Kubernetes 二进制部署

服务器配置

部署 etcd 集群

准备签发证书环境

部署 docker引擎

flannel网络配置

K8S中Pod网络通信

Overlay Network

VXLAN

Flannel简介

Flannel工作原理

ETCD之Flannel提供说明

Flannel部署

在master01节点上操作

在所有node节点上操作(以node01为例)

修改docker0网卡网段与flannel一致

部署master组件(在master01节点上操作)

编写apiserver.sh/scheduler.sh/controller-manager.sh

apiserver.sh

编写scheduler.sh

编写controller-manager.sh

编写k8s-cert.sh

赋予以上脚本执行权限

创建kubernetes工作目录

生成CA证书、相关组件的证书和私钥

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

下载或上传kubernetes安装包到/opt/k8s目录，并解压

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

创建bootstrap token认证文件

二进制文件、token、证书都准备好后，开启apiserver服务

检查

检查进程是否启动成功

检查6443端口

检查8080端口

查看版本信息

启动scheduler服务

启动controller-manager服务

查看master节点状态

部署 Worker Node 组件

部署 CNI 网络组件

部署 Calico

部署 CoreDNS

服务器	主机名	IP地址	主要组件/说明
master01节点+etcd01节点	master01	192.168.142.21	kube-apiserver kube-controller-manager kube-schedular etcd
node01节点+etcd02节点	node01	192.168.142.22	kubelet kube-proxy docker flannel
node02节点+etcd03节点	node01	192.168.142.23	kubelet kube-proxy docker flannel

服务器配置

#关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X
 
#关闭selinux
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
 
#关闭swap
swapoff -a
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab 
 
#根据规划设置主机名
hostnamectl set-hostname master01
hostnamectl set-hostname node01
hostnamectl set-hostname node02
 
#在master添加hosts
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.142.21 master01
192.168.142.22 node01
192.168.142.23 node02
EOF
 
#调整内核参数
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
#开启网桥模式，可将网桥的流量传递给iptables链
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
#关闭ipv6协议
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
net.ipv4.ip_forward=1
EOF
 
sysctl --system
 
#时间同步
yum install ntpdate -y
ntpdate ntp.aliyun.com

部署 etcd 集群

etcd是CoreOS团队于2013年6月发起的开源项目，它的目标是构建一个高可用的分布式键值（key-value）数据库。etcd内部采用raft协议作为一致性算法，etcd是go语言编写的。

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

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IANA(互联网数字分配机构)官方预留给etcd)。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。
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。

准备签发证书环境

CFSSL 是 CloudFlare 公司开源的一款 PKI/TLS 工具。 CFSSL 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。

在 master01 节点上操作

#准备cfssl证书生成工具
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssl
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssljson
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64 -O /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>			#查看证书的信息

或使用curl -L下载
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

etcd-cert.sh

### 生成Etcd证书 ###
mkdir /opt/k8s
cd /opt/k8s/
 
#上传 etcd-cert.sh 和 etcd.sh 到 /opt/k8s/ 目录中
（修改 etcd-cert.sh 里的ip地址）
chmod +x etcd-cert.sh etcd.sh

[root@master01 k8s]# cat etcd-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": {
      "www": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF

#ca-config.json：可以定义多个 profiles，分别指定不同的过期时间、使用场景等参数；
#后续在签名证书时会使用某个 profile；此实例只有一个 www 模板。
#expiry：指定了证书的有效期，87600h 为10年，如果用默认值一年的话，证书到期后集群会立即宕掉
#signing：表示该证书可用于签名其它证书；生成的 ca.pem 证书中 CA=TRUE；
#key encipherment：表示使用非对称密钥加密，如 RSA 加密；
#server auth：表示client可以用该 CA 对 server 提供的证书进行验证；
#client auth：表示server可以用该 CA 对 client 提供的证书进行验证；
#注意标点符号，最后一个字段一般是没有逗号的。

#生成CA证书和私钥（根证书和私钥）
#特别说明： cfssl和openssl有一些区别，openssl需要先生成私钥，然后用私钥生成请求文件，最后生成签名的证书和私钥等，但是cfssl可以直接得到请求文件。
cat > ca-csr.json <<EOF
{
    "CN": "etcd",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing"
        }
    ]
}
EOF
 
#CN：Common Name，浏览器使用该字段验证网站或机构是否合法，一般写的是域名 
#key：指定了加密算法，一般使用rsa（size：2048）
#C：Country，国家
#ST：State，州，省
#L：Locality，地区,城市
#O: Organization Name，组织名称，公司名称
#OU: Organization Unit Name，组织单位名称，公司部门

cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca
 
#生成的文件：
#ca-key.pem：根证书私钥
#ca.pem：根证书
#ca.csr：根证书签发请求文件
 
#cfssl gencert -initca <CSRJSON>：使用 CSRJSON 文件生成生成新的证书和私钥。如果不添加管道符号，会直接把所有证书内容输出到屏幕。
#注意：CSRJSON 文件用的是相对路径，所以 cfssl 的时候需要 csr 文件的路径下执行，也可以指定为绝对路径。
#cfssljson 将 cfssl 生成的证书（json格式）变为文件承载式证书，-bare 用于命名生成的证书文件。
 
 
#-----------------------
#生成 etcd 服务器证书和私钥
cat > server-csr.json <<EOF
{
    "CN": "etcd",
    "hosts": [
    "192.168.142.21",
    "192.168.142.22",
    "192.168.142.23"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "BeiJing"
        }
    ]
}
EOF
 
#hosts：将所有 etcd 集群节点添加到 host 列表，需要指定所有 etcd 集群的节点 ip 或主机名不能使用网段，新增 etcd 服务器需要重新签发证书。
 
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=www server-csr.json | cfssljson -bare server
 
#生成的文件：
#server.csr：服务器的证书请求文件
#server-key.pem：服务器的私钥
#server.pem：服务器的数字签名证书
 
#-config：引用证书生成策略文件 ca-config.json
#-profile：指定证书生成策略文件中的的使用场景，比如 ca-config.json 中的 www

etcd.sh

[root@master01 k8s]# chmod +x etcd.sh
[root@master01 k8s]# cat etcd.sh 
#!/bin/bash
# example: ./etcd.sh etcd01 192.168.142.21 etcd02=https://192.168.142.22:2380,etcd03=https://192.168.142.23:2380

#创建etcd配置文件/opt/etcd/cfg/etcd
ETCD_NAME=$1
ETCD_IP=$2
ETCD_CLUSTER=$3

WORK_DIR=/opt/etcd

cat > $WORK_DIR/cfg/etcd  <<EOF
#[Member]
ETCD_NAME="${ETCD_NAME}"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://${ETCD_IP}:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://${ETCD_IP}:2379"

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://${ETCD_IP}:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://${ETCD_IP}:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://${ETCD_IP}:2380,${ETCD_CLUSTER}"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
EOF

#Member:成员配置
#ETCD_NAME：节点名称，集群中唯一。成员名字，集群中必须具备唯一性，如etcd01
#ETCD_DATA_DIR：数据目录。指定节点的数据存储目录，这些数据包括节点ID，集群ID，集群初始化配置，Snapshot文件，若未指定-wal-dir，还会存储WAL文件；如果不指定会用缺省目录
#ETCD_LISTEN_PEER_URLS：集群通信监听地址。用于监听其他member发送信息的地址。ip为全0代表监听本机所有接口
#ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS：客户端访问监听地址。用于监听etcd客户发送信息的地址。ip为全0代表监听本机所有接口

#Clustering：集群配置
#ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS：集群通告地址。其他member使用，其他member通过该地址与本member交互信息。一定要保证从其他member能可访问该地址。静态配置方式下，该参数的value一定要同时在--initial-cluster参数中存在
#ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS：客户端通告地址。etcd客户端使用，客户端通过该地址与本member交互信息。一定要保证从客户侧能可访问该地址
#ETCD_INITIAL_CLUSTER：集群节点地址。本member使用。描述集群中所有节点的信息，本member根据此信息去联系其他member
#ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN：集群Token。用于区分不同集群。本地如有多个集群要设为不同
#ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE：加入集群的当前状态，new是新集群，existing表示加入已有集群。


#创建etcd.service服务管理文件
cat > /usr/lib/systemd/system/etcd.service <<EOF
[Unit]
Description=Etcd Server
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target

[Service]
Type=notify
EnvironmentFile=${WORK_DIR}/cfg/etcd
ExecStart=${WORK_DIR}/bin/etcd \
--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} \
--initial-advertise-peer-urls=\${ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS} \
--initial-cluster=\${ETCD_INITIAL_CLUSTER} \
--initial-cluster-token=\${ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN} \
--initial-cluster-state=new \
--cert-file=${WORK_DIR}/ssl/server.pem \
--key-file=${WORK_DIR}/ssl/server-key.pem \
--trusted-ca-file=${WORK_DIR}/ssl/ca.pem \
--peer-cert-file=${WORK_DIR}/ssl/server.pem \
--peer-key-file=${WORK_DIR}/ssl/server-key.pem \
--peer-trusted-ca-file=${WORK_DIR}/ssl/ca.pem
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

#--listen-client-urls：用于指定etcd和客户端的连接端口
#--advertise-client-urls：用于指定etcd服务器之间通讯的端口，etcd有要求，如果--listen-client-urls被设置了，那么就必须同时设置--advertise-client-urls，所以即使设置和默认相同，也必须显式设置
#--peer开头的配置项用于指定集群内部TLS相关证书（peer 证书），这里全部都使用同一套证书认证
#不带--peer开头的的参数是指定 etcd 服务器TLS相关证书（server 证书），这里全部都使用同一套证书认证


systemctl daemon-reload
systemctl enable etcd
systemctl restart etcd

[root@master01 k8s]# mkdir /opt/k8s/etcd-cert
[root@master01 k8s]# mv etcd-cert.sh etcd-cert/
[root@master01 k8s]# cd /opt/k8s/etcd-cert/
[root@master01 etcd-cert]# ./etcd-cert.sh 
#生成CA证书、etcd服务器证书以及私钥
[root@master01 etcd-cert]# ls
ca-config.json  ca.csr  ca-csr.json  ca-key.pem  ca.pem  etcd-cert.sh  server.csr  server-csr.json  server-key.pem  server.pem

etcd二进制包地址：Releases · etcd-io/etcd · GitHub

#上传 etcd-v3.4.26-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s 目录中，启动etcd服务
cd /opt/k8s/
tar zxvf etcd-v3.4.26-linux-amd64.tar.gz
ls etcd-v3.4.26-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
etcdctl主要为etcd 服务提供了命令行操作

#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}
 
cd /opt/k8s/etcd-v3.4.9-linux-amd64/
mv etcd etcdctl /opt/etcd/bin/
cp /opt/k8s/etcd-cert/*.pem /opt/etcd/ssl/
 
cd /opt/k8s/
#启动etcd.sh脚本
./etcd.sh etcd01 192.168.142.21 etcd02=https://192.168.142.22:2380,etcd03=https://192.168.142.23:2380
#进入卡住状态等待其他节点加入，这里需要三台etcd服务同时启动，如果只启动其中一台后，服务会卡在那里，直到集群中所有etcd节点都已启动，可忽略这个情况
 
#可另外打开一个窗口查看etcd进程是否正常
ps -ef | grep etcd

#把etcd相关证书文件、命令文件和服务管理文件全部拷贝到另外两个etcd集群节点
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.142.22:/opt/
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.142.23:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.142.22:/usr/lib/systemd/system/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.142.23:/usr/lib/systemd/system/

//在 node01 节点上操作
vim /opt/etcd/cfg/etcd
#[Member]
ETCD_NAME="etcd02"											#修改
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.142.22:2380"			#修改
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.142.22:2379"		#修改
 
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.142.22:2380"		#修改
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.142.22:2379"				#修改
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.142.21:2380,etcd02=https://192.168.142.22:2380,etcd03=https://192.168.142.23:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
 
 
#启动etcd服务
systemctl start etcd
systemctl enable etcd
systemctl status etcd

//在 node02 节点上操作
vim /opt/etcd/cfg/etcd
#[Member]
ETCD_NAME="etcd03"											#修改
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.142.23:2380"			#修改
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.142.23:2379"		#修改
 
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.142.23:2380"		#修改
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.142.23:2379"				#修改
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.142.21:2380,etcd02=https://192.168.142.22:2380,etcd03=https://192.168.142.23:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
 
#启动etcd服务
systemctl start etcd
systemctl enable etcd
systemctl status etcd

#查看etcd集群成员列表
ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints="https://192.168.142.21:2379,https://192.168.142.22:2379,https://192.168.142.23:2379" --write-out=table member list


--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

部署 docker引擎

//所有 node 节点部署docker引擎
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

flannel网络配置

K8S中Pod网络通信

● 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，相当于它们在同一台机器上一样，可以用localhost地址访问彼此的端口。

● 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，docker0网段与宿主机网卡是两个不同的网段，且不同Node之间的通信只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，通过这个关联让不同Node上Pod之间直接通过内网IP地址通信。

Overlay Network

叠加网络，在二层或者三层几乎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）。

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，然后在以太网上传输，到达目的地后由隧道端点解封装并将数据发送给目标地址。

Flannel简介

Flannel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-GW三种数据转发方式。

Flannel工作原理

数据从node01上Pod的源容器中发出后，经由所在主机的docker0虚拟网卡转发到flannel.1虚拟网卡，flanneld服务监听在flanne.1数据网卡的另外一端。
Flannel通过Etcd服务维护了一张节点间的路由表。源主机node01的flanneld服务将原本的数据内容封装到UDP中后根据自己的路由表通过物理网卡投递给目的节点node02的flanneld服务，数据到达以后被解包，然后直接进入目的节点的dlannel.1虚拟网卡，之后被转发到目的主机的docker0虚拟网卡，最后就像本机容器通信一样由docker0转发到目标容器。

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

Flannel部署

在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

[root@master01 ~]# cd /opt/etcd/ssl
[root@master01 ssl]# etcdctl \
> --ca-file=ca.pem \
> --cert-file=server.pem \
> --key-file=server-key.pem \
> --endpoint="https://192.168.142.21:2379,https://192.168.142.22:2379,https://192.168.142.23:2379" \
> set /coreos.com/network/config '{"Network":"172.17.0.0/16","Backend":{"Type":"vxlan"}}'

查看写入的信息

[root@master01 ssl]# etcdctl \
> --ca-file=ca.pem \
> --cert-file=server.pem \
> --key-file=server-key.pem \
> --endpoint="https://192.168.142.21:2379,https://192.168.142.22:2379,https://192.168.142.23:2379" \
> get /coreos.com/network/config
{"Network":"172.17.0.0/16","Backend":{"Type":"vxlan"}}

set ：给键赋值
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 ：获取网络配置记录，后面不用再跟参数
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。

在所有node节点上操作(以node01为例)

安装flannel

[root@node01 ~]# cd /opt
[root@node01 opt]# rz -E
#上传flannel安装包flannel-v.0.10.0-linux-amd64.tar.gz到/opt目录中
rz waiting to receive.
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

编写flannel.sh脚本

[root@node01 opt]# cat 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
#${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$1
ETCD_ENDPOINTS=${1:-"http://127.0.0.1:2379"}

#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

systemctl daemon-reload
systemctl enable flanneld
systemctl restart flanneld

创建kubenetes工作目录

[root@node01 opt]# mkdir -p /opt/kubernetes/{cfg,bin,ssl}
[root@node01 opt]# cd /opt
[root@node01 opt]# mv mk-docker-opts.sh flanneld /opt/kubernetes/bin/

启动flannel服务，开启flannel网络功能

[root@node01 opt]# chmod +x flannel.sh 
[root@node01 opt]# ./flannel.sh https://192.168.142.21:2379,https://192.168.142.22:2379,https://192.168.142.23:2379
[root@node01 opt]# systemctl status flanneld.service 
● flanneld.service - Flanneld overlay address etcd agent
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/flanneld.service; enabled; vendor preset: disabled)
   Active: active (running) since 三 2021-10-27 19:38:31 CST; 10s ago
......

//flannel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

修改docker0网卡网段与flannel一致

添加docker环境变量

[root@node01 opt]# vim /lib/systemd/system/docker.service 

#13行，插入环境文件
EnvironmentFile=/run/flannel/subnet.env
#14行，添加变量$DOCKER_NETWORK_OPTIONS
ExecStart=/usr/bin/dockerd $DOCKER_NETWORK_OPTIONS -H fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock
[root@node01 opt]# systemctl daemon-reload
[root@node01 opt]# systemctl restart docker

部署master组件(在master01节点上操作)

编写apiserver.sh/scheduler.sh/controller-manager.sh

apiserver.sh

[root@master01 ~]# cd /opt/k8s
[root@master01 k8s]# cat apiserver.sh 
#!/bin/bash
#example: apiserver.sh 192.168.142.21 https://192.168.142.21:2379,https://192.168.142.22:2379,https://192.168.142.23:2379
#创建 kube-apiserver 启动参数配置文件
MASTER_ADDRESS=$1
ETCD_SERVERS=$2

cat >/opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver <<EOF
KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=true \\
--v=4 \\
--etcd-servers=${ETCD_SERVERS} \\
--bind-address=${MASTER_ADDRESS} \\
--secure-port=6443 \\
--advertise-address=${MASTER_ADDRESS} \\
--allow-privileged=true \\
--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 \\
--enable-admission-plugins=NamespaceLifecycle,LimitRanger,ServiceAccount,ResourceQuota,NodeRestriction \\
--authorization-mode=RBAC,Node \\
--kubelet-https=true \\
--enable-bootstrap-token-auth \\
--token-auth-file=/opt/kubernetes/cfg/token.csv \\
--service-node-port-range=30000-50000 \\
--tls-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/apiserver.pem  \\
--tls-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/apiserver-key.pem \\
--client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--service-account-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \\
--etcd-cafile=/opt/etcd/ssl/ca.pem \\
--etcd-certfile=/opt/etcd/ssl/server.pem \\
--etcd-keyfile=/opt/etcd/ssl/server-key.pem"
EOF

#--logtostderr=true：输出日志到标准错误控制台，不输出到文件
#--v=4：指定输出日志的级别，v=4为调试级别详细输出
#--etcd-servers：指定etcd服务器列表（格式：//ip:port），逗号分隔
#--bind-address：指定 HTTPS 安全接口的监听地址，默认值0.0.0.0
#--secure-port：指定 HTTPS 安全接口的监听端口，默认值6443
#--advertise-address：通过该 ip 地址向集群其他节点公布 api server 的信息，必须能够被其他节点访问
#--allow-privileged=true：允许拥有系统特权的容器运行，默认值false
#--service-cluster-ip-range：指定 Service Cluster IP 地址段
#--enable-admission-plugins：kuberneres集群的准入控制机制，各控制模块以插件的形式依次生效，集群时必须包含ServiceAccount，运行在认证（Authentication）、授权（Authorization）之后，Admission Control是权限认证链上的最后一环， 对请求API资源对象进行修改和校验
#--authorization-mode：在安全端口使用RBAC,Node授权模式，未通过授权的请求拒绝，默认值AlwaysAllow。RBAC是用户通过角色与权限进行关联的模式；Node模式（节点授权）是一种特殊用途的授权模式，专门授权由kubelet发出的API请求，在进行认证时，先通过用户名、用户分组验证是否是集群中的Node节点，只有是Node节点的请求才能使用Node模式授权
#--kubelet-https=true：kubelet通信使用https，默认值true
#--enable-bootstrap-token-auth：在apiserver上启用Bootstrap Token 认证
#--token-auth-file=/opt/kubernetes/cfg/token.csv：指定Token认证文件路径
#--service-node-port-range：指定 NodePort 的端口范围，默认值30000-32767


#创建 kube-apiserver.service 服务管理文件
cat >/usr/lib/systemd/system/kube-apiserver.service <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes API Server
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes

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

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl enable kube-apiserver
systemctl restart kube-apiserver

编写scheduler.sh

[root@master01 k8s]# cat 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

编写controller-manager.sh

[root@master01 k8s]# cat 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

编写k8s-cert.sh

[root@master01 k8s]# cat 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",
##service
      "127.0.0.1",
##本地
      "192.168.142.21",
##master01
      "192.168.142.31",	
##master02
      "192.168.142.100",	
##vip，后面 keepalived 使用
      "192.168.142.13",
##load balancer01（master）
      "192.168.142.14",
##load balancer02（backup）
      "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

赋予以上脚本执行权限

[root@master01 k8s]# chmod +x *.sh

创建kubernetes工作目录

[root@master01 k8s]# mkdir -p /opt/kubernetes/{cfg,bin,ssl}

生成CA证书、相关组件的证书和私钥

[root@master01 k8s]# mkdir /opt/k8s/k8s-cert
[root@master01 k8s]# mv /opt/k8s/k8s-cert.sh /opt/k8s/k8s-cert
[root@master01 k8s]# cd !$
cd /opt/k8s/k8s-cert
[root@master01 k8s-cert]# ./k8s-cert.sh
#生成CA证书、相关组件的证书和私钥
[root@master01 k8s-cert]# ls
admin.csr       admin.pem           apiserver-key.pem  ca.csr       ca.pem          kube-proxy-csr.json
admin-csr.json  apiserver.csr       apiserver.pem      ca-csr.json  k8s-cert.sh     kube-proxy-key.pem
admin-key.pem   apiserver-csr.json  ca-config.json     ca-key.pem   kube-proxy.csr  kube-proxy.pem

//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

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

[root@master01 k8s-cert]# ls *.pem
admin-key.pem  admin.pem  apiserver-key.pem  apiserver.pem  ca-key.pem  ca.pem  kube-proxy-key.pem  kube-proxy.pem
[root@master01 k8s-cert]# cp ca*pem apiserver*pem /opt/kubernetes/ssl/

下载或上传kubernetes安装包到/opt/k8s目录，并解压

[root@master01 k8s-cert]# cd /opt/k8s/
[root@master01 k8s]# rz -E
#上传k8s安装包kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
rz waiting to receive.
[root@master01 k8s]# tar zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz

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

[root@master01 k8s]# cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin/
[root@master01 bin]# ls
apiextensions-apiserver              kubeadm                    kube-controller-manager.docker_tag  kube-proxy.docker_tag      mounter
cloud-controller-manager             kube-apiserver             kube-controller-manager.tar         kube-proxy.tar
cloud-controller-manager.docker_tag  kube-apiserver.docker_tag  kubectl                             kube-scheduler
cloud-controller-manager.tar         kube-apiserver.tar         kubelet                             kube-scheduler.docker_tag
hyperkube                            kube-controller-manager    kube-proxy                          kube-scheduler.tar
[root@master01 bin]# cp kube-apiserver kubectl kube-controller-manager kube-scheduler /opt/kubernetes/bin/
[root@master01 bin]# ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/

创建bootstrap token认证文件

apiserver启动时会调用，然后就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

[root@master01 bin]# cd /opt/k8s/
[root@master01 k8s]# vim token.sh

#!/bin/bash
#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
BOOTSTRAP_TOKEN=$(head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' ')
#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
${BOOTSTRAP_TOKEN},kubelet-bootstrap,10001,"sysytem:kubelet-bootstrap"
EOF

[root@master01 k8s]# chmod +x token.sh 
[root@master01 k8s]# ./token.sh 
[root@master01 k8s]# cat /opt/kubernetes/cfg/token.csv 
87fe12db8fc131d8e43561e3d82b9878,kubelet-bootstrap,10001,"sysytem:kubelet-bootstrap"

二进制文件、token、证书都准备好后，开启apiserver服务

[root@master01 k8s]# cd /opt/k8s/
[root@master01 k8s]# ./apiserver.sh 192.168.142.21 https://192.168.142.21:2379,https://192.168.142.22:2379,https://192.168.142.23:2379
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/kube-apiserver.service to /usr/lib/systemd/system/kube-apiserver.service.

检查

检查进程是否启动成功

[root@master01 k8s]# ps aux | grep kube-apiserver
root       3667 12.1 15.6 405152 318232 ?       Ssl  15:08   0:06 /opt/kubernetes/bin/kube-apiserver --logtostderr=true --v=4 --etcd-servers=https://192.168.142.21:2379,https://192.168.142.22:2379,https://192.168.142.23:2379 --bind-address=192.168.142.21 --secure-port=6443 --advertise-address=192.168.142.21 --allow-privileged=true --service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 --enable-admission-plugins=NamespaceLifecycle,LimitRanger,ServiceAccount,ResourceQuota,NodeRestriction --authorization-mode=RBAC,Node --kubelet-https=true --enable-bootstrap-token-auth --token-auth-file=/opt/kubernetes/cfg/token.csv --service-node-port-range=30000-50000 --tls-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/apiserver.pem --tls-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/apiserver-key.pem --client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem --service-account-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem --etcd-cafile=/opt/etcd/ssl/ca.pem --etcd-certfile=/opt/etcd/ssl/server.pem --etcd-keyfile=/opt/etcd/ssl/server-key.pem
root       3686  0.0  0.0 112676   984 pts/0    S+   15:09   0:00 grep --color=auto kube-apiserver

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（新版本为58080）

检查6443端口

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

[root@master01 k8s]# netstat -natp | grep 6443
tcp        0      0 192.168.142.21:6443     0.0.0.0:*               LISTEN      3667/kube-apiserver 
tcp        0      0 192.168.142.21:6443     192.168.142.21:50550    ESTABLISHED 3667/kube-apiserver 
tcp        0      0 192.168.142.21:50550    192.168.142.21:6443     ESTABLISHED 3667/kube-apiserver

检查8080端口

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API Server

[root@master01 k8s]# netstat -natp | grep 8080
tcp        0      0 127.0.0.1:8080          0.0.0.0:*               LISTEN      3667/kube-apiserver

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

[root@master01 k8s]# kubectl version

启动scheduler服务

[root@master01 k8s]# ./scheduler.sh 127.0.0.1
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/kube-scheduler.service to /usr/lib/systemd/system/kube-scheduler.service.
[root@master01 k8s]# ps aux | grep kube-schesuler
root       3942  0.0  0.0 112676   980 pts/0    R+   15:22   0:00 grep --color=auto kube-schesuler
[root@master01 k8s]# ps aux | grep kube-scheduler
root       3920  0.4  1.0  45616 20704 ?        Ssl  15:22   0:00 /opt/kubernetes/bin/kube-scheduler --logtostderr=true --v=4 --master=127.0.0.1:8080 --leader-elect=true
root       3944  0.0  0.0 112676   984 pts/0    S+   15:23   0:00 grep --color=auto kube-scheduler

启动controller-manager服务

[root@master01 k8s]# ./controller-manager.sh 127.0.0.1
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/kube-controller-manager.service to /usr/lib/systemd/system/kube-controller-manager.service.
[root@master01 k8s]# ps aux | grep controller-manager
root       4029  1.0  3.1 142844 64964 ?        Ssl  15:24   0:01 /opt/kubernetes/bin/kube-controller-manager --logtostderr=true --v=4 --master=127.0.0.1:8080 --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
root       4060  0.0  0.0 112676   980 pts/0    S+   15:26   0:00 grep --color=auto controller-manager

查看master节点状态

[root@master01 k8s]# kubectl get componentstatuses
NAME                 STATUS    MESSAGE             ERROR
controller-manager   Healthy   ok                  
scheduler            Healthy   ok                  
etcd-0               Healthy   {"health":"true"}   
etcd-2               Healthy   {"health":"true"}   
etcd-1               Healthy   {"health":"true"}

部署 Worker Node 组件

//在所有 node 节点上操作
#创建kubernetes工作目录
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}

#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
chmod +x kubelet.sh proxy.sh

//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@192.168.142.22:/opt/kubernetes/bin/
scp kubelet kube-proxy root@192.168.142.23:/opt/kubernetes/bin/

#上传kubeconfig.sh文件到/opt/k8s/kubeconfig目录中，生成kubelet初次加入集群引导kubeconfig文件和kube-proxy.kubeconfig文件
#kubeconfig 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。
mkdir /opt/k8s/kubeconfig

cd /opt/k8s/kubeconfig
chmod +x kubeconfig.sh
./kubeconfig.sh 192.168.142.21 /opt/k8s/k8s-cert/

#把配置文件 bootstrap.kubeconfig、kube-proxy.kubeconfig 拷贝到 node 节点
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@192.168.142.22:/opt/kubernetes/cfg/
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@192.168.142.23:/opt/kubernetes/cfg/

#RBAC授权，使用户 kubelet-bootstrap 能够有权限发起 CSR 请求证书
kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap --clusterrole=system:node-bootstrapper --user=kubelet-bootstrap

#自动批准 CSR 请求
kubectl create clusterrolebinding node-autoapprove-bootstrap --clusterrole=system:certificates.k8s.io:certificatesigningrequests:nodeclient --user=kubelet-bootstrap 

kubectl create clusterrolebinding node-autoapprove-certificate-rotation --clusterrole=system:certificates.k8s.io:certificatesigningrequests:selfnodeclient

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。

//在 node01 节点上操作
#启动 kubelet 服务
cd /opt/
./kubelet.sh 192.168.142.22
ps aux | grep kubelet

//在 master01 节点上操作，通过 CSR 请求
#检查到 node01 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
#通过 CSR 请求
kubectl certificate approve node-csr-duiobEzQ0R93HsULoS9NT9JaQylMmid_nBF3Ei3NtFE
#Approved,Issued 表示已授权 CSR 请求并签发证书
kubectl get csr
#查看节点，由于网络插件还没有部署，节点会没有准备就绪 NotReady
kubectl get node
NAME            STATUS     ROLES    AGE    VERSION
192.168.142.22   NotReady   <none>   108s   v1.20.11

//在 node01 节点上操作
#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
#启动proxy服务
cd /opt/
./proxy.sh 192.168.142.22
ps aux | grep kube-proxy

部署 CNI 网络组件

//在 node01 节点上操作
#上传 cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz 和 flannel.tar 到 /opt 目录中
cd /opt/
docker load -i flannel.tar

mkdir /opt/cni/bin
tar zxvf cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz -C /opt/cni/bin

//在 master01 节点上操作
#上传 kube-flannel.yml 文件到 /opt/k8s 目录中，部署 CNI 网络
cd /opt/k8s
kubectl apply -f kube-flannel.yml 
kubectl get pods -n kube-system
kubectl get pods -A

部署 Calico

#k8s 组网方案对比:
●flannel方案
需要在每个节点上把发向容器的数据包进行封装后，再用隧道将封装后的数据包发送到运行着目标Pod的node节点上。目标node节点再负责去掉封装，将去除封装的数据包发送到目标Pod上。数据通信性能则大受影响。

●calico方案
Calico不使用隧道或NAT来实现转发，而是把Host当作Internet中的路由器，使用BGP同步路由，并使用iptables来做安全访问策略，完成跨Host转发来。

#Calico 主要由三个部分组成：
Calico CNI插件：主要负责与kubernetes对接，供kubelet调用使用。
Felix：负责维护宿主机上的路由规则、FIB转发信息库等。
BIRD：负责分发路由规则，类似路由器。
Confd：配置管理组件。

#Calico 工作原理：
Calico 是通过路由表来维护每个 pod 的通信。Calico 的 CNI 插件会为每个容器设置一个 veth pair 设备，然后把另一端接入到宿主机网络空间，由于没有网桥，CNI 插件还需要在宿主机上为每个容器的 veth pair 设备配置一条路由规则，用于接收传入的IP包。
有了这样的 veth pair 设备以后，容器发出的IP包就会通过 veth pair 设备到达宿主机，然后宿主机根据路由规则的下一跳地址，发送给正确的网关，然后到达目标宿主机，再到达目标容器。
这些路由规则都是 Felix 维护配置的，而路由信息则是 Calico BIRD 组件基于 BGP 分发而来。calico 实际上是将集群里所有的节点都当做边界路由器来处理，他们一起组成了一个全互联的网络，彼此之间通过 BGP 交换路由，这些节点我们叫做 BGP Peer。

目前比较常用的时flannel和calico，flannel的功能比较简单，不具备复杂的网络策略配置能力，calico是比较出色的网络管理插件，但具备复杂网络配置能力的同时，往往意味着本身的配置比较复杂，所以相对而言，比较小而简单的集群使用flannel，考虑到日后扩容，未来网络可能需要加入更多设备，配置更多网络策略，则使用calico更好。

//在 master01 节点上操作
#上传 calico.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中，部署 CNI 网络
cd /opt/k8s
vim calico.yaml
#修改里面定义Pod网络（CALICO_IPV4POOL_CIDR），与前面kube-controller-manager配置文件指定的cluster-cidr网段一样
- name: CALICO_IPV4POOL_CIDR
value: "192.168.0.0/16"

kubectl apply -f calico.yaml

kubectl get pods -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
calico-kube-controllers-659bd7879c-4h8vk 1/1 Running 0 58s
calico-node-nsm6b 1/1 Running 0 58s
calico-node-tdt8v 1/1 Running 0 58s

#等 Calico Pod 都 Running，节点也会准备就绪
kubectl get nodes

---------- node02 节点部署 ----------
//在 node01 节点上操作
cd /opt/
scp kubelet.sh proxy.sh root@192.168.179.22:/opt/
scp -r /opt/cni root@192.168.179.22:/opt/

//在 node02 节点上操作
#启动kubelet服务
cd /opt/
chmod +x kubelet.sh
./kubelet.sh 192.168.179.22

//在 master01 节点上操作
kubectl get csr

#通过 CSR 请求
kubectl certificate approve node-csr-BbqEh6LvhD4R6YdDUeEPthkb6T_CJDcpVsmdvnh81y0

kubectl get csr

#加载 ipvs 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

#使用proxy.sh脚本启动proxy服务
cd /opt/
chmod +x proxy.sh
./proxy.sh 192.168.179.23

#查看群集中的节点状态
kubectl get nodes

部署 CoreDNS

//在所有 node 节点上操作
#上传 coredns.tar 到 /opt 目录中
cd /opt
docker load -i coredns.tar

//在 master01 节点上操作
#上传 coredns.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中，部署 CoreDNS
cd /opt/k8s
kubectl apply -f coredns.yaml

kubectl get pods -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
coredns-5ffbfd976d-j6shb 1/1 Running 0 32s

#DNS 解析测试
kubectl run -it --rm dns-test --image=busybox:1.28.4 sh
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
/ # nslookup kubernetes
Server: 10.0.0.2
Address 1: 10.0.0.2 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name: kubernetes
Address 1: 10.0.0.1 kubernetes.default.svc.cluster.local