Kubeadm搭建k8s

一、架构

节点名称规格IP地址安装组件
master012C/4G，cpu核心数要求大于2192.168.88.76docker、kubeadm、kubelet、kubectl、flannel
node012C/2G192.168.88.20docker、kubeadm、kubelet、kubectl、flannel
node022C/2G192.168.88.21docker、kubeadm、kubelet、kubectl、flannel
Harbor节点2C/2G192.168.88.77docker、docker-compose、harbor-offline-v1.2.2

二、梳理步骤

1、在所有节点上安装Docker和kubeadm
2、部署Kubernetes Master
3、部署容器网络插件
4、部署 Kubernetes Node，将节点加入Kubernetes集群中
5、部署 Dashboard Web 页面，可视化查看Kubernetes资源
6、部署 Harbor 私有仓库，存放镜像资源

三、搭建过程

3.1、环境准备

所有环境

cd /opt

vim zb_k8s.sh

#!/bin/bash
#k8s前置准备#关闭防火墙
function firewalld_stop() {
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X
}#永久关闭selinux
function selinux_stop() {
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
}#关闭swap
function swapp_stop() {
swapoff -a
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab
}#调整内核参数
function sysctl_adjust() {
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
#加载内核使得配置内核参数生效
sysctl --system
}#时间同步
function time_adjust() {
yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com
}#根据规划设置主机名
function hostname_adjust() {
read -p "请输入改成的主机名称" yc_hostname
hostnamectl  set-hostname $yc_hostname
bash
}#主逻辑
firewalld_stop
selinux_stop
swapp_stop
sysctl_adjust
time_adjust
hostname_adjust
echo "已完成操作"

根据配置

在master添加hosts

cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.88.76 master01
192.168.88.20 node01
192.168.88.21 node02
192.168.88.77 harbor

192.168.88.77 hub.yc.com
EOF

3.2、所有节点安装docker

vim az_docker.sh

#!/bin/bash
#docker 部署
#这里写华为的加速地址
dz=https://xxxxxxxxxxyum 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-20.10.18 docker-ce-cli-20.10.18 containerd.io
systemctl start docker.service
systemctl enable docker.service cat > /etc/docker/daemon.json << EOF
{"registry-mirrors": [ "${dz}" ],"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],"log-driver": "json-file","log-opts": {"max-size": "100m"}}
EOFsystemctl daemon-reload
systemctl restart docker.service
systemctl enable docker.service

docker info | grep "Cgroup Driver"

  • 使用Systemd管理的Cgroup来进行资源控制与管理，因为相对Cgroupfs而言，Systemd限制CPU、内存等资源更加简单和成熟稳定。
  • 日志使用json-file格式类型存储，大小为100M，保存在/var/log/containers目录下，方便ELK等日志系统收集和管理日志。
     

33、所有节点安装kubeadm，kubelet和kubectl

定义kubernetes源

cat > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo << EOF
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF

yum install -y kubelet-1.20.11 kubeadm-1.20.11 kubectl-1.20.11

开机自启kubelet
systemctl enable kubelet.service

  • K8S通过kubeadm安装出来以后都是以Pod方式存在，即底层是以容器方式运行，所以kubelet必须设置开机自启

四、部署K8S集群

查看初始化需要的镜像
kubeadm config images list

在 master 节点上传 v1.20.11.zip 压缩包至 /opt 目录
unzip v1.20.11.zip -d /opt/k8s
cd /opt/k8s/v1.20.11
for i in $(ls *.tar); do docker load -i $i; done

复制镜像和脚本到 node 节点，
scp -r /opt/k8s root@node01:/opt
scp -r /opt/k8s root@node02:/opt

并在 node 01、02节点上也执行脚本加载镜像文件

cd /opt/k8s/v1.20.11
for i in $(ls *.tar); do docker load -i $i; done

41、初始化kubeadm

①、方法一

注意master01  node01  node02都需要操作

kubeadm config print init-defaults > /opt/kubeadm-config.yaml

cd /opt/
vim kubeadm-config.yaml

37行      podSubnet: "10.244.0.0/16" 

 末尾再添加以下内容

--- 
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
kind: KubeProxyConfiguration
mode: ipvs

在master01上 开启集群，等待node节点加入

kubeadm init --config=kubeadm-config.yaml --upload-certs | tee kubeadm-init.log

  • --experimental-upload-certs 参数可以在后续执行加入节点时自动分发证书文件，K8S V1.16版本开始替换为 --upload-certs
  • tee kubeadm-init.log 用以输出日志  

查看 kubeadm-init 日志
less kubeadm-init.log

kubernetes配置文件目录
ls /etc/kubernetes/

存放ca等证书和密码的目录
ls /etc/kubernetes/pki

②、方法二

kubeadm init \
--apiserver-advertise-address=192.168.88.76 \
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
--kubernetes-version=v1.20.11 \
--service-cidr=10.96.0.0/16 \
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
--token-ttl=0

方法二初始化后需要修改 kube-proxy 的 configmap，开启 ipvs
kubectl edit cm kube-proxy -n=kube-system
修改mode: ipvs 

初始化集群需使用kubeadm init命令，可以指定具体参数初始化，也可以指定配置文件初始化。
可选参数：
--apiserver-advertise-address：apiserver通告给其他组件的IP地址，一般应该为Master节点的用于集群内部通信的IP地址，0.0.0.0表示节点上所有可用地址
--apiserver-bind-port：apiserver的监听端口，默认是6443
--cert-dir：通讯的ssl证书文件，默认/etc/kubernetes/pki
--control-plane-endpoint：控制台平面的共享终端，可以是负载均衡的ip地址或者dns域名，高可用集群时需要添加
--image-repository：拉取镜像的镜像仓库，默认是k8s.gcr.io
--kubernetes-version：指定kubernetes版本
--pod-network-cidr：pod资源的网段，需与pod网络插件的值设置一致。Flannel网络插件的默认为10.244.0.0/16，Calico插件的默认值为192.168.0.0/16；
--service-cidr：service资源的网段
--service-dns-domain：service全域名的后缀，默认是cluster.local
--token-ttl：默认token的有效期为24小时，如果不想过期，可以加上 --token-ttl=0 这个参数

 42、设定kubectl

在master01上

kubectl需经由API server认证及授权后方能执行相应的管理操作，kubeadm 部署的集群为其生成了一个具有管理员权限的认证配置文件 /etc/kubernetes/admin.conf，它可由 kubectl 通过默认的 “$HOME/.kube/config” 的路径进行加载。

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

加入在 node01和node02 节点上执行 kubeadm join 命令加入群集

  • 和Kubernetes相关配置文件已存在并被占用
  • 可以用kubeadm reset重新加入

kubectl get nodes


如果 kubectl get cs 发现集群不健康，在master01上更改以下两个文件
vim /etc/kubernetes/manifests/kube-scheduler.yaml
vim /etc/kubernetes/manifests/kube-controller-manager.yaml
 修改如下内容（以kube-scheduler为例子）

systemctl restart kubelet

43、所有节点部署网络插件flannel

所有节点部署网络插件flannel（在master和两个node节点部署网络插件flannel）
方法一：
所有节点上传flannel镜像 flannel.tar 到 /opt 目录，

在master节点上传 kube-flannel.yml 文件

cd /opt
docker load < flannel.tar

在 master 节点创建 flannel 资源
kubectl apply -f kube-flannel.yml 


方法二（可能会卡推荐一）
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

kubectl apply -f https://github.com/flannel-io/flannel/releases/latest/download/kube-flannel.yml

在master节点查看节点状态
kubectl get nodes

kubectl get pods -n kube-system
测试 pod 资源创建
kubectl create deployment nginx --image=nginx

kubectl get pods -o wide暴露端口提供服务
kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort

kubectl get svc

测试访问
curl http://node01:32209

扩展3个副本
kubectl scale deployment nginx --replicas=3
kubectl get pods -o wide

需要等待一会

五、部署 Dashboard

在 master01 节点上操作
上传 recommended.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中
cd /opt/k8s
vim recommended.yaml

  • 默认Dashboard只能集群内部访问，修改Service为NodePort类型，暴露到外部：
文件要提前修改不用变动   以下内容作为参考
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:labels:k8s-app: kubernetes-dashboardname: kubernetes-dashboardnamespace: kubernetes-dashboard
spec:ports:- port: 443targetPort: 8443nodePort: 30001     #添加type: NodePort          #添加selector:k8s-app: kubernetes-dashboard


   kubectl apply -f recommended.yaml

创建service account并绑定默认cluster-admin管理员集群角色
kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kube-system
kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard-admin
kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk '/dashboard-admin/{print $1}')

使用输出的token登录Dashboard
https://NodeIP:30001

六、扩展 安装Harbor私有仓库

①、修改主机名
hostnamectl set-hostname hub.yc.com

所有节点加上主机名映射

echo '192.168.88.77 hub.yc.com' >> /etc/hosts

②、安装 docker

在环境准备已经安装

vim /etc/docker/daemon.json
{
  "registry-mirrors": ["https://6xxxxxxxxxxxom"],
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "log-driver": "json-file",
  "log-opts": {
    "max-size": "100m"
  },
  "insecure-registries": ["https://hub.yc.com"]
}
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl restart docker


③、安装 Harbor
上传 harbor-offline-installer-v1.2.2.tgz 和 docker-compose 文件到 /opt 目录
cd /opt
cp docker-compose /usr/local/bin/
chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

tar zxvf harbor-offline-installer-v1.2.2.tgz
cd harbor/
vim harbor.cfg

5  hostname = hub.yc.com
9  ui_url_protocol = https
24 ssl_cert = /data/cert/server.crt
25 ssl_cert_key = /data/cert/server.key
59 harbor_admin_password = Harbor12345


④、生成证书
mkdir -p /data/cert
cd /data/cert
生成私钥
openssl genrsa -des3 -out server.key 2048
输入两遍密码：123456

生成证书签名请求文件
openssl req -new -key server.key -out server.csr

输入私钥密码：123456
输入国家名：CN
输入省名：BJ
输入市名：BJ
输入组织名：YC
输入机构名：YC
输入域名：hub.yc.com
输入管理员邮箱：admin@yc.com
其它全部直接回车

备份私钥
cp server.key server.key.org

清除私钥密码
openssl rsa -in server.key.org -out server.key
输入私钥密码：123456

签名证书
openssl x509 -req -days 1000 -in server.csr -signkey server.key -out server.crt
chmod +x /data/cert/*

cd /opt/harbor/
./install.sh

在本地使用火狐浏览器访问：https://hub.yc.com
添加例外 -> 确认安全例外
用户名：admin
密码：Harbor12345

⑤、测试

在一个node节点上登录harbor
docker login -u admin -p Harbor12345 https://hub.yc.com

报错

需要vim /etc/docker/daemon.json修改添加一行

上传镜像
docker tag nginx:latest hub.yc.com/library/nginx:v1
docker push hub.yc.com/library/nginx:v1

在master节点上删除之前创建的nginx资源
kubectl delete deployment nginx

kubectl create deployment nginx-deployment --image=hub.yc.com/library/nginx:v1 --port=80 --replicas=3

kubectl expose deployment nginx-deployment --port=30000 --target-port=80

kubectl get svc,pods


yum install ipvsadm -y
ipvsadm -Ln

curl 10.96.45.7:30000

kubectl edit svc nginx-deployment


25   type: NodePort                       #把调度策略改成NodePort

kubectl get svc

浏览器访问：
192.168.88.76:31199
192.168.88.20:31199
192.168.88.21:31199

权限问题：将cluster-admin角色权限授予用户system:anonymous
kubectl create clusterrolebinding cluster-system-anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous

七、内核参数优化方案

cat > /etc/sysctl.d/kubernetes.conf <<EOF
net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1
net.ipv4.ip_forward=1
net.ipv4.tcp_tw_recycle=0
vm.swappiness=0                                    #禁止使用 swap 空间，只有当系统内存不足（OOM）时才允许使用它
vm.overcommit_memory=1                            #不检查物理内存是否够用
vm.panic_on_oom=0                                #开启 OOM
fs.inotify.max_user_instances=8192
fs.inotify.max_user_watches=1048576
fs.file-max=52706963                            #指定最大文件句柄数
fs.nr_open=52706963                                #仅4.4以上版本支持
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
net.netfilter.nf_conntrack_max=2310720
EOF

参数描述Kubernetes 相关性
net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1启用桥接网络上的IPv4流量通过iptables进行过滤和路由重要，用于实施网络策略
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1启用桥接网络上的IPv6流量通过ip6tables进行过滤和路由重要，用于实施网络策略
net.ipv4.ip_forward=1启用IPv4转发必需，用于转发容器网络流量
net.ipv4.tcp_tw_recycle=0禁用TCP快速回收避免与NAT和负载均衡相关的连接问题
vm.swappiness=0将交换空间的使用率设置为最低避免使用交换空间，提高Pod性能
vm.overcommit_memory=1允许内存过度提交提高在动态内存需求环境中的性能
vm.panic_on_oom=0当系统遇到内存不足时，不触发内核panic允许系统通过OOM killer终止进程，避免崩溃
fs.inotify.max_user_instances=8192增加inotify实例的数量限制必需，用于监控大量文件系统事件
fs.inotify.max_user_watches=1048576增加inotify观察者的数量限制必需，用于监控大量文件系统事件
fs.file-max=52706963设置系统可以打开的最大文件句柄数必需，用于处理大量容器和进程
fs.nr_open=52706963设置进程可以打开的最大文件句柄数同上
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1禁用IPv6根据环境或应用需求选择是否禁用
net.netfilter.nf_conntrack_max=2310720设置netfilter连接跟踪表的最大条目数根据网络流量调整，避免连接跟踪表溢出

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