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一、K8S常见的部署方式

1.1 K8S常见的部署方式

1.2 k8s部署 二进制与高可用的区别

二、Kubernetes二进制部署

2.1 Kubernetes二进制部署准备

① 服务器准备

② 签发证书环境准备

2.2 操作系统初始化配置

2.3 部署 etcd 集群

① 在 master01 节点上操作

② work node节点操作

③ master节点查看集群状态

④ work node 部署docker引擎

2.4 部署 Master 组件

① 在 master01 节点上操作

2.5 部署 Worker Node 组件

① 在所有 node 节点上操作

② 在 master01 节点上操作

③ 在 node01 节点启动kubelet 服务（node2同理）

④ master01 节点上操作，通过 CSR 请求

⑤ 在 node01 节点上操作（node2操作同理）

2.6 部署网络组件(部署 flannel)

① 在 node 节点上操作

② 在 master01 节点上操作

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一、K8S常见的部署方式

1.1 K8S常见的部署方式

• Minikube

  • 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：kubernetes.io/docs/setup/…

• Kubeadm

  • Kubeadm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
  • 部署地址：kubernetes.io/docs/refere…

• 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。

  • 部署地址：github.com/kubernetes/…

• Kubeadm降低部署门槛，但屏蔽了很多细节，遇到问题很难排查。如果想更容易可控，推荐使用二进制包部署Kubernetes集群，虽然手动部署麻烦点，期间可以学习很多工作原理，也利于后期维护。

1.2 k8s部署 二进制与高可用的区别

• 二进制部署

  • 部署难，管理方便，集群伸展性能好
  • 更稳定，集群规模到达一定的规模(几百个节点、上万个Pod)，二进制稳定性是要高于kubeadm部署
  • 遇到故障，宿主机起来了，进程也会起来

• kubeadm部署

  • 部署简单，管理难
  • 是以一种容器管理容器的方式允许的组件及服务，故障恢复时间比二进制慢
  • 遇到故障，启动宿主机，再启动进程，最后去启动容器，集群才能恢复，速度比二进制慢

二、Kubernetes二进制部署

2.1 Kubernetes二进制部署准备

① 服务器准备

服务器	IP地址	安装工具
K8s集群master01（ectd节点1）	192.168.226.12	cfs证书生成工具（cfssl、cfssljson、cfssl-certinfo）、etcd证书生成工具
K8s集群node01（ectd节点2）	192.168.226.16	cfs证书生成工具（cfssl、cfssljson、cfssl-certinfo）、etcd证书生成工具、Flannel网络插件、docker容器引擎
K8s集群node02（ectd节点3）	192.168.142.17	cfs证书生成工具（cfssl、cfssljson、cfssl-certinfo）、etcd证书生成工具、Flannel网络插件、docker容器引擎

② 签发证书环境准备

• 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用来为eted提供TLS证书，它支持签三种类型的证书:

  • 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eted:
  • server. 证书，客户端连接服务瑞时携带的证书，用于服务端验证客户端身份，如eted对外提供服务:
  • 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。

• 这里全部使用同一套证书认证

2.2 操作系统初始化配置

#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   
复制代码

#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，添加各个节点的映射关系
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.142.10 master01
192.168.142.40 node01
192.168.142.100 node02
EOF
复制代码

#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
复制代码

sysctl --system  #将配置文件重新加载

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

2.3 部署 etcd 集群

① 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

由于某些网络源加载速度过慢，可以将事先准备好的几个工具放入/usr/local/bin/目录下方
chmod +x /usr/local/bin/cfssl*
复制代码

#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
chmod +x etcd-cert.sh etcd.sh

#创建用于生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥的目录
mkdir /opt/k8s/etcd-cert
mv etcd-cert.sh etcd-cert/
cd /opt/k8s/etcd-cert/ 
vim etcd-cert.sh   #修改生成证书脚本
复制代码

 

 

 

./etcd-cert.sh     #运行生成证书脚本

ls   #查看/opt/k8s/etcd-cert/下生成的证书文件（如下所示）
ca-config.json  ca-csr.json  ca.pem        server.csr       server-key.pem
ca.csr          ca-key.pem   etcd-cert.sh  server-csr.json  server.pem
复制代码

 

#上传 etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s 目录中，启动etcd服务
cd /opt/k8s/
tar zxvf etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz

mkdir -p /opt/etcd/{cfg,bin,ssl}      #创建存放etcd相关证书文件
cd /opt/k8s/etcd-v3.4.9-linux-amd64/  #进入etcd软件包目录中
mv etcd etcdctl /opt/etcd/bin/
cp /opt/k8s/etcd-cert/*.pem /opt/etcd/ssl/
复制代码

 

cd /opt/k8s/
./etcd.sh etcd01 192.168.142.10 etcd02=https://192.168.142.40:2380,etcd03=https://192.168.142.100:2380
复制代码

 

ps -ef | grep etcd

scp -r /opt/etcd/ root@192.168.142.40:/opt/
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.142.100:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.142.40:/usr/lib/systemd/system/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.142.100:/usr/lib/systemd/system/
复制代码

② work node节点操作

//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://192.168.142.40:2380"		#监听地址集群成员之间通信的端口号
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.142.40:2379"	#监听地址对外通信的端口号

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.142.40:2380"	#修改
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.142.40:2379"		#修改
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.142.10:2380,etcd02=https://192.168.142.40:2380,etcd03=https://192.168.142.100:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"

systemctl start etcd
systemctl enable etcd
systemctl status etcd
复制代码

//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://192.168.142.100:2380"		#修改
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.142.100:2379"		#修改

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.142.100:2380"	#修改
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.142.100:2379"		#修改
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.142.10:2380,etcd02=https://192.168.142.40:2380,etcd03=https://192.168.142.100:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"

systemctl start etcd
systemctl enable etcd
systemctl status etcd
复制代码

③ master节点查看集群状态

#检查etcd群集状态
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://192.168.142.10:2379,https://192.168.142.40:2379,https://192.168.142.100:2379" endpoint health --write-out=table

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://192.168.142.10:2379,https://192.168.142.40:2379,https://192.168.142.100:2379" --write-out=table member list
复制代码

④ work node 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 
复制代码

2.4 部署 Master 组件

① 在 master01 节点上操作

#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
chmod +x *.sh

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

#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    #修改生成脚本文件
   
复制代码

 

./k8s-cert.sh      #运行脚本

ls *pem    #查看/opt/k8s/k8s-cert/目录下生成的相关证书文件
admin-key.pem  apiserver-key.pem  ca-key.pem  kube-proxy-key.pem  
admin.pem      apiserver.pem      ca.pem      kube-proxy.pem
复制代码

 

cp ca*pem apiserver*pem /opt/kubernetes/ssl/
复制代码

 

#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

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/

#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
cd /opt/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,"system:kubelet-bootstrap"
EOF

chmod +x token.sh
./token.sh

cat /opt/kubernetes/cfg/token.csv

cd /opt/k8s/
./apiserver.sh 192.168.142.10 https://192.168.142.10:2379,https://192.168.142.40:2379,https://192.168.142.100:2379

ps aux | grep kube-apiserver

netstat -natp | grep 6443   #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
复制代码

 

cd /opt/k8s/

#启动 scheduler 服务
vim scheduler.sh    #修改scheduler.sh脚本
./scheduler.sh      #运行脚本
ps aux | grep kube-scheduler
复制代码

#启动 controller-manager 服务
vim controller-manager.sh   #修改controller-manager.sh脚本
./controller-manager.sh     #运行脚本
ps aux | grep kube-controller-manager
复制代码

 

 

#生成kubectl连接集群的证书
vim admin.sh    #修改admin.sh脚本
./admin.sh      #运行脚本
复制代码

kubectl create clusterrolebinding cluster-system-anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous   

#通过kubectl工具查看当前集群组件状态 （如下显示为etcd正常连接）
kubectl get cs

Warning: v1 ComponentStatus is deprecated in v1.19+
NAME                 STATUS    MESSAGE             ERROR
scheduler            Healthy   ok
controller-manager   Healthy   ok
etcd-0               Healthy   {"health":"true"}
etcd-2               Healthy   {"health":"true"}
etcd-1               Healthy   {"health":"true"}
复制代码

#查看版本信息
kubectl version
复制代码

 

2.5 部署 Worker Node 组件

① 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
复制代码

② 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@192.168.142.40:/opt/kubernetes/bin/
scp kubelet kube-proxy root@192.168.142.100:/opt/kubernetes/bin/

#上传 kubeconfig.sh 文件到 /opt/k8s/kubeconfig 目录中，生成 kubeconfig 的配置文件
mkdir /opt/k8s/kubeconfig

cd /opt/k8s/kubeconfig
chmod +x kubeconfig.sh
./kubeconfig.sh 192.168.142.10 /opt/k8s/k8s-cert/

scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@192.168.142.40:/opt/kubernetes/cfg/
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@192.168.142.100:/opt/kubernetes/cfg/

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

复制代码

③ 在 node01 节点启动kubelet 服务（node2同理）

#node1节点操作
#启动 kubelet 服务
cd /opt/
./kubelet.sh 192.168.142.40    #脚本后面添加node1节点IP地址
ps aux | grep kubelet

#node2节点操作
#启动 kubelet 服务
cd /opt/
./kubelet.sh 192.168.142.100
ps aux | grep kubelet
复制代码

 

④ 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
NAME                                                   AGE  SIGNERNAME                                    REQUESTOR           CONDITION
node-csr-DJECTTouRGlosit2jbP-flUjpW2xzxi5rcokcy1dqWs   49s   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Pending
复制代码

 

#通过 CSR 请求（下方命令要加上node节点的name字段
kubectl certificate approve node-csr-DJECTTouRGlosit2jbP-flUjpW2xzxi5rcokcy1dqWs
#Approved,Issued 表示已授权 CSR 请求并签发证书
kubectl get csr
NAME                                                   AGE  SIGNERNAME                                    REQUESTOR           CONDITION
node-csr-duiobEzQ0R93HsULoS9NT9JaQylMmid_nBF3Ei3NtFE   2m5s kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Approved,Issued

#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 nodes   #查看node节点的状态
NAME              STATUS     ROLES    AGE     VERSION
192.168.142.100   NotReady   <none>   4m39s   v1.20.11
192.168.142.40    NotReady   <none>   4m28s   v1.20.11
复制代码

⑤ 在 node01 节点上操作（node2操作同理）

#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 192.168.142.40
ps aux | grep kube-proxy
复制代码

2.6 部署网络组件(部署 flannel)

① 在 node 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 -p /opt/cni/bin
tar zxvf cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz -C /opt/cni/bin
复制代码

② 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
NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kube-flannel-ds-hjtc7   1/1     Running   0          7s

kubectl get nodes
NAME            STATUS   ROLES    AGE   VERSION
192.168.142.40   Ready    <none>   81m   v1.20.11
复制代码