//添加 flannel 网络配置信息，写入分配的子网段到 etcd 中，供 flannel 使用
cd /opt/etcd/ssl
/opt/etcd/bin/etcdctl \
--ca-file=ca.pem \
--cert-file=server.pem \
--key-file=server-key.pem \
--endpoints="https://192.168.142.3:2379,https://192.168.142.4:2379,https://192.168.142.5:2379" \
set /coreos.com/network/config '{"Network": "172.17.0.0/16", "Backend": {"Type": "vxlan"}}'

//查看写入的信息
/opt/etcd/bin/etcdctl \
--ca-file=ca.pem \
--cert-file=server.pem \
--key-file=server-key.pem \
--endpoints="https://192.168.142.3:2379,https://192.168.142.4:2379,https://192.168.142.5:2379" \
get /coreos.com/network/config

------------------------------------------------------------------------------------------
set <key> <value>
set /coreos.com/network/config 添加一条网络配置记录，这个配置将用于flannel分配给每个docker的虚拟IP地址段
get <key>
get /coreos.com/network/config 获取网络配置记录，后面不用再跟参数了

Network：用于指定Flannel地址池
Backend：用于指定数据包以什么方式转发，默认为udp模式，Backend为vxlan比起预设的udp性能相对好一些

2、在所有 node 节点上操作　

（1）上传压缩包　

//上传 flannel.sh 和 flannel-v0.10.0-linux-amd64.tar.gz 到 /opt 目录中，解压 flannel 压缩包
cd /opt
tar zxvf flannel-v0.10.0-linux-amd64.tar.gz
flanneld				#flanneld为主要的执行文件
mk-docker-opts.sh		#mk-docker-opts.sh脚本用于生成Docker启动参数
README.md

（2）创建kubernetes工作目录　　

mkdir -p /opt/kubernetes/{cfg,bin,ssl}

cd /opt
mv mk-docker-opts.sh flanneld /opt/kubernetes/bin/

（3）利用脚本启动flanneld服务，开启flannel网络功能　　

cd /opt
vim flannel.sh
==========================================================
==========================================================
#!/bin/bash
--------------定义etcd集群的端点IP地址和对外提供服务的2379端口
ETCD_ENDPOINTS=${1:-"http://127.0.0.1:2379"}   #${var:-string}：若变量var为空，则用在命令行中用string来替换；否则变量var不为空时>，则用变量var的值来替换，这里的1代表的是位置变量$1
--------------#创建flanneld配置文件
cat > /opt/kubernetes/cfg/flanneld <<EOF   
FLANNEL_OPTIONS="--etcd-endpoints=${ETCD_ENDPOINTS} \\
-etcd-cafile=/opt/etcd/ssl/ca.pem \\
-etcd-certfile=/opt/etcd/ssl/server.pem \\
-etcd-keyfile=/opt/etcd/ssl/server-key.pem"
EOF   #flanneld本应使用etcd客户端TLS相关证书（client 证书），这里全部都使用同一套证书认证。
---------------#创建flanneld.service服务管理文件
cat > /usr/lib/systemd/system/flanneld.service <<EOF
[Unit]
Description=Flanneld overlay address etcd agent
After=network-online.target network.target
Before=docker.service

[Service]
Type=notify
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/flanneld
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/flanneld --ip-masq \$FLANNEL_OPTIONS
ExecStartPost=/opt/kubernetes/bin/mk-docker-opts.sh -k DOCKER_NETWORK_OPTIONS -d /run/flannel/subnet.env
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target

EOF

#flanneld启动后会使用 mk-docker-opts.sh 脚本生成 docker 网络相关配置信息
#mk-docker-opts.sh -k DOCKER_NETWORK_OPTIONS：将组合选项键设置为环境变量DOCKER_NETWORK_OPTIONS，docker启动时将使用此变量
#mk-docker-opts.sh -d /run/flannel/subnet.env：指定要生成的docker网络相关信息配置>文件的路径，docker启动时候引用此配置

---------------启动flanneld服务
systemctl daemon-reload
systemctl enable flanneld
systemctl restart flanneld
==========================================================
==========================================================
chmod +x flannel.sh
./flannel.sh https://192.168.142.3:2379,https://192.168.142.4:2379,https://192.168.142.5:2379

（4）查看 cat /run/flannel/subnet.env　　

flanne1启动后会生成一个docker网络相关信息配置文件/run/flannel/subnet.env，包含了docker要使用flannel通讯的相关参数
cat /run/flannel/subnet.env
DOCKER_OPT_BIP="--bip=172.17.85.1/24"
DOCKER_OPT_IPMASQ="--ip-masq= false"
DOCKER_OPT_MTU="--mtu=1450"
DOCKER_NETWORK_OPTIONS=" --bip=172.17.85.1/24 --ip-masq=false --mtu=1450"
------------------------------------------------
--bi: 指定docker 启动时的子网
--ip-masq: 设置ipmasq=false 关闭snat 伪装策略
--mtu=1450:mtu要留出50字节给外层的vxlan封包的额外开销使用
Flannel启动过程解析:
1、从etcd中获取network的配置信息
2、划分subnet， 并在etcd中进行注册
3、将子网信息记录到/run/flannel/subnet.env中

（5）修改docker服务管理文件，配置docker连接flannel　　

vim /lib/systemd/system/docker.service
[Service]
Type=notify
# the default is not to use systemd for cgroups because the delegate issues stillt
# exists and systemd currently dges not support the cgroup feature set requi red 
# for containers run by docker
EnvironmentFile=/run/flannel/subnet.env      #添加
ExecStart=/usr/bin/dockerd $DOCKER_NETWORK_OPTIONS -H fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock
#修改
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
TimeoutSec=0
RestartSec=2
Restart=always

（6）重启docker服务　　

systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

//查看 docker0 和 flannel.1 的 IP 地址，此时应该在同一网段里

（7）测试

在 node01 节点测试 ping 通 node02 节点的 docker0 网卡，证明 flannel 已起到路由作用
ping -I 172.17.15.1 172.17.45.1

//创建并进入容器
docker run -itd centos:7 /bin/bash

//在容器中下载工具，测试 ping 通 node02 节点中的 centos:7 容器
yum install net-tools -y
ping -I 172.17.15.2 172.17.45.2

五、部署 master 组件　　

1、在 master01 节点上操作　

（1）上传 master.zip 和 k8s-cert.sh 到 /opt/k8s 目录中，解压 master.zip 压缩包　　

cd /opt/k8s/
unzip master.zip
apiserver.sh
scheduler.sh
controller-manager.sh

chmod +x *.sh

（2）创建kubernetes工作目录　　

mkdir -p /opt/kubernetes/{cfg,bin,ssl}

（3）创建用于生成CA证书、相关组件的证书和私钥的目录　　

mkdir /opt/k8s/k8s-cert
mv /opt/k8s/k8s-cert.sh /opt/k8s/k8s-cert
cd /opt/k8s/k8s-cert/
vim k8s-cert.sh
==========================================================
#!/bin/bash
#配置证书生成策略，让 CA 软件知道颁发有什么功能的证书，生成用来签发其他组件证书的根证书
cat > ca-config.json <<EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "kubernetes": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF

#生成CA证书和私钥（根证书和私钥）
cat > ca-csr.json <<EOF
{
    "CN": "kubernetes",
    "key": {
      "algo": "rsa",
      "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing",
            "O": "k8s",
            "OU": "System"
        }
    ]
}
EOF

cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -


#-----------------------
#生成 apiserver 的证书和私钥（apiserver和其它k8s组件通信使用）
#hosts中将所有可能作为 apiserver 的 ip 添加进去，后面 keepalived 使用的 VIP 也要加入
cat > apiserver-csr.json <<EOF
{
    "CN": "kubernetes",
    "hosts": [
      "10.0.0.1",
      "127.0.0.1",
      "192.168.80.11",          #master01
      "192.168.80.16",          #master02
      "192.168.80.100",         #vip，后面 keepalived 使用
      "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

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes apiserver-csr.json | cfssljson -bare apiserver


#-----------------------
#生成 kubectl 的证书和私钥，具有admin权限
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 kube-proxy 的证书和私钥
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

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy
==========================================================
./k8s-cert.sh

//controller-manager和kube-scheduler设置为只调用当前机器的apiserver, 使用127.0.0.1:8080 通信，因此不需要签发证书

（4）复制CA证书、apiserver相关证书和私钥到 kubernetes工作目录的 ssl 子目录中　　

cp ca*pem apiserver*pem /opt/kubernetes/ssl/

（5）上传 kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s/ 目录中，解压 kubernetes 压缩包　　

cd /opt/k8s/
tar zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz

（6）复制master组件的关键命令文件到 kubernetes工作目录的 bin 子目录中　　

cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
cp kube-apiserver kubectl kube-controller-manager kube-scheduler /opt/kubernetes/bin/
ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/

（7）创建 bootstrap token 认证文件，apiserver 启动时会调用　　

相当于在集群内创建了一个这个用户，接下来就可以用RBAC
给他授权

1.head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' '   #获取随机数前16个字节内容，以十六进制格式输出，并删除其中空格
结果是：21de1597292d523d3a7c79fdf7477c3e

2.cd /opt/k8s/
vim token.sh
==========================================================
#!/bin/bash

#生成token.csv 文件，按照Token序列号,用户名,UID,用户组的格式生成
cat > /opt/kubernetes/cfg/token.csv <<EOF

21de1597292d523d3a7c79fdf7477c3e,kubelet-bootstrap,10001,"system: kubelet-bootstrap" EOF ========================================================== chmod +x token.sh ./token.sh cat /opt/kubernetes/cfg/token.csv

（8）开启apiserver服务，检查进程是否启动成功

二进制文件、token、证书都准备好
cd /opt/k8s/
./apiserver.sh 192.168.142.3 https://192.168.142.3:2379,https://192.168.142.4:2379,https://192.168.142.5:2379   #开启apiserver服务

ps aux | grep kube-apiserver

（9）查看6443、8080两个端口和版本信息

k8s通过kube- apiserver这个进程提供服务，该进程运行在单个master节点上。默认有两个端口6443和8080
//安全端口6443用于接收HTTPS请求，用于基于Token文件或客户端证书等认证
netstat -natp | grep 6443

//本地端口8080用于接收HTTP请求，非认证或授权的HTTP请求通过该端口访问APIServer
netstat -natp | grep 8080

//查看版本信息(必须保证apiserver启动正常，不然无法查询到server的版本信息)
kubectl version

（10）启动scheduler和controller-manager

1.启动scheduler服务
cd /opt/k8s/
vim scheduler.sh
==========================================================
!/bin/bash
#创建 kube-scheduler 启动参数配置文件
MASTER_ADDRESS=$1

cat >/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler <<EOF
KUBE_SCHEDULER_OPTS="--logtostderr=true \\
--v=4 \\
--master=${MASTER_ADDRESS}:8080 \\
--leader-elect=true"
EOF

#--master：监听 apiserver 的地址和8080端口
#--leader-elect=true：启动 leader 选举
#k8s中Controller-Manager和Scheduler的选主逻辑：k8s中的etcd是整个集群所有状态信息的存储，>涉及数据的读写和多个etcd之间数据的同步，对数据的一致性要求严格，所以使用较复杂的 raft 算>法来选择用于提交数据的主节点。而 apiserver 作为集群入口，本身是无状态的web服务器，多个 apiserver 服务之间直接负载请求并不需要做选主。Controller-Manager 和 Scheduler 作为任务类型>的组件，比如 controller-manager 内置的 k8s 各种资源对象的控制器实时的 watch apiserver 获>取对象最新的变化事件做期望状态和实际状态调整，调度器watch未绑定节点的pod做节点选择，显然>多个这些任务同时工作是完全没有必要的，所以 controller-manager 和 scheduler 也是需要选主的
，但是选主逻辑和 etcd 不一样的，这里只需要保证从多个 controller-manager 和 scheduler 之间
选出一个 leader 进入工作状态即可，而无需考虑它们之间的数据一致和同步。


#创建 kube-scheduler.service 服务管理文件
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
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-scheduler \$KUBE_SCHEDULER_OPTS
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl enable kube-scheduler
systemctl restart kube-scheduler
==========================================================
./scheduler.sh 127.0.0.1

ps aux | grep kube-scheduler

2.启动controller-manager服务
cd /opt/k8s/
vim controller-manager.sh
==========================================================
#!/bin/bash
#创建 kube-controller-manager 启动参数配置文件
MASTER_ADDRESS=$1

cat >/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager <<EOF
KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS="--logtostderr=true \\
--v=4 \\
--master=${MASTER_ADDRESS}:8080 \\
--leader-elect=true \\
--address=127.0.0.1 \\
--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 \\
--cluster-name=kubernetes \\
--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 \\
--experimental-cluster-signing-duration=87600h0m0s"
EOF

#--cluster-name=kubernetes：集群名称，与CA证书里的CN匹配
#--cluster-signing-cert-file：指定签名的CA机构根证书，用来签名为 TLS BootStrapping 创建的
证书和私钥
#--root-ca-file：指定根CA证书文件路径，用来对 kube-apiserver 证书进行校验，指定该参数后，
才会在 Pod 容器的 ServiceAccount 中放置该 CA 证书文件
#--experimental-cluster-signing-duration：设置为 TLS BootStrapping 签署的证书有效时间为10年，默认为1年

#创建 kube-controller-manager.service 服务管理文件
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
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-controller-manager \$KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl enable kube-controller-manager
systemctl restart kube-controller-manager
==========================================================
./controller-manager.sh 127.0.0.1

3.查看节点状态
kubectl get cs

六、部署 Worker Node 组件（kubelet、kube-proxy）

1、在 master01 节点上操作，把 kubelet、kube-proxy 拷贝到 node 节点　　

cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
scp kubelet kube-proxy root@192.168.142.4:/opt/kubernetes/bin/
scp kubelet kube-proxy root@192.168.142.5:/opt/kubernetes/bin/

2、在 node01 节点上操作　　

上传 node.zip 到 /opt 目录中，解压 node.zip 压缩包，获得kubelet.sh、proxy.sh
cd /opt/
unzip node.zip

3、在 master01 节点上操作　　

（1）创建用于生成kubelet的配置文件的目录　　

mkdir /opt/k8s/kubeconfig

（2）上传 kubeconfig.sh 文件到 /opt/k8s/kubeconfig 目录中　　

#kubeconfig.sh文件包含集群参数(CA证书、API Server地址)，客户端参数(上面生成的证书和私钥)，集群context上下文参数(集群名称、用户名)。Kubenetes组件(如kubelet、kube-proxy) 通过启动时指定不同的kubeconfig文件可以切换到不同的集群，连接到apiserver
cd /opt/k8s/kubeconfig
vim kubeconfig.sh
==========================================================
#!/bin/bash
#example: kubeconfig 192.168.142.3 /opt/k8s/k8s-cert/
#创建bootstrap.kubeconfig文件
#该文件中内置了 token.csv 中用户的 Token，以及 apiserver CA 证书；kubelet 首次启动会加载>此文件，使用 apiserver CA 证书建立与 apiserver 的 TLS 通讯，使用其中的用户 Token 作为身份
标识向 apiserver 发起 CSR 请求

BOOTSTRAP_TOKEN=$(awk -F ',' '{print $1}' /opt/kubernetes/cfg/token.csv)
APISERVER=$1
SSL_DIR=$2

export KUBE_APISERVER="https://$APISERVER:6443"

# 设置集群参数
kubectl config set-cluster kubernetes \
  --certificate-authority=$SSL_DIR/ca.pem \
  --embed-certs=true \
  --server=${KUBE_APISERVER} \
  --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig
#--embed-certs=true：表示将ca.pem证书写入到生成的bootstrap.kubeconfig文件中

# 设置客户端认证参数，kubelet 使用 bootstrap token 认证
kubectl config set-credentials kubelet-bootstrap \
  --token=${BOOTSTRAP_TOKEN} \
  --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig

# 设置上下文参数
kubectl config set-context default \
  --cluster=kubernetes \
  --user=kubelet-bootstrap \
  --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig

# 使用上下文参数生成 bootstrap.kubeconfig 文件
kubectl config use-context default --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig

#----------------------

#创建kube-proxy.kubeconfig文件
# 设置集群参数
kubectl config set-cluster kubernetes \
  --certificate-authority=$SSL_DIR/ca.pem \
  --embed-certs=true \
  --server=${KUBE_APISERVER} \
  --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig

# 设置客户端认证参数，kube-proxy 使用 TLS 证书认证
kubectl config set-credentials kube-proxy \
  --client-certificate=$SSL_DIR/kube-proxy.pem \
  --client-key=$SSL_DIR/kube-proxy-key.pem \
  --embed-certs=true \
  --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig
# 设置上下文参数
kubectl config set-context default \
  --cluster=kubernetes \
  --user=kube-proxy \
  --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig

# 使用上下文参数生成 kube-proxy.kubeconfig 文件
kubectl config use-context default --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig
==========================================================
chmod +x kubeconfig.sh

（3）执行脚本生成kubelet的配置文件

cd /opt/k8a/kubeconfig
./kubeconfig.sh 192.168.142.3 /opt/k8s/k8s-cert/

（4）把配置文件bootstrap.kubeconfig、kube-proxy.kubeconfig拷贝到node节点

cd /opt/k8s/kubeconfig
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@192.168.142.4:/opt/kubernetes/cfg/
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@192.168.142.5:/opt/kubernetes/cfg/

（5）RBAC授权

RBAC授权，将预设用户kubelet-bootatrap 与内置的ClusterRole system:node-bootatrapper 绑定到一起，使其能够发起CSR请求

命令：kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap --clusterrole=system:node-bootstrapper --user=kubelet-bootstrap
----------------------------------------------------------
kubelet采用TLS Bootstrapping 机制，自 动完成到kube -apiserver的注册，在node节点量较大或者后期自动扩容时非常有用。
Master apiserver 启用TLS 认证后，node 节点kubelet 组件想要加入集群，必须使用CA签发的有效证书才能与apiserver 通信，当node节点很多时，签署证书是一件很繁琐的事情。因此Kubernetes 引入了TLS bootstraping 机制来自动颁发客户端证书，kubelet会以一个低权限用户自动向apiserver 申请证书，kubelet 的证书由apiserver 动态签署。

kubelet首次启动通过加载bootstrap.kubeconfig中的用户Token 和apiserver CA证书发起首次CSR请求，这个Token被预先内置在apiserver 节点的token.csv 中，其身份为kubelet-bootstrap 用户和system: kubelet- bootstrap用户组:想要首次CSR请求能成功(即不会被apiserver 401拒绝)，则需要先创建一个ClusterRoleBinding， 将kubelet-bootstrap 用户和system:node - bootstrapper内置ClusterRole 绑定(通过kubectl get clusterroles 可查询)，使其能够发起CSR认证请求。

TLS bootstrapping 时的证书实际是由kube-controller-manager组件来签署的，也就是说证书有效期是kube-controller-manager组件控制的; kube-controller-manager 组件提供了一个--experimental-cluster-signing-duration
参数来设置签署的证书有效时间:默认为8760h0m0s， 将其改为87600h0m0s， 即10年后再进行TLS bootstrapping 签署证书即可。

也就是说kubelet 首次访问API Server 时，是使用token 做认证，通过后，Controller Manager 会为kubelet生成一个证书，以后的访问都是用证书做认证了。

（6）查看角色和已授权的角色

//查看角色:
kubectl get clusterroles | grep system:node-bootstrapper

//查看已授权的角色:
kubectl get clusterrolebinding

4、在node1节点上操作

（1）使用kubelet.sh脚本启动kubelet服务

cd /opt/
vim kubelet.sh 
==========================================================
#!/bin/bash

NODE_ADDRESS=$1
DNS_SERVER_IP=${2:-"10.0.0.2"}

#创建 kubelet 启动参数配置文件
cat >/opt/kubernetes/cfg/kubelet <<EOF
KUBELET_OPTS="--logtostderr=true \\
--v=4 \\
--hostname-override=${NODE_ADDRESS} \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig \\
--bootstrap-kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig \\
--config=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.config \\
--cert-dir=/opt/kubernetes/ssl \\
--pod-infra-container-image=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google-containers/pause-amd64:3.0"
EOF

#--hostname-override：指定kubelet节点在集群中显示的主机名或IP地址，默认使用主机hostname；kube-proxy和kubelet的此项参数设置必须完全一致
#--kubeconfig：指定kubelet.kubeconfig文件位置，用于如何连接到apiserver，里面含有kubelet证书，master授权完成后会在node节点上生成 kubelet.kubeconfig 文件
#--bootstrap-kubeconfig：指定连接 apiserver 的 bootstrap.kubeconfig 文件
#--config：指定kubelet配置文件的路径，启动kubelet时将从此文件加载其配置
#--cert-dir：指定master颁发的客户端证书和密钥保存位置
#--pod-infra-container-image：指定Pod基础容器（Pause容器）的镜像。Pod启动的时候都>会启动一个这样的容器，每个pod之间相互通信需要Pause的支持，启动Pause需要Pause基础镜像

#----------------------
#创建kubelet配置文件（该文件实际上就是一个yml文件，语法非常严格，不能出现tab键，冒
号后面必须要有空格，每行结尾也不能有空格）
cat >/opt/kubernetes/cfg/kubelet.config <<EOF
kind: KubeletConfiguration
apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
address: ${NODE_ADDRESS}
port: 10250
readOnlyPort: 10255
cgroupDriver: cgroupfs
clusterDNS:
- ${DNS_SERVER_IP} 
clusterDomain: cluster.local.
failSwapOn: false
authentication:
  anonymous:
    enabled: true
EOF

#PS：当命令行参数与此配置文件（kubelet.config）有相同的值时，就会覆盖配置文件中的>该值。


#----------------------
#创建 kubelet.service 服务管理文件
cat >/usr/lib/systemd/system/kubelet.service <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Kubelet
After=docker.service
Requires=docker.service

[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kubelet
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kubelet \$KUBELET_OPTS
Restart=on-failure
KillMode=process

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl enable kubelet
systemctl restart kubelet
==========================================================
chmod +x kubelet.sh 
./kubelet.sh 192.168.142.4

（2）检查kubelet服务启动和有无生成证书

1.检查kubelet服务启动
ps aux | grep kubelet
2.此时还没有生成证书
ls /opt/kubernetes/ssl/

5、在master1节点上操作

（1）检查到node1节点的kubelet发起的CSR请求

#Pending表示等待集群给该节点签发证书
命令：kubectl get csr

（2）通过CSR请求

命令：kubectl certificate approve 具体NAME

kubectl certificate approve node-csr-XQ0pA95t07BLVsdL5sbkbldOqCCDJQ7sFlEYUibBZvI

kubectl get csr #再次查看CSR请求状态，Approved, Issued表示已授权CSR请求并签发证书

（3）查看群集节点状态，成功加入node1节点

kubectl get nodes

6、在切回node1节点上操作

（1）查看有无生成证书和kubelet.kubeconfig文件

ls /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig
ls /opt/kubernetes/ssl/

（2）加载ip_vs模块

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

（3）使用proxy.sh脚本启动proxy服务

cd /opt/
vim proxy.sh 
==========================================================
#!/bin/bash

NODE_ADDRESS=$1

#创建 kube-proxy 启动参数配置文件
cat >/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy <<EOF
KUBE_PROXY_OPTS="--logtostderr=true \\
--v=4 \\
--hostname-override=${NODE_ADDRESS} \\
--cluster-cidr=172.17.0.0/16 \\
--proxy-mode=ipvs \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig"
EOF

#--hostnameOverride: 参数值必须与 kubelet 的值一致，否则 kube-proxy 启动后会找不到
该 Node，从而不会创建任何 ipvs 规则
#--cluster-cidr：指定 Pod 网络使用的聚合网段，Pod 使用的网段和 apiserver 中指定的 service 的 cluster ip 网段不是同一个网段。 kube-proxy 根据 --cluster-cidr 判断集群
内部和外部流量，指定 --cluster-cidr 选项后 kube-proxy 才会对访问 Service IP 的请求
做 SNAT，即来自非 Pod 网络的流量被当成外部流量，访问 Service 时需要做 SNAT。
#--proxy-mode：指定流量调度模式为 ipvs 模式
#--kubeconfig: 指定连接 apiserver 的 kubeconfig 文件  

#----------------------
#创建 kube-proxy.service 服务管理文件
cat >/usr/lib/systemd/system/kube-proxy.service <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Proxy
After=network.target

[Service]
EnvironmentFile=-/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-proxy \$KUBE_PROXY_OPTS
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl enable kube-proxy
systemctl restart kube-proxy
==========================================================
chmod +x proxy.sh 
./proxy.sh 192.168.142.4

7、node2节点部署

（1）在node1节点上将kubelet.sh、proxy.sh文件拷贝到node2节点　　

cd /opt/
scp kubelet.sh proxy.sh root@192.168.142.5:/opt/

（2）使用kubelet.sh脚本启动kubelet服务　　

cd /opt/
chmod +x kubelet.sh 
./kubelet.sh 192.168.142.5

（3）.在master1节点上操作,检查到node2节点的kubelet 发起的CSR请求，Pending 表示等待集群给该节点签发证书.　　

kubectl get csr

（4）通过CSR请求　

kubectl certificate approve node-csr-rVfBg2MWaG7haDFaAXpCn8_GxWbMuvXSHkNBLrmUEN0

kubectl get csr  #再次查看CSR请求状态，Approved, Issued表示已授权CSR请求并签发证书

（5）查看群集节点状态，成功加入node2节点　　

kubectl get nodes

（6）在node2节点加载ip_vs模块　　

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

（7）使用proxy.sh脚本启动proxy服务　　

cd /opt/
chmod +x proxy.sh 
./proxy.sh 192.168.142.5

systemctl status kube-proxy.service

8、创建pod测试

================在master01主节点创建pod===================
1.创建nginx的pod
kubectl create deployment nginx --image=nginx
2.获取所有创建的pod
kubectl get pod
3.查看某个pod
kubectl describe pod +具体pod名字
4..查看具体某个pod
kubectl get pod -o wide
================在node1节点上测试pod的ip==================
命令：curl pod的ip

9、编写admin.sh脚本使得k8s具有管理员权限

vim admin.sh    #在主节点上编写
==========================================================
#!/bin/bash
mkdir /root/.kube
KUBE_CONFIG="/root/.kube/config"
KUBE_APISERVER="https://192.168.142.3:6443"

cd /opt/k8s/k8s-cert/

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}
=========================================================
chmod +x admin.sh
./admin.sh

posted on 2021-11-02 17:49 且听风吟J 阅读(199) 评论(0) 编辑收藏举报