1-kubeadm部署1.18.0单master集群

1、有了docker，为什么还用kubernetes?

访问工具层	帮助用户更高效的完成任务，包括web控制台、RESTfulAPI、CI/CD、监控管理、日志管理
PaaS服务层	为开发、测试和运维人员提供统一的平台服务
容器编排	Kubernetes
容器引擎	Docker
IaaS基础设施层	提供基础运行环境，例如虚拟机、物理机、网络、存储、数据库、公有云等

2、kubernetes是什么

l Kubernetes是Google在2014年开源的一个集群管理系统，kubernetes简称k8s

l Kubernetes用于容器化应用程序的部署，扩展和管理，目标是让部署容器化应用简单高效。

官网：http://wwwkubernetes.io

3、Kubernetes集群架构与组件

Kubernetes集群架构与组件

master组件

kube-apiserver

kubernetes API集群的同一入口，各组件协调者，以RESTful API提供接口服务，所有对象资源的增删改查和监听操作都交给APIserver处理再提交给Etcd存储

kube-controller-manager

处理集群中常规后台任务，一个资源对应一个控制器，而ControllerManager就是负责管理这些控制器的

kube-scheduler

根据调度算法为新创建的POdxuanz yig Node节点，可以在任意部署，可以部署在同一个节点上，也可以部署在不同节点上

etcd

分布式键值存储系统，用于报销集群状态数据，比如Pod、service等对象信息，可以独立部署，但是需要部署在3个集群机器上，保证高可用。

Node组件

kubelet

kubelet是master在node节点上的agent，管理本机运行容器的生命周期，比如创建容器、Pod挂载数据卷、下载secret、获取容器和节点状态等工作，kubelet将每个Pod转成一组容器。

kube-proxy

在Node节点上实现Pod网络代理，维护网络规则和四层负载均衡工作

docker或rocket

容器引擎，运行容器

kubeadm 将k8s大部分组件都容器化

Master节点：

- kube-apiserver
- controller-manager
- scheduler
- etcd

Node节点：

- kubelet
- kube-proxy
- Docker

kubelet、docker以systemd守护进程方式部署。

4、Kubernetes核心概念

Pod

最小部署单元

一组容器的集合

一个Pod中的容器共享网络命名空间

Pod是短暂的

Controller 控制器

ReplicaSet：确保预期的Pod副本数量，多删少起

Deployment：无状态应用部署

StatefulSet：有状态应用部署

DaemonSet：确保所有Node运行同一个Pod

Job：一次性任务

Cronjob：定时任务

更高级层次对象，部署和管理Pod

Service

防止Pod失联

定义一组Pod的访问策略

由kube-proxy去实现的

Label：标签附近到某个资源上，用于关联对象、查询和刷选

Namespace：命名空间，将对象逻辑上隔离资源

kubernetes集群部署、配置

生产环境部署k8s的2种方式
服务器硬件配置推荐
使用kubeadm快速部署一个k8s集群
Kubectl命令行管理工具

生产环境部署k8s的2种方式

l Kubeadm

Kubernetes是一个工具，提供kubeadm init和kubeadm join 用于快速部署集群，测试环境推荐方法

地址：https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/

l 二进制

生产环境推荐，从官方下载发现版的二进制包，手工部署每个组建，组成kubernetes集群

下载地址：https://github.com/kubernetes/kubernetes/releases

1. 安装要求

在开始之前，部署Kubernetes集群机器需要满足以下几个条件：

l 一台或多台机器，操作系统 CentOS7.x-86_x64

l 硬件配置：2GB或更多RAM，2个CPU或更多CPU，硬盘30GB或更多

l 集群中所有机器之间网络互通

l 可以访问外网，需要拉取镜像

l 禁止swap分区

2、准备环境(优化系统环境)

1、时间同步

echo "#time sync by fage at 2019-7-22" >>/var/spool/cron/root 
echo "*/5 * * * *  /usr/sbin/ntpdate ntp1.aliyun.com >/dev/null 2>&1" >>/var/spool/cron/root
systemctl restart crond.service

2、关闭防火墙和selinux

systemctl stop firewalld 
systemctl disable firewalld 
sed -i s#SELINUX=enforcing#SELINUX=disable#g /etc/selinux/config
setenforce 0

3、更改主机名

更改master主机名

hostname k8s-master
echo "k8s-master" >/etc/hostname

更改node主机名 node-1

hostname node-1
echo "node-1" >/etc/hostname

更改node主机名 node-2

hostname node-2
echo "node-2" >/etc/hostname

4、更改hosts文件（集群机器都操作）

cat >/etc/hosts <<EOF
127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
192.168.10.110 k8s-master
192.168.10.111 node-1
192.168.10.112 node-2
EOF

5、分发公钥（非必须项）

ssh-keygen -t rsa -f /root/.ssh/id_rsa -P ""
ssh-copy-id -i /root/.ssh/id_rsa.pub root@192.168.10.110
ssh-copy-id -i /root/.ssh/id_rsa.pub root@192.168.10.111
ssh-copy-id -i /root/.ssh/id_rsa.pub root@192.168.10.112

6、全部节点node要禁用swap设备不禁用要在初始化配置声明

swapoff -a   #临时关闭

sed -i "s@/dev/mapper/centos-swap swap@#/dev/mapper/centos-swap swap@g" /etc/fstab    #永久关闭

7、将桥接的IPv4流量传递到iptables的链：

cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.ipv4.ip_forward = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF

sysctl --system    #执行生效

3、全部机器安装 Docker/kubeadm/kubelet/kubectl

Kubernetes默认CRI（容器运行时）为Docker，因此先安装Docker。

3.1 安装Docker（所有机器安装）

wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
yum -y install docker-ce-18.06.1.ce-3.el7         #也可以安装19.03.4版本官方推荐
systemctl enable docker && systemctl start docker
docker --version
#docker镜像加速器
cat > /etc/docker/daemon.json << EOF
{
"data-root": "/data/docker",
"log-driver":"json-file",
"log-opts": {"max-size":"200m", "max-file":"5"},
"registry-mirrors": ["https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
systemctl restart docker.service
docker info

3.2 添加阿里云YUM软件源（所有机器操作）

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.gpg
EOF

3.3 安装kubeadm，kubelet和kubectl（所有机器操作）

由于版本更新频繁，这里指定版本号部署：

yum install -y kubelet-1.18.0 kubeadm-1.18.0 kubectl-1.18.0
systemctl enable kubelet.service

4. 部署Kubernetes Master

在192.168.10.110（Master）执行。

kubeadm init \
  --apiserver-advertise-address=192.168.10.110 \
  --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
  --kubernetes-version v1.18.0 \
  --service-cidr=10.96.0.0/12 \
  --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
  --ignore-preflight-errors=all

由于默认拉取镜像地址k8s.gcr.io国内无法访问，这里指定阿里云镜像仓库地址。

解释含义：
--apiserver-advertise-address=192.168.10.110 \                  #调用API借口的地址
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \    #下载镜像的地址
--kubernetes-version v1.18.0 \                    #指定软件的版本
--service-cidr=10.96.0.0/12 \                     #虚拟集群的网络
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \                #集群节点中pod使用的网络
--ignore-preflight-errors=all                     #忽略所有初始化种遇到的错误信息

初始化方法二：

或者使用配置文件引导：

cat kubeadm.conf

apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.18.0
imageRepository: registry.aliyuncs.com/google_containers
networking:
  podSubnet: 10.244.0.0/16
  serviceSubnet: 10.96.0.0/12

执行命令指定文件即可

kubeadm init --config kubeadm.conf --ignore-preflight-errors=all

初始化完后需要创建程序配置文件夹、复制授权信息配置文件到目录和授权

mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
kubectl get nodes

初始化过程执行的步骤说明

kubeadm init步骤：

1、[preflight]      #环境检查
2、[kubelet-start]  #准备kubelet配置文件/var/lib/kubelet/config.yaml并启动
3、[certs]          #证书目录 /etc/kubernetes/pki
4、[kubeconfig]     #kubeconfig是用于连接k8s的认证文件
5、[control-plane]  #静态pod目录 /etc/kubernetes/manifests
6、[etcd]           #静态pod启动etcd
7、[upload-config]  #kubeadm-config存储到kube-system configmap
8、[mark-control-plane] #给master节点打污点，不让pod分配
9、[bootstrap-token]    #引导kubelet证书
10、[addons]            #部署coredns和kube-proxy

5、网络方案（CNI）

1、Calico 推荐方案，支持网络策略

为什么部署CNI网络？

部署CNI是为了不同主机之间的Pod进行通信，因为kubernetes资源调度是需要通信进行计算服务器资源情况进行分配的
Calico是一个纯三层的数据中心网络方案，Calico支持广泛的平台，包括Kubernetes、OpenStack等。
Calico 在每一个计算节点利用 Linux Kernel 实现了一个高效的虚拟路由器（ vRouter） 来负责数据转发，
而每个 vRouter 通过 BGP 协议负责把自己上运行的 workload 的路由信息向整个 Calico 网络内传播。
此外，Calico  项目还实现了 Kubernetes 网络策略，提供ACL功能

下载官方默认配置文件

https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml

下载完后还需要修改里面配置项：

- 定义Pod网络（CALICO_IPV4POOL_CIDR），与前面初始化集群网络pod CIDR配置一样,后面集群所有的pod都会使用这个网络进行分配地址

- 选择工作模式（CALICO_IPV4POOL_IPIP），支持**BGP（Never）**、**IPIP（Always）**、**CrossSubnet**（开启BGP并支持跨子网）

IPIP  隧道模式（overlay网络），基于以太网基础上承载容器数据表
BGP  纯路由方案，要求在二层网络中，比较推荐的模式（对性能要求高的环境）
CrossSubnet 跨网段走IPIP，同网段走BGP

修改完后应用清单和查看状态：

kubectl apply -f calico.yaml
kubectl get pods -n kube-system

2、Flannel 以前老版本推荐使用

Flannel是CoreOS维护的一个网络组件，Flannel为每个Pod提供全局唯一的IP，Flannel使用ETCD来存储Pod子网与Node IP之间的关系。

flanneld守护进程在每台主机上运行，并负责维护ETCD信息和路由数据包。

yaml下载地址：

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

国外下载地址比较慢，可以考虑更换为国内的镜像下载地址

部署完成网络后创建pod测试是否能够正常访问

kubectl create deployment nginx --image=nginx      #创建pod
kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort    #将pod的集群端口暴露外部访问

访问地址：http://NodeIP:Port

部署管理集群URL页面

yaml下载地址，2.0版

https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.0.3/aio/deploy/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：

vim recommended.yaml

 33 apiVersion: v1
 34 metadata:
 35   labels:
 36     k8s-app: kubernetes-dashboard
 37   name: kubernetes-dashboard
 38   namespace: kubernetes-dashboard
 39 spec:
 40   type: NodePort
 41   ports:
 42     - port: 443
 43       targetPort: 8443
 44       nodePort: 30001
 45   selector:
 46     k8s-app: kubernetes-dashboard

生效文件

kubectl apply -f recommended.yaml
kubectl get svc -n kubernetes-dashboard

访问地址：https://NodeIP:30001

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      #创建用户
kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard-admin  #授权
kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk '/dashboard-admin/{print $1}')           #获取token