【Kubernetes】一主二从环境搭建，详细的图文描述

news2024/11/27 20:25:57

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kubernetes，是一个全新的基于容器技术的分布式架构领先方案，是谷歌严格保密十几年的秘密武器----Borg系统的一个开源版本，于2014年9月发布第一个版本，2015年7月发布第一个正式版本。

kubernetes的本质是一组服务器集群，它可以在集群的每个节点上运行特定的程序，来对节点中的容器进行管理。目的是实现资源管理的自动化，主要提供了如下的主要功能：

  • 自我修复：一旦某一个容器崩溃，能够在1秒中左右迅速 启动新的容器
  • 弹性伸缩：可以根据需要，自动对集群中正在运行的 容器数量进行调整
  • 服务发现：服务可以通过自动发现的形式 找到它所依赖的服务
  • 负载均衡：如果一个服务起动了多个容器，能够自动 实现请求的负载均衡
  • 版本回退：如果发现新发布的程序版本有问题，可以立即 回退到原来的版本
  • 存储编排：可以根据容器自身的需求 自动创建存储卷

一、 环境规划

1.1 集群类型

kubernetes集群大体上分为两类：一主多从 和 多主多从

  • 一主多从：一台Master节点和多台Node节点，搭建简单，有单机故障风险，适合用于测试环境
  • 多主多从：多台Master节点和多台Node节点，搭建麻烦，安全性高，适合用于生产环境

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说明：为了测试简单，本次搭建的是 一主两从 类型的集群

1.2 安装方式

kubernetes有多种部署方式，目前主流的方式有kubeadm、minikube、二进制包

  • kubeadm：一个用于快速搭建单节点kubernetes的工具
  • minikube：一个用于快速搭建kubernetes集群的工具
  • 二进制包：从官网下载每个组件的二进制包，依次去安装，此方式对于理解kubernetes组件更加有效

说明：现在需要安装kubernetes的集群环境，但是又不想过于麻烦，所以选择使用kubeadm方式

1.3 主机规划

作用IP地址操作系统配置
Master192.168.100.100Centos7.9 基础设施服务器2颗CPU 2G内存 50G硬盘
Node1192.168.100.101Centos7.9 基础设施服务器2颗CPU 2G内存 50G硬盘
Node2192.168.100.102Centos7.9 基础设施服务器2颗CPU 2G内存 50G硬盘

二、环境搭建

2.1 主机准备

本次环境搭建需要安装三台linux系统（一主二从），内置Centos7.9系统，然后在每台linux中分别安装
docker（18.06.3），kubeadm（1.17.4）、kubelet（1.17.4）、kubectl（1.17.4）程序。

安装虚拟机过程中注意下面选项的配置：以Master为例，Node1、Node2请自行安装

  • 操作系统环境：CPU(2C) 内存(2G) 硬盘(50G)

  • 语言选择：中文简体

  • 软件选择：基础设施服务器

  • 分区选择：自动分区

  • 网络配置：按照下面配置网路地址信息

    网络地址：192.168.100.100(每台主机都不一样分别为100、101、102)
子网掩码：255.255.255.0
默认网关：192.168.100.2
DNS：223.5.5.5

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2.2 环境初始化

  1. 检查操作系统的版本：kubeadm 方式下安装kubernetes集群要求Centos版本要在7.5或之上

    [root@master ~]# cat /etc/redhat-release

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  2. 主机名解析：为了方便集群节点间的直接调用，在这里配置一下主机名解析

    企业中推荐使用内部DNS服务器

    [root@master ~]# vim /etc/hosts
192.168.100.100      master
192.168.100.101      node1
192.168.100.102      node2

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  3. 时间同步：kubernetes要求集群中的节点时间必须精确，这里使用chronyd服务从网络同步时间

    企业中建议配置内部的会见同步服务器

    # 启动chronyd服务
[root@master ~]# systemctl start chronyd
[root@master ~]# systemctl enable chronyd
[root@master ~]# date

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  4. 禁用iptable和firewalld服务：kubernetes和docker 在运行的中会产生大量的iptables规则，为了不让系统规则跟它们混淆，直接关闭系统的规则

    # 1 关闭firewalld服务
[root@master ~]# systemctl stop firewalld
[root@master ~]# systemctl disable firewalld
# 2 关闭iptables服务
[root@master ~]# systemctl stop iptables
[root@master ~]# systemctl disable iptables

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  5. 禁用selinux：selinux是linux系统下的一个安全服务，如果不关闭它，在安装集群中会产生各种各样的奇葩问题。

    注意：修改完毕之后需要重启linux服务

    #1.查看状态
[root@master ~]# getenforce
#2.永久关闭
[root@master ~]# sudo vim /etc/selinux/config
SELINUX=disabled

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  6. 禁用swap分区：启用swap设备会对系统的性能产生非常负面的影响，因此kubernetes要求每个节点都要禁用swap设备

    swap分区指的是虚拟内存分区，它的作用是物理内存使用完，之后将磁盘空间虚拟成内存来使用。但是如果因为某些原因确实不能关闭swap分区，就需要在集群安装过程中通过明确的参数进行配置说明

    注意：修改完毕之后需要重启linux服务

    #1.编辑分区配置文件/etc/fstab，注释掉swap分区一行
[root@master ~]# sudo vim /etc/fstab
#/dev/mapper/centos-swap swap                    swap    defaults        0 0

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  7. 修改linux的内核参数：添加网桥过滤和地址转发功能

    #1.编辑/etc/sysctl.d/kubernetes.conf文件，添加相关配置
[root@master ~]# sudo vim /etc/sysctl.d/kubernetes.conf
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.ipv4.ip_forward = 1
#2.重新加载配置
[root@master ~]# sysctl -p
#3.加载网桥过滤模块
[root@master ~]# modprobe br_netfilter
#4.查看网桥过滤模块是否加载成功
[root@master ~]# lsmod | grep br_netfilter

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  8. 配置ipvs功能

    在Kubernetes中Service有两种带来模型，一种是基于iptables的，一种是基于ipvs的

    两者比较的话 ipvs 的性能明显要高一些，但是如果要使用它，需要手动载入ipvs模块

    #1.安装ipset和ipvsadm
[root@master ~]# yum install ipset ipvsadm -y
#2.添加需要加载的模块写入脚本文件
[root@master ~]# cat <<EOF> /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
#!/bin/bash
modprobe -- ip_vs
modprobe -- ip_vs_rr
modprobe -- ip_vs_wrr
modprobe -- ip_vs_sh
modprobe -- nf_conntrack_ipv4
EOF
#3.为脚本添加执行权限
[root@master ~]# chmod +x /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
#4.执行脚本文件
[root@master ~]# /bin/bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
#5.查看对应的模块是否加载成功
[root@master ~]# lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4

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  9. 重启：重要，一定要重启！！！

    [root@master ~]# shutdown -r

2.3 安装docker

  1. 切换镜像源

    [root@master ~]# wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo

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  2. 查看当前镜像源中支持的docker版本

    [root@master ~]# yum list docker-ce --showduplicates

  3. 安装特定版本的docker-ce：必须制定–setopt=obsoletes=0，否则yum会自动安装更高版本

    [root@master ~]# yum install --setopt=obsoletes=0 docker-ce-18.06.3.ce-3.el7 -y

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  4. 添加一个配置文件：Docker 在默认情况下使用Vgroup Driver为cgroupfs，而Kubernetes推荐使用systemd来替代cgroupfs

    [root@master ~]# mkdir /etc/docker
[root@master ~]# cat <<EOF> /etc/docker/daemon.json
{
	"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
	"registry-mirrors": ["https://kn0t2bca.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF

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  5. 重启dokcer，设置开机自启动

    [root@master ~]# systemctl restart docker
[root@master ~]# systemctl enable docker

  6. 检查docker状态和版本

    [root@master ~]# docker version

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2.4 安装Kubernetes组件

  1. 切换镜像源：由于kubernetes的镜像在国外，速度比较慢，这里切换成国内的镜像源

    #编辑/etc/yum.repos.d/kubernetes.repo,添加下面的配置
[root@master ~]# sudo vim /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgchech=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg
			http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg

  2. 安装kubeadm、kubelet和kubectl

    [root@master ~]# yum install --setopt=obsoletes=0 kubeadm-1.17.4-0 kubelet-1.17.4-0 kubectl-1.17.4-0 -y

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  3. 配置kubelet的cgroup，指定ipvs功能

    #编辑/etc/sysconfig/kubelet, 添加下面的配置
[root@master ~]# sudo vim /etc/sysconfig/kubelet
KUBELET_CGROUP_ARGS="--cgroup-driver=systemd"
KUBE_PROXY_MODE="ipvs"

  4. 设置kubelet开机自启

    [root@master ~]# systemctl enable kubelet

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2.5 准备集群镜像

  1. 查看集群需要的镜像：在安装kubernetes集群之前，必须要提前准备好集群需要的镜像，所需镜像可以通过下面命令查看

    [root@master ~]# kubeadm config images list

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  2. 下载镜像：此镜像kubernetes的仓库中，由于网络原因，无法连接，下面提供了一种替换方案

    #版本以课程实验为准
[root@master ~]# images=(
 kube-apiserver:v1.17.4
 kube-controller-manager:v1.17.4
 kube-scheduler:v1.17.4
 kube-proxy:v1.17.4
 pause:3.1
 etcd:3.4.3-0
 coredns:1.6.5
)
[root@Master ~]# for imageName in ${images[@]};do
 docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/$imageName
 docker tag registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/$imageName k8s.gcr.io/$imageName
 docker rmi registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/$imageName 
done

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2.6 集群初始化

注意：只需要在 master 节点上操作

  1. 创建集群

    [root@master ~]# kubeadm init \
	--apiserver-advertise-address=192.168.100.100 \
	--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
	--kubernetes-version=v1.17.4 \
	--service-cidr=10.96.0.0/12 \
	--pod-network-cidr=10.244.0.0/16

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  2. 创建、拷贝、修改配置文件( kubectl )

    [root@master ~]# mkdir -p $HOME/.kube
[root@master ~]# sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
[root@master ~]# sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

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注意：只需要在 node1、node2 节点上操作

  1. 将node1、node2节点加入到集群中

    [root@master ~]# kubeadm join 192.168.100.100:6443 --token zdcp7e.494zz5synih83fq2 \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:42c4df4ce0933d32f7e9004caa3b02f3a071a5b1b57aeac546e08e64abfc9a87

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  2. 在master上查看节点信息

    [root@master ~]# kubectl get nodes

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2.7 安装网络插件

kubernetes支持多种网络插件，比如 flannel、calico、canal等等，任选一种使用即可，本次选择 flannel

注意：下面操作依旧只在 master节点 执行即可，插件使用的是DaemonSet的控制器，它会在每个节点上都运行

  1. 获取fannel的配置文件

    #方式一：在云服务器上执行，内网连接失败。下载到当前目录
#方式二：github获取
#https://github.com/flannel-io/flannel/tree/master/Documentation/kube-flannel.yml
[root@VM-8-11-centos ~]# wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

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  2. 将fannel配置文件放到 master节点的 /root/ 目录下，并使用配置文件启动fannel

    #在配置文件所在目录下执行
[root@master ~]# kubectl apply -f kube-flannel.yml

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  3. 稍等片刻，查看集群节点状态

    [root@master ~]# kubectl get nodes

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至此，kubernetes的集群环境搭建完成

三、服务部署与测试

  1. 创建一个nginx服务

    [root@master ~]# kubectl create deployment nginx  --image=nginx:1.14-alpine

  2. 暴露端口

    [root@master ~]# kubectl expose deploy nginx  --port=80 --target-port=80  --type=NodePort

  3. 查看服务，nginx服务对应端口号为：32294

    [root@master ~]# kubectl get pod,service

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  4. 访问 nginx服务

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