Kubernetes全栈架构师（Kubeadm高可用安装k8s集群）--学习笔记

目录

• k8s高可用架构解析
• Kubeadm基本环境配置
• Kubeadm系统及内核升级
• Kubeadm基本组件安装
• Kubeadm高可用组件安装
• Kubeadm集群初始化
• 高可用Master及Token过期处理
• Kubeadm Node及Calico节点配置
• Dashboard&Metrics Server安装

k8s高可用架构解析

• Etcd Cluster：键值数据库，存放k8s的数据，比如我们创建的资源，所做的变更
• Master：控制节点，控制整个集群
• Node：主要用来跑pod和容器
• Kube-APIServer：它是整个k8s的控制大脑，所有的流量都会经过APIServer
• ControllerManager：集群的控制器
• Scheduler：集群的调度器，控制pod调度到哪一个node节点
• Load Balancer：负载均衡，一般使用nginx + keepalived，或者keepalived + haproxy，如果有硬件资源如f5，就不需要Load Balancer，通过虚拟IP连接

Kubeadm基本环境配置

Kubeadm 是官方推荐的安装方式，但是生产环境推荐使用二进制的方式安装

Kubeadm 证书的有效期是一年，因为官方建议运行一年的过程中必须要升级一次

高可用Kubernetes集群规划

主机名	IP地址	说明
k8s-master01 ~ 03	192.168.232.128 ~ 130	master节点 * 3
k8s-master-lb	192.168.232.236	keepalived虚拟IP
k8s-node01 ~ 02	192.168.232.131 ~ 132	worker节点 * 2

配置信息	备注
Pod网段	172.168.0.0/12
Service网段	10.96.0.0/12

VIP（虚拟IP）不要和公司内网IP重复，首先去ping一下，不通才可用。VIP需要和主机在同一个局域网内

[root@localhost ~]# ping 192.168.232.236
PING 192.168.232.236 (192.168.232.236) 56(84) bytes of data.
From 192.168.232.128 icmp_seq=1 Destination Host Unreachable
From 192.168.232.128 icmp_seq=2 Destination Host Unreachable
From 192.168.232.128 icmp_seq=3 Destination Host Unreachable

公有云上搭建VIP是公有云的负载均衡的IP，比如阿里云的内网SLB的地址，腾讯云内网ELB的地址

基本环境配置

• 环境搭建
• 静态ip设置
• 节点配置

环境搭建

不要使用带中文的服务器和克隆的虚拟机

安装虚拟机：https://www.cnblogs.com/mr-xiong/p/12468280.html

下载centos-7镜像：https://zhuanlan.zhihu.com/p/104118123

三台master节点，两台node节点，每台虚拟机分配2核2G，存储使用20G硬盘

安装完成后启动并通过Xshell 7连接五台虚拟机

Xshell 7下载地址：https://downloadly.net/2020/15/4832/03/xmanager/01/?#/4832-netsaran-122140071106.html

使用Xshell 7可以同时发送命令到所有会话，菜单栏--工具--发送键输入到所有会话

通过 VMware 菜单栏编辑，虚拟网络编辑器查看子网地址，192.168.232.0

静态ip设置

打开目录

cd /etc/sysconfig/network-scripts

修改文件 ifcfg-ens33

#修改BOOTPROTO为static
#BOOTPROTO=dhcp
BOOTPROTO=static

#修改ONBOOT为yes
ONBOOT=yes

IPADDR=192.168.232.128
GATEWAY=192.168.232.2
NETMASK=255.255.255.0
DNS1=114.114.114.114
DNS2=8.8.8.8

重启网络服务

service network restart

查看当前IP地址

ip a

根据集群规划分别设置五台虚拟机静态ip，设置完成后使用 Xshell 7 连接到五台虚拟机

Xshell 7 切换tab快捷键：ctrl + tab

节点配置

所有节点配置hosts，修改/etc/hosts如下：

vim /etc/hosts

127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
192.168.232.128 k8s-master01
192.168.232.129 k8s-master02
192.168.232.130 k8s-master03
192.168.232.236 k8s-master-lb # 如果不是高可用集群，该IP为Master01的IP
192.168.232.131 k8s-node01
192.168.232.132 k8s-node02

CentOS 7安装yum源如下：

curl -o /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo https://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo
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
cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64/
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF
sed -i -e '/mirrors.cloud.aliyuncs.com/d' -e '/mirrors.aliyuncs.com/d' /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo

必备工具安装

yum install wget jq psmisc vim net-tools telnet yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2 git -y

所有节点关闭防火墙、selinux、dnsmasq、swap。服务器配置如下：

systemctl disable --now firewalld
systemctl disable --now dnsmasq
systemctl disable --now NetworkManager

setenforce 0

sed -i 's#SELINUX=enforcing#SELINUX=disabled#g' /etc/sysconfig/selinux
sed -i 's#SELINUX=enforcing#SELINUX=disabled#g' /etc/selinux/config

查看config文件，SELINUX被设为disabled

[root@localhost ~]# cat /etc/selinux/config 

# This file controls the state of SELinux on the system.
# SELINUX= can take one of these three values:
#     enforcing - SELinux security policy is enforced.
#     permissive - SELinux prints warnings instead of enforcing.
#     disabled - No SELinux policy is loaded.
SELINUX=disabled
# SELINUXTYPE= can take one of three values:
#     targeted - Targeted processes are protected,
#     minimum - Modification of targeted policy. Only selected processes are protected.
#     mls - Multi Level Security protection.
SELINUXTYPE=targeted

关闭swap分区

swapoff -a && sysctl -w vm.swappiness=0

注释后重启服务器，swap分区就不会再打开

sed -ri '/^[^#]*swap/s@^@#@' /etc/fstab

安装ntpdate，保证五台服务器时间一致，云服务器不需要

rpm -ivh http://mirrors.wlnmp.com/centos/wlnmp-release-centos.noarch.rpm
yum install ntpdate -y

所有节点同步时间。时间同步配置如下：

ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime
echo 'Asia/Shanghai' >/etc/timezone
ntpdate time2.aliyun.com

# 查看一下时间
date

# 加入到crontab
crontab -e

*/5 * * * * /usr/sbin/ntpdate time2.aliyun.com

所有节点配置limit：

ulimit -SHn 65535

设置limit永久生效

vim /etc/security/limits.conf
# 末尾添加如下内容
* soft nofile 655360
* hard nofile 131072
* soft nproc 655350
* hard nproc 655350
* soft memlock unlimited
* hard memlock unlimited

取消发送键输入到所有会话

Master01节点免密钥登录其他节点，安装过程中生成配置文件和证书均在Master01上操作，集群管理也在Master01上操作，阿里云或者AWS上需要单独一台kubectl服务器。密钥配置如下：

ssh-keygen -t rsa

# 把文件传送到五个节点
for i in k8s-master01 k8s-master02 k8s-master03 k8s-node01 k8s-node02;do ssh-copy-id -i .ssh/id_rsa.pub $i;done

下载安装所有的源码文件：

cd /root/ ; git clone https://github.com/dotbalo/k8s-ha-install.git

无法下载的可以通过本地拉取压缩再上传到服务器

yum安装zip

yum install -y unzip zip

解压文件

unzip k8s-ha-install.zip

所有节点（发送键输入到所有会话）升级系统并重启，此处升级没有升级内核，下节会单独升级内核：

yum update -y --exclude=kernel* && reboot #CentOS7需要升级，CentOS8可以按需升级系统

推荐centos7，因为CentOS8在2021年停止维护，而centos7到2024年才停止维护

重启完成之后，查看版本（CentOS Linux release 7.9.2009 (Core)）

cat /etc/redhat-release

Kubeadm系统及内核升级

查看内核版本

uname -a

内核3.10版本使用docker会有一些bug，需要升级

CentOS7 需要升级内核至4.18+，本地升级的版本为4.19

在master01节点（取消发送键输入到所有会话）下载内核：

cd /root
wget http://193.49.22.109/elrepo/kernel/el7/x86_64/RPMS/kernel-ml-devel-4.19.12-1.el7.elrepo.x86_64.rpm
wget http://193.49.22.109/elrepo/kernel/el7/x86_64/RPMS/kernel-ml-4.19.12-1.el7.elrepo.x86_64.rpm

从master01节点传到其他节点：

for i in k8s-master02 k8s-master03 k8s-node01 k8s-node02;do scp kernel-ml-4.19.12-1.el7.elrepo.x86_64.rpm kernel-ml-devel-4.19.12-1.el7.elrepo.x86_64.rpm $i:/root/ ; done

所有节点（发送键输入到所有会话）安装内核

cd /root && yum localinstall -y kernel-ml*

所有节点更改内核启动顺序，因为默认是3.10的

grub2-set-default  0 && grub2-mkconfig -o /etc/grub2.cfg

grubby --args="user_namespace.enable=1" --update-kernel="$(grubby --default-kernel)"

检查默认内核是不是4.19

grubby --default-kernel

所有节点重启，然后检查内核是不是4.19

reboot

uname -a

所有节点安装ipvsadm：

yum install ipvsadm ipset sysstat conntrack libseccomp -y

所有节点配置ipvs模块，在内核4.19+版本nf_conntrack_ipv4已经改为nf_conntrack， 4.18以下使用nf_conntrack_ipv4即可：

vim /etc/modules-load.d/ipvs.conf

# 加入以下内容
ip_vs
ip_vs_lc
ip_vs_wlc
ip_vs_rr
ip_vs_wrr
ip_vs_lblc
ip_vs_lblcr
ip_vs_dh
ip_vs_sh
ip_vs_fo
ip_vs_nq
ip_vs_sed
ip_vs_ftp
ip_vs_sh
nf_conntrack
ip_tables
ip_set
xt_set
ipt_set
ipt_rpfilter
ipt_REJECT
ipip

加载配置

systemctl enable --now systemd-modules-load.service

开启一些k8s集群中必须的内核参数，所有节点配置k8s内核：

cat <<EOF > /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
fs.may_detach_mounts = 1
vm.overcommit_memory=1
vm.panic_on_oom=0
fs.inotify.max_user_watches=89100
fs.file-max=52706963
fs.nr_open=52706963
net.netfilter.nf_conntrack_max=2310720

net.ipv4.tcp_keepalive_time = 600
net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 3
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl =15
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 36000
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_max_orphans = 327680
net.ipv4.tcp_orphan_retries = 3
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 16384
net.ipv4.ip_conntrack_max = 65536
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 16384
net.ipv4.tcp_timestamps = 0
net.core.somaxconn = 16384
EOF
sysctl --system

所有节点配置完内核后，重启服务器，保证重启后内核依旧加载

reboot

检查是否加载

lsmod | grep --color=auto -e ip_vs -e nf_conntrack

Kubeadm基本组件安装

所有节点安装Docker-ce 19.03，不需要太新，这是官方已经经过验证的版本

yum install docker-ce-19.03.* docker-cli-19.03.* -y

由于新版kubelet建议使用systemd，所以可以把docker的CgroupDriver改成systemd

mkdir /etc/docker
cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
{
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"]
}
EOF

所有节点设置开机自启动Docker：

systemctl daemon-reload && systemctl enable --now docker

查看docker版本（Server Version: 19.03.15，Cgroup Driver: systemd）

docker info

查看k8s最新版本（取消发送键输入到所有会话）：

yum list kubeadm.x86_64 --showduplicates | sort -r

最新版本是1.21.2-0，但是推荐小版本大于5才使用，所以安装1.20版本

所有节点（发送键输入到所有会话）安装最新版本kubeadm：

yum install kubeadm-1.20* kubelet-1.20* kubectl-1.20* -y

默认配置的pause镜像使用gcr.io仓库，国内可能无法访问，所以这里配置Kubelet使用阿里云的pause镜像：

cat >/etc/sysconfig/kubelet<<EOF
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cgroup-driver=systemd --pod-infra-container-image=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause-amd64:3.2"
EOF

设置Kubelet开机自启动：

systemctl daemon-reload
systemctl enable --now kubelet

Kubeadm高可用组件安装

如果不是高可用集群，haproxy和keepalived无需安装

公有云要用公有云自带的负载均衡，比如阿里云的SLB，腾讯云的ELB，用来替代haproxy和keepalived，因为公有云大部分都是不支持keepalived的

如果用阿里云的话，kubectl控制端不能放在master节点，因为阿里云的slb有回环的问题，也就是slb代理的服务器不能反向访问SLB，推荐使用腾讯云，腾讯云修复了这个问题。

所有Master节点（node节点取消发送键输入到所有会话）通过yum安装HAProxy和KeepAlived：

yum install keepalived haproxy -y

所有Master节点配置HAProxy（详细配置参考HAProxy文档，所有Master节点的HAProxy配置相同）：

vim /etc/haproxy/haproxy.cfg

删除所有内容

ggdG

添加以下内容，注意首行global是否复制完整

global
  maxconn  2000
  ulimit-n  16384
  log  127.0.0.1 local0 err
  stats timeout 30s

defaults
  log global
  mode  http
  option  httplog
  timeout connect 5000
  timeout client  50000
  timeout server  50000
  timeout http-request 15s
  timeout http-keep-alive 15s

frontend monitor-in
  bind *:33305
  mode http
  option httplog
  monitor-uri /monitor

frontend k8s-master
  bind 0.0.0.0:16443
  bind 127.0.0.1:16443
  mode tcp
  option tcplog
  tcp-request inspect-delay 5s
  default_backend k8s-master

backend k8s-master
  mode tcp
  option tcplog
  option tcp-check
  balance roundrobin
  default-server inter 10s downinter 5s rise 2 fall 2 slowstart 60s maxconn 250 maxqueue 256 weight 100
  server k8s-master01	192.168.232.128:6443  check
  server k8s-master02	192.168.232.129:6443  check
  server k8s-master03	192.168.232.130:6443  check

所有Master节点配置KeepAlived，配置不一样，注意每个节点的IP和网卡（interface参数）

查看网卡名称（ens33）

ip a

如果网卡名称不是ens33，不要把配置文件中的网卡配置替换

Master01节点的配置：

mkdir /etc/keepalived

vim /etc/keepalived/keepalived.conf

删除所有内容

ggdG

取消发送键输入到所有会话

添加以下内容，注意首行是否复制完整

! Configuration File for keepalived
global_defs {
    router_id LVS_DEVEL
script_user root
    enable_script_security
}
vrrp_script chk_apiserver {
    script "/etc/keepalived/check_apiserver.sh"
    interval 5
    weight -5
    fall 2
rise 1
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens33
    mcast_src_ip 192.168.232.128
    virtual_router_id 51
    priority 101
    advert_int 2
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass K8SHA_KA_AUTH
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.232.236
    }
    track_script {
       chk_apiserver
    }
}

Master02节点的配置：

添加以下内容，注意首行是否复制完整

! Configuration File for keepalived
global_defs {
    router_id LVS_DEVEL
script_user root
    enable_script_security
}
vrrp_script chk_apiserver {
    script "/etc/keepalived/check_apiserver.sh"
   interval 5
    weight -5
    fall 2
rise 1
}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface ens33
    mcast_src_ip 192.168.232.129
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 2
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass K8SHA_KA_AUTH
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.232.236
    }
    track_script {
       chk_apiserver
    }
}

Master03节点的配置：

添加以下内容，注意首行是否复制完整

! Configuration File for keepalived
global_defs {
    router_id LVS_DEVEL
script_user root
    enable_script_security
}
vrrp_script chk_apiserver {
    script "/etc/keepalived/check_apiserver.sh"
 interval 5
    weight -5
    fall 2
rise 1
}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface ens33
    mcast_src_ip 192.168.232.130
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 2
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass K8SHA_KA_AUTH
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.232.236
    }
    track_script {
       chk_apiserver
    }
}

所有master节点（发送键输入到所有会话，取消node节点）配置KeepAlived健康检查文件：

vim /etc/keepalived/check_apiserver.sh

添加以下内容，注意首行是否复制完整

#!/bin/bash

err=0
for k in $(seq 1 3)
do
    check_code=$(pgrep haproxy)
    if [[ $check_code == "" ]]; then
        err=$(expr $err + 1)
        sleep 1
        continue
    else
        err=0
        break
    fi
done

if [[ $err != "0" ]]; then
    echo "systemctl stop keepalived"
    /usr/bin/systemctl stop keepalived
    exit 1
else
    exit 0
fi

我们通过KeepAlived虚拟出来一个VIP，VIP会配置到一个master节点上面，它会通过haproxy暴露的16443的端口反向代理到我们的三个master节点上面，所以我们可以通过VIP的地址加上16443访问到我们的API server

健康检查会检查haproxy的状态，三次失败就会将KeepAlived停掉，停掉之后KeepAlived会跳到其他的节点

添加权限

chmod +x /etc/keepalived/check_apiserver.sh

启动haproxy

systemctl daemon-reload
systemctl enable --now haproxy

查看端口（16443）

netstat -lntp

启动keepalived

systemctl enable --now keepalived

查看系统日志（Sending gratuitous ARP on ens33 for 192.168.232.236）

tail -f /var/log/messages

cat /var/log/messages | grep 'ens33' -5

查看ip

ip a

可以看到192.168.232.236绑定到了master01，其他两个节点是没有的

测试VIP

ping 192.168.232.236 -c 4

telnet 192.168.232.236 16443

如果ping不通且telnet没有出现 ] ，则认为VIP不可以，不可在继续往下执行，需要排查keepalived的问题

• 比如防火墙和selinux，haproxy和keepalived的状态，监听端口等
• 所有节点查看防火墙状态必须为disable和inactive：systemctl status firewalld
• 所有节点查看selinux状态，必须为disable：getenforce
• master节点查看haproxy和keepalived状态：systemctl status keepalived haproxy
• master节点查看监听端口：netstat -lntp

Kubeadm集群初始化

官方初始化文档：https://kubernetes.io/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/high-availability/

在生产环境中有些配置需要修改，因为使用默认的配置可能会导致网段冲突，所以我们使用配置文件的形式初始化

发送键输入到所有会话

Master01节点创建 kubeadm-config.yaml 配置文件如下：

vim kubeadm-config.yaml

Master01：（# 注意，如果不是高可用集群，192.168.232.236:16443改为master01的地址，16443改为apiserver的端口，默认是6443，注意更改v1.18.5自己服务器kubeadm的版本：kubeadm version）

以下文件内容，宿主机网段、podSubnet网段、serviceSubnet网段不能重复，具体看前面的高可用Kubernetes集群规划

apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
bootstrapTokens:
- groups:
  - system:bootstrappers:kubeadm:default-node-token
  token: 7t2weq.bjbawausm0jaxury
  ttl: 24h0m0s
  usages:
  - signing
  - authentication
kind: InitConfiguration
localAPIEndpoint:
  advertiseAddress: 192.168.232.128
  bindPort: 6443
nodeRegistration:
  criSocket: /var/run/dockershim.sock
  name: k8s-master01
  taints:
  - effect: NoSchedule
    key: node-role.kubernetes.io/master
---
apiServer:
  certSANs:
  - 192.168.232.236
  timeoutForControlPlane: 4m0s
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
certificatesDir: /etc/kubernetes/pki
clusterName: kubernetes
controlPlaneEndpoint: 192.168.232.236:16443
controllerManager: {}
dns:
  type: CoreDNS
etcd:
  local:
    dataDir: /var/lib/etcd
imageRepository: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.20.0
networking:
  dnsDomain: cluster.local
  podSubnet: 172.168.0.0/12
  serviceSubnet: 10.96.0.0/12
scheduler: {}

更新kubeadm文件

kubeadm config migrate --old-config kubeadm-config.yaml --new-config new.yaml

查看kubeadm版本（GitVersion:"v1.20.8"）

kubeadm version

将配置文件中的 kubernetesVersion: v1.20.0 改为一致的 kubernetesVersion: v1.20.8

node节点取消发送键输入到所有会话

将new.yaml文件复制到其他master节点，之后所有Master节点提前下载镜像，可以节省初始化时间：

kubeadm config images pull --config /root/new.yaml

因为配置了阿里云镜像（imageRepository: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers），所以下载速度比默认使用的gcr镜像快，国内访问不了gcr镜像

因为配置了token过期时间（ttl: 24h0m0s），所以可能出现今天生成token，明天加入不了集群的问题

同时master节点为我们配置了一个污点（taints），这个污点可以让我们的mater不部署容器

criSocket就是通过哪一个socket连接我们的docker，dockershim在k8s 1.20版本废弃，官方不维护，后期可能有人会维护，也可以改成其他cri的runtime

Master01节点（取消发送键输入到所有会话）初始化，初始化以后会在/etc/kubernetes目录下生成对应的证书和配置文件，之后其他Master节点加入Master01即可：

kubeadm init --config /root/new.yaml  --upload-certs

kubeadm 的配置管理是通过 pod 管理的，所有的组件都是通过容器启动的，通过 /etc/kubernetes/manifests 目录下面的 yaml 文件启动，这就是 kubelet 生命周期管理的目录，在这里面配置一个 pod 的 yaml 文件，它就会为你管理 pod 的生命周期

进入到该目录中

cd /etc/kubernetes/manifests

可以看到以下文件

etcd.yaml  kube-apiserver.yaml  kube-controller-manager.yaml  kube-scheduler.yaml

kubeadm 与二进制安装不一样的地方在于它的配置管理都在 yaml 文件中，可以编辑文件查看，二进制是一个单独的server文件，如果更改了配置，千万不要手动让它生效，kubelet 会自动帮我们加载配置，重启容器

如果初始化失败，重置后再次初始化，命令如下：

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

初始化成功以后，会产生Token值，用于其他节点加入时使用，因此要记录下初始化成功生成的token值（令牌值）：

Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!

To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:

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

Alternatively, if you are the root user, you can run:

  export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf

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/

You can now join any number of the control-plane node running the following command on each as root:

  kubeadm join 192.168.232.236:16443 --token 7t2weq.bjbawausm0jaxury \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:3b304187585d91d18d33d171592d4d37ec237d68af4837efebbb5c9ec86072d8 \
    --control-plane --certificate-key 7fc2e6005c32476d189b5b4763e2131404df187f7601b01d33370c7485ed2c53

Please note that the certificate-key gives access to cluster sensitive data, keep it secret!
As a safeguard, uploaded-certs will be deleted in two hours; If necessary, you can use
"kubeadm init phase upload-certs --upload-certs" to reload certs afterward.

Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:

kubeadm join 192.168.232.236:16443 --token 7t2weq.bjbawausm0jaxury \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:3b304187585d91d18d33d171592d4d37ec237d68af4837efebbb5c9ec86072d8

Master01节点配置环境变量，用于访问Kubernetes集群：

cat <<EOF >> /root/.bashrc
export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf
EOF
source /root/.bashrc

管理集群的命令 kubectl 只需要在一个节点上面有就可以，这个节点可以是 k8s 节点，也可以不是，它就是通过 admin.conf 文件和 k8s 通讯的，文件中定义了一个变量 KUBECONFIG，指定了文件的地址，然后我们就可以操作我们的集群了

查看节点状态：

kubectl get nodes

可以看到它添加了一个规则 control-plane

NAME           STATUS     ROLES                  AGE     VERSION
k8s-master01   NotReady   control-plane,master   3m54s   v1.20.8

查看server:

kubectl get svc

可以看到以下的server

NAME         TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP   5m32s

采用初始化安装方式，所有的系统组件均以容器的方式运行并且在kube-system命名空间内，生产环境建议创建一个namespaces

此时可以查看Pod状态：

kubectl get pods -n kube-system -o wide

可以看到以下的pod

NAME                                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP                NODE           NOMINATED NODE   READINESS GATES
coredns-54d67798b7-lrvm8               0/1     Pending   0          6m40s   <none>            <none>         <none>           <none>
coredns-54d67798b7-tkfrx               0/1     Pending   0          6m40s   <none>            <none>         <none>           <none>
etcd-k8s-master01                      1/1     Running   0          6m34s   192.168.232.128   k8s-master01   <none>           <none>
kube-apiserver-k8s-master01            1/1     Running   0          6m34s   192.168.232.128   k8s-master01   <none>           <none>
kube-controller-manager-k8s-master01   1/1     Running   0          6m34s   192.168.232.128   k8s-master01   <none>           <none>
kube-proxy-4gwlb                       1/1     Running   0          6m40s   192.168.232.128   k8s-master01   <none>           <none>
kube-scheduler-k8s-master01            1/1     Running   0          6m34s   192.168.232.128   k8s-master01   <none>           <none>

高可用Master及Token过期处理

注意：以下步骤是上述init命令产生的Token过期了才需要执行以下步骤，如果没有过期不需要执行

Token过期后生成新的token：

kubeadm token create --print-join-command

Master需要生成--certificate-key

kubeadm init phase upload-certs  --upload-certs

Token没有过期直接执行Join

初始化master02加入集群

kubeadm join 192.168.232.236:16443 --token 7t2weq.bjbawausm0jaxury \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:3b304187585d91d18d33d171592d4d37ec237d68af4837efebbb5c9ec86072d8 \
--control-plane --certificate-key 7fc2e6005c32476d189b5b4763e2131404df187f7601b01d33370c7485ed2c53

在master01查看其他节点

kubectl get node

可以看到master02节点

NAME           STATUS     ROLES                  AGE   VERSION
k8s-master01   NotReady   control-plane,master   25m   v1.20.8
k8s-master02   NotReady   control-plane,master   91s   v1.20.8

尝试重新生成token

kubeadm token create --print-join-command
kubeadm init phase upload-certs  --upload-certs

替换参数，初始化master03加入集群

kubeadm join 192.168.232.236:16443 --token rff9me.bhgzm7d3j2uoq5fv     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:3b304187585d91d18d33d171592d4d37ec237d68af4837efebbb5c9ec86072d8 \
--control-plane --certificate-key d3fb9602f75f4f879d4eea083129bd110734824ef8721c956be95ae481022992

可以在master01查看新生成的token

kubectl get secret -n kube-system

这就是新生成的token

NAME                                             TYPE                                  DATA   AGE
bootstrap-token-rff9me                           bootstrap.kubernetes.io/token         6      3m31s

查看token内容：

kubectl get secret -n kube-system bootstrap-token-rff9me -oyaml

可以看到过期时间（这是通过base64加密的）：

expiration: MjAyMS0wNy0wOFQxNzo0MjoyMiswODowMA==

解密一下：

echo "MjAyMS0wNy0wOFQxNzo0MjoyMiswODowMA==" | base64 -d

可以看到解密后的时间

2021-07-08T22:42:22+08:00

Kubeadm Node及Calico节点配置

Kubeadm Node

Node节点上主要部署公司的一些业务应用，生产环境中不建议Master节点部署系统组件之外的其他Pod，测试环境可以允许Master节点部署Pod以节省系统资源。

初始化node01，node02加入集群（与master相比，不需要control-plane）

kubeadm join 192.168.232.236:16443 --token 7t2weq.bjbawausm0jaxury \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:3b304187585d91d18d33d171592d4d37ec237d68af4837efebbb5c9ec86072d8

所有节点初始化完成后，查看集群状态

kubectl  get node

可以看到所有节点

NAME           STATUS     ROLES                  AGE     VERSION
k8s-master01   NotReady   control-plane,master   39m     v1.20.8
k8s-master02   NotReady   control-plane,master   16m     v1.20.8
k8s-master03   NotReady   control-plane,master   9m38s   v1.20.8
k8s-node01     NotReady   <none>                 22s     v1.20.8
k8s-node02     NotReady   <none>                 11s     v1.20.8

Calico节点配置

以下步骤只在master01执行

cd /root/k8s-ha-install && git checkout manual-installation-v1.20.x && cd calico/

如果是本地下载上传的话需要现在本地切换分支再上传

unzip k8s-ha-install.zip

cd k8s-ha-install/calico/

修改calico-etcd.yaml的以下位置：

修改etcd的节点

sed -i 's#etcd_endpoints: "http://<ETCD_IP>:<ETCD_PORT>"#etcd_endpoints: "https://192.168.232.128:2379,https://192.168.232.129:2379,https://192.168.232.130:2379"#g' calico-etcd.yaml

使用默认配置

ETCD_CA=`cat /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt | base64 | tr -d '\n'`
ETCD_CERT=`cat /etc/kubernetes/pki/etcd/server.crt | base64 | tr -d '\n'`
ETCD_KEY=`cat /etc/kubernetes/pki/etcd/server.key | base64 | tr -d '\n'`
sed -i "s@# etcd-key: null@etcd-key: ${ETCD_KEY}@g; s@# etcd-cert: null@etcd-cert: ${ETCD_CERT}@g; s@# etcd-ca: null@etcd-ca: ${ETCD_CA}@g" calico-etcd.yaml

把 etcd_key 放到 secret 里面，secret 会挂载到 calico 容器的 pod 里面，挂载的名称就是 ETCD_CA，这样 calico 就能找到证书，就可以连接到 etcd，就可以把 pod 信息存储到 etcd 里面

sed -i 's#etcd_ca: ""#etcd_ca: "/calico-secrets/etcd-ca"#g; s#etcd_cert: ""#etcd_cert: "/calico-secrets/etcd-cert"#g; s#etcd_key: "" #etcd_key: "/calico-secrets/etcd-key" #g' calico-etcd.yaml

修改 pod 网段

POD_SUBNET=`cat /etc/kubernetes/manifests/kube-controller-manager.yaml | grep cluster-cidr= | awk -F= '{print $NF}'`

注意下面的这个步骤是把calico-etcd.yaml文件里面的CALICO_IPV4POOL_CIDR下的网段改成自己的Pod网段，也就是把192.168.x.x/16改成自己的集群网段，并打开注释，所以更改的时候请确保这个步骤的这个网段没有被统一替换掉，如果被替换掉了，还请改回来：

sed -i 's@# - name: CALICO_IPV4POOL_CIDR@- name: CALICO_IPV4POOL_CIDR@g; s@#   value: "192.168.0.0/16"@  value: '"${POD_SUBNET}"'@g' calico-etcd.yaml

检查文件：

vim calico-etcd.yaml

可以看到 etcd-key 已经导入进来，它就是把证书 /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt 读取出来，再经过 base64 加密，再填到这个位置

安装 calico

kubectl apply -f calico-etcd.yaml

查看容器状态

kubectl  get po -n kube-system

成功运行

NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
calico-kube-controllers-5f6d4b864b-f2ssh   1/1     Running   0          2m54s
calico-node-78wg7                          1/1     Running   0          2m54s
calico-node-8hxxj                          1/1     Running   0          2m54s
calico-node-8t4c9                          1/1     Running   0          2m54s
calico-node-fgwdv                          1/1     Running   0          2m54s
calico-node-jzh8w                          1/1     Running   0          2m54s

目前用的是阿里云的镜像，生产环境需要推荐使用自己的镜像仓库，这样速度更快

Dashboard&Metrics Server安装

Metrics Server

在新版的Kubernetes中系统资源的采集均使用Metrics-server，可以通过Metrics采集节点和Pod的内存、磁盘、CPU和网络的使用率。

github 地址：https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server

查看yaml文件配置

cd metrics-server-0.4.x-kubeadm/

vim comp.yaml

添加了证书，不然可能导致获取不到度量指标

- --requestheader-client-ca-file=/etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt # change to front-proxy-ca.crt for kubeadm

镜像地址也修改为阿里云

image: registry.cn-beijing.aliyuncs.com/dotbalo/metrics-server:v0.4.1

将Master01节点的front-proxy-ca.crt复制到所有Node节点

scp /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt k8s-node01:/etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt
scp /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt k8s-node02:/etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt

安装metrics server

cd /root/k8s-ha-install/metrics-server-0.4.x-kubeadm/

kubectl  create -f comp.yaml

查看状态

kubectl  top node

显示CPU状态，内存使用量

NAME           CPU(cores)   CPU%   MEMORY(bytes)   MEMORY%
k8s-master01   204m         10%    1114Mi          59%
k8s-master02   128m         6%     1133Mi          60%
k8s-master03   113m         5%     1056Mi          56%
k8s-node01     54m          2%     809Mi           43%
k8s-node02     71m          3%     834Mi           44%

Dashboard部署

Dashboard用于展示集群中的各类资源，同时也可以通过Dashboard实时查看Pod的日志和在容器中执行一些命令等。

github 地址：https://github.com/kubernetes/dashboard

安装指定版本dashboard

查看yaml文件配置

cd /root/k8s-ha-install/dashboard/

grep "image" dashboard.yaml

可以看到只修改了镜像地址

image: registry.cn-beijing.aliyuncs.com/dotbalo/dashboard:v2.0.4
imagePullPolicy: Always
image: registry.cn-beijing.aliyuncs.com/dotbalo/metrics-scraper:v1.0.4

注意：所有的镜像包括caclico, coredns, etcd等等都要放到自己公司内部的镜像仓库，这样发布、更新、故障恢复的速度更快

安装

kubectl  create -f .

安装最新版

如果需要访问最新版本可以访问官方github获取连接，但是没必要安装最新

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.0.3/aio/deploy/recommended.yaml

创建管理员用户vim admin.yaml

apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: admin-user
  namespace: kube-system
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: admin-user
  annotations:
    rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate: "true"
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: admin-user
  namespace: kube-system

应用

kubectl apply -f admin.yaml -n kube-system

登录dashboard

在谷歌浏览器（Chrome）启动文件中加入启动参数，用于解决无法访问Dashboard的问题

--test-type --ignore-certificate-errors

右键--属性--快捷方式--目标

"C:\Program Files\Google\Chrome\Application\chrome.exe" --test-type --ignore-certificate-errors

更改dashboard的svc为NodePort：

kubectl edit svc kubernetes-dashboard -n kubernetes-dashboard

将ClusterIP更改为NodePort（如果已经为NodePort忽略此步骤）

查看端口号：

kubectl get svc kubernetes-dashboard -n kubernetes-dashboard

端口号为10.99.156.65

NAME                   TYPE       CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)         AGE
kubernetes-dashboard   NodePort   10.99.156.65   <none>        443:32272/TCP   9m58s

查看容器是否启动完成

kubectl get po -A

根据自己的实例端口号，通过任意安装了kube-proxy的宿主机或者VIP的IP+端口即可访问到dashboard：

访问Dashboard：https://192.168.232.236:32272（请更改32272为自己的端口），选择登录方式为令牌（即token方式）

也可以通过宿主机的ip访问：https://192.168.232.128:32272

查看端口占用

netstat -lntp

占用情况

Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State       PID/Program name
tcp        0      0 0.0.0.0:32272           0.0.0.0:*               LISTEN      31552/kube-proxy

可以看到 NodePort 所做的事情就是在宿主机上启动一个端口号 32272，这个端口号会对应到 dashboard，每一台服务器都会启动这个端口，都可以访问到 dashboard

https://192.168.232.129:32272

https://192.168.232.130:32272

https://192.168.232.131:32272

https://192.168.232.132:32272

查看token值：

kubectl -n kube-system describe secret $(kubectl -n kube-system get secret | grep admin-user | awk '{print $1}')

得到token值：

token:      eyJhbGciOiJSUzI1NiIsImtpZCI6IkxReUpVOGk4b0FrUUlLVDgyb1hTb0U1Uzg4cHZYRzBMRXJqOERHRDJMQ0EifQ.eyJpc3MiOiJrdWJlcm5ldGVzL3NlcnZpY2VhY2NvdW50Iiwia3ViZXJuZXRlcy5pby9zZXJ2aWNlYWNjb3VudC9uYW1lc3BhY2UiOiJrdWJlLXN5c3RlbSIsImt1YmVybmV0ZXMuaW8vc2VydmljZWFjY291bnQvc2VjcmV0Lm5hbWUiOiJhZG1pbi11c2VyLXRva2VuLXJ2bW1oIiwia3ViZXJuZXRlcy5pby9zZXJ2aWNlYWNjb3VudC9zZXJ2aWNlLWFjY291bnQubmFtZSI6ImFkbWluLXVzZXIiLCJrdWJlcm5ldGVzLmlvL3NlcnZpY2VhY2NvdW50L3NlcnZpY2UtYWNjb3VudC51aWQiOiIxMDkwNTc5MS1mMmJmLTRlMmQtYjJiNy1hYTRlNjU5YTM1MjQiLCJzdWIiOiJzeXN0ZW06c2VydmljZWFjY291bnQ6a3ViZS1zeXN0ZW06YWRtaW4tdXNlciJ9.UEayfCEyeAx-wrguqqyZIKTr1O9OzFyksowng6J54BhdonBhF3JEcbJlykjRfP4DZzpniorWdwE6AhuE-VQ8xiyKcMEl8mnnovHM3T65v1DsD3KSdfFnbdFXLyEnA7zeS7-7oh7-fQkEHcPvEWJGO7OJq3aVVxxVqgvecuxkC0v43Bp3yVlZZ94bmRpy3VeEtAJ1KYgDH33oSOzBqRJ5GOWqCicepQFlwsrERu8slwa1yazu7upcR7mn2H-bXZxZY09HPG3gM0xypfULhdV8xd7ZI1wovm29na_PjcPB8w3b3tMbqF8ee5BKQdZGORZWYdAZhActT33rYqhZs_1ieg

将token值输入到令牌后，单击登录即可访问Dashboard

切换 namespace 到 kube-system

一些必须的配置更改

将Kube-proxy改为ipvs模式，因为在初始化集群的时候注释了ipvs配置，所以需要自行修改一下：

在master01节点执行

kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system

搜索定位到mode

/mode 回车

修改为 ipvs

mode: “ipvs”

保存退出：shift + z + z

更新 Kube-Proxy 的 Pod：

kubectl patch daemonset kube-proxy -p "{\"spec\":{\"template\":{\"metadata\":{\"annotations\":{\"date\":\"`date +'%s'`\"}}}}}" -n kube-system

查看 pod 滚动更新

kubectl get po -n kube-system -owide

可以看到新起的是在 master03

NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP                NODE           NOMINATED NODE   READINESS GATES
kube-proxy-47pww                           1/1     Running   0          2m33s   192.168.232.129   k8s-master02   <none>           <none>
kube-proxy-4mlnm                           1/1     Running   0          2m21s   192.168.232.128   k8s-master01   <none>           <none>
kube-proxy-6h8mx                           1/1     Running   0          2m8s    192.168.232.132   k8s-node02     <none>           <none>
kube-proxy-6p7hg                           1/1     Running   0          2m12s   192.168.232.131   k8s-node01     <none>           <none>
kube-proxy-fzgws                           1/1     Running   0          118s    192.168.232.130   k8s-master03   <none>           <none>

在 master03 验证 Kube-Proxy 模式，接着可以在所有服务器验证一下

curl 127.0.0.1:10249/proxyMode

注意事项

kubeadm安装的集群，证书有效期默认是一年。master节点的kube-apiserver、kube-scheduler、kube-controller-manager、etcd都是以容器运行的。可以通过kubectl get po -n kube-system查看。

启动和二进制的区别：

kubelet的配置文件在/etc/sysconfig/kubelet和/var/lib/kubelet/config.yaml，修改后需要重启kubelet进程

其他组件的配置文件在/etc/kubernetes/manifests目录下，比如kube-apiserver.yaml，该yaml文件更改后，kubelet会自动刷新配置，也就是会重启pod。不能再次创建该文件

kube-proxy的配置在kube-system命名空间下的configmap中，可以通过

kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system

进行更改，更改完成后，可以通过patch重启kube-proxy

kubectl patch daemonset kube-proxy -p "{\"spec\":{\"template\":{\"metadata\":{\"annotations\":{\"date\":\"`date +'%s'`\"}}}}}" -n kube-system

Kubeadm安装后，master节点默认不允许部署pod，会占用资源，在学习过程中可以通过以下方式打开：

查看Taints：

kubectl  describe node -l node-role.kubernetes.io/master=  | grep Taints

可以看到三个污点

Taints:             node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule
Taints:             node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule
Taints:             node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule

删除Taint：

kubectl  taint node  -l node-role.kubernetes.io/master node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule-

查看Taints：

kubectl  describe node -l node-role.kubernetes.io/master=  | grep Taints

可以看到三个污点

Taints:             <none>
Taints:             <none>
Taints:             <none>

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