架构
k8s集群master01：192.168.80.101 kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler etcd
k8s集群master02：192.168.80.102k8s集群node01：192.168.80.103 kubelet kube-proxy docker
k8s集群node02：192.168.80.104etcd集群节点1：192.168.80.105 etcd
etcd集群节点2：192.168.80.106
etcd集群节点3：192.168.80.107负载均衡nginx+keepalive01（master）：192.168.80.108
负载均衡nginx+keepalive02（backup）：192.168.80.109
总体搭建过程
1）etcd集群
使用cfssl签发证书和私钥
解压etcd软件包，获取二进制文件 etcd etcdctl
准备etcd集群配置文件
启动etcd服务进程，加入到etcd集群2）master
使用cfssl签发证书和私钥
准备bootstrap-token认证文件
解压服务端软件包，获取二进制文件 kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler kubectl
准备apiserver、controller-manager、scheduler的服务启动参数配置文件
准备controller-manager、scheduler、kubectl的 kubeconfig 集群配置文件（加入K8S集群的引导文件）
依次启动apiserver、controller-manager、scheduler服务进程3）node
获取二进制文件 kubelet kube-proxy
准备 kube-proxy、kubelet 的 kubeconfig 集群配置文件 kube-proxy.kubeconfig bootstrap.kubeconfig（kubelet初次访问apiserver加入集群的引导文件）
准备 kubelet、kube-proxy 的服务启动参数配置文件
启动 kubelet 服务进程，发起 csr 请求证书，master 通过 csr 请求，颁发证书给 kubelet
加载 ipvs 模块，启动 kube-proxy 服务进程
安装 CNI 网络插件（flannel、calico等），CoreDNS4）多 master 高可用
复制 master 的 k8s 相关的 证书、配置文件、二进制文件 和 etcd 的证书
修改 配置文件启动参数 启动 master 组件（apiserver、controller-manager、scheduler）的服务进程
部署 负载均衡器 和 keepalived 高可用
修改 node 组件（kubelet、kube-proxy）和 kubectl 的 kubeconfig 配置文件中的 server 参数地址为 VIP
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#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 master02 hostnamectl set-hostname node01 hostnamectl set-hostname node02 hostnamectl set-hostname etcd01 hostnamectl set-hostname etcd02 hostnamectl set-hostname etcd03 hostnamectl set-hostname nk01 hostnamectl set-hostname nk02#在master添加hosts
cat >> /etc/hosts << EOF 192.168.80.101 master01 192.168.80.102 master02 192.168.80.103 node01 192.168.80.104 node02 EOF#调整内核参数 每台都要
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 EOFsysctl --system#时间同步
yum install ntpdate -y ntpdate time.windows.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。
签发证书
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：
- 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；
- 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；
- 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。
本实验为了方便全部都使用同一套证书认证。
//在 etcd01 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-certinfocfssl：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github被防火，建议预先下载这三个文件，直接scp传输到linux服务器上。
chmod +x /usr/local/bin/cfssl*### 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 注意 etcd-cert.sh里面的hosts需要修改为自己的etch节点ip注意 etcd-cert.sh里面的hosts需要修改为自己的etch节点ip
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/ ./etcd-cert.sh#生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥 别忘了更改脚本中的host，要对应上自己的ip地址别忘了更改脚本中的host，要对应上自己的ip地址
ls 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
#上传 etcd-v3.4.26-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s 目录中，启动etcd服务mkdir /opt/k8s cd /opt/k8s/上传 etcd-v3.4.26-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s 目录 tar zxvf etcd-v3.4.26-linux-amd64.tar.gzls 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} mkdir /opt/k8s/etcd-cert/cd /opt/k8s/etcd-v3.4.26-linux-amd64/ mv etcd etcdctl /opt/etcd/bin/ cp /opt/k8s/etcd-cert/*.pem /opt/etcd/ssl/使用脚本启动etcd
cd /opt/k8s/ ./etcd.sh etcd01 192.168.80.105 etcd02=https://192.168.80.106:2380,etcd03=https://192.168.80.107:2380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2个etcd集群节点
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.80.106:/opt/ scp -r /opt/etcd/ root@192.168.80.107:/opt/ scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.80.106:/usr/lib/systemd/system/ scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.80.107:/usr/lib/systemd/system/将etcd01节点的etcd证书复制到master节点
scp /opt/etcd/ssl/* root@192.168.80.101:/opt/etcd/ssl/*
//在 etcd02 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://192.168.80.106:2380" #修改为etcd02的ip ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.80.106:2379" #修改#[Clustering] ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.80.106:2380" #修改 ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.80.106:2379" #修改 ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.80.105:2380,etcd02=https://192.168.80.106:2380,etcd03=https://192.168.80.107:2380" 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 etcd03 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://192.168.80.107:2380" #修改为etcd03的ip ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.80.107:2379" #修改 #[Clustering] ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.80.107:2380" #修改 ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.80.107:2379" #修改 ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.80.105:2380,etcd02=https://192.168.80.106:2380,etcd03=https://192.168.80.107:2380" 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
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://192.168.80.105:2379,https://192.168.80.107:2379,https://192.168.80.106:2379" endpoint health --write-out=table------------------------------------------------------------------------------------------ --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 ------------------------------------------------------------------------------------------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://192.168.80.105:2379,https://192.168.80.106:2379,https://192.168.80.107:2379" --write-out=table member list
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.iosystemctl start docker.service systemctl enable docker.service万万记得修改docker配置文件的cgroup为systemd！！！！！！
"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"]
不然docker与k8s的资源控制方式不一致，会导致kubectl get node显示No resources foundmkdir -p /etc/dockertee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF' {"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],"registry-mirrors": ["https://6ijb8ubo.mirror.aliyuncs.com"] } EOFsystemctl daemon-reload systemctl restart docker systemctl restart kubelet.service
部署 Master 组件
//在 master01 节点上操作
前置条件：准备cfssl证书生成工具
#上传 master.zip 和 k8s-cert.sh 到 /opt/k8s 目录中，解压 master.zip 压缩包
cd /opt/k8s/ 上传 master.zip 和 k8s-cert.sh 到 /opt/k8s 目录中unzip master.zip chmod +x *.sh#创建kubernetes工作目录
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-certcd /opt/k8s/k8s-cert/ 别忘了修改k8s-cert.sh脚本中的地址！对应自己的机子！！！！！ ./k8s-cert.sh #生成CA证书、相关组件的证书和私钥别忘了修改k8s-cert.sh脚本中的地址！对应自己的机子！！！！！
并且删掉json中 #注释
ls *pem admin-key.pem apiserver-key.pem ca-key.pem kube-proxy-key.pem admin.pem apiserver.pem ca.pem kube-proxy.pem#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
cp ca*pem apiserver*pem /opt/kubernetes/ssl/#上传 kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s/ 目录中，解压 kubernetes 压缩包
cd /opt/k8s/ 上传 kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s/ 目录中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
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" EOFchmod +x token.sh ./token.sh cat /opt/kubernetes/cfg/token.csv#二进制文件、token、证书都准备好后，开启 apiserver 服务
cd /opt/k8s/ ./apiserver.sh 192.168.80.101 https://192.168.80.105:2379,https://192.168.80.106:2379,https://192.168.80.107:2379#检查进程是否启动成功
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
#启动 scheduler 服务cd /opt/k8s/ ./scheduler.sh 别忘了修改./scheduler.sh的apiserver ip！！！！！！ps aux | grep kube-scheduler别忘了修改./scheduler.sh的apiserver ip！！！！！！
#启动 controller-manager 服务
./controller-manager.sh controller-manager.sh里面ip别忘了修改！！！ps aux | grep kube-controller-managercontroller-manager.sh里面ip别忘了修改！！！
#生成kubectl连接集群的kubeconfig文件
./admin.sh 更改admin.sh的地址为自己的apiserver！！！更改admin.sh的地址为自己的apiserver！！！
#绑定默认cluster-admin管理员集群角色，授权kubectl访问集群
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
kubectl get csNAME STATUS MESSAGE ERROR controller-manager Healthy ok scheduler Healthy ok etcd-2 Healthy {"health":"true"} etcd-1 Healthy {"health":"true"} etcd-0 Healthy {"health":"true"}#查看版本信息
kubectl version
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/ 上传 node.zip 到 /opt 目录中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@192.168.80.103:/opt/kubernetes/bin/ scp kubelet kube-proxy root@192.168.80.104:/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 上传kubeconfig.sh文件到/opt/k8s/kubeconfig目录中cd /opt/k8s/kubeconfig chmod +x kubeconfig.sh ./kubeconfig.sh 192.168.80.101 /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@192.168.80.103:/opt/kubernetes/cfg/ scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@192.168.80.104:/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-bootstrapkubelet 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 192.168.80.103ps 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 csrNAME AGE SIGNERNAME REQUESTOR CONDITION node-csr-_HqpBGgI58dl2KRVLPkso_k1bQvfYwdM3UBRZostUJU 12s kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Pending#通过 CSR 请求
kubectl certificate approve node-csr-_HqpBGgI58dl2KRVLPkso_k1bQvfYwdM3UBRZostUJU#Approved,Issued 表示已授权 CSR 请求并签发证书
kubectl get csrNAME 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 nodeNAME STATUS ROLES AGE VERSION 192.168.80.103 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 192.168.80.103 ps aux | grep kube-proxy
部署 CNI 网络组件
部署 flannel
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。
K8S 3种网络
节点网络 Node节点网卡的IP nodeIP
Pod网络 podIP
Service网络 clusterIP
K8S 3种接口
CRI 容器运行时接口 docker containerd podman cri-0
CNI 容器网络接口 flannel calico cilium
CSI 容器存储接口 ceph nfs gfs s3
Overlay Network
叠加网络，在二层或者三层基础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。
VXLAN与VLAN区别【重点】
vxlan是vlan扩展，网络标识符更多，解决了vlan上线为4094的局限问题
vlan只能二层分隔广播域，vxlan可以将二层帧封装在udp数据包中，通过ip协议传输，通过三层网络将二层构建为一个大二层
Flannel
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 3种数据转发方式。
Flannel支持哪些数据转发方式？【重点】
目前支持 udp（最早）、vxlan（默认 均衡 配置最简单）、 host-GW（最晚 性能最好 配置麻烦） 3种数据转发方式。
UDP 出现最早，性能较差，基于flanneld应用程序实现数据包的封装/解封装
VXLAN 默认模式，推荐使用的模式，性能比UDP模式更好，基于内核实现数据包的封装/解封装
Host-gw 性能最好，但是配置复杂，不能跨网段
1. Flannel udp 模式的工作原理【重中之重】
1）应用数据包从源主机的Pod容器发出到cni0网桥接口，再由cni0转发到flannel 0虚拟接口
2）flanneld服务会监听flannel0接口接收到的数据，flanneld服务会将内部数据包封装到UDP报文里
3）flanneld会根据在etcd中维护的路由表查到目标Pod所在的Node节点IP，在UDP报文外再封装Node节点IP报文、MAC报文后，通过物理网卡发送到目标Node节点
4）UDP报文通过8285号端口送到目标主机的flanneld进程进行解封装，再通过flannel0接口转发到cni0网桥，然后通过cni0网桥转发到目标Pod容器
vlanx模式使用cni0与flannel.0虚拟网卡
udp 模式将ip报文封装进udp报文
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 节点路由表由于 udp 模式是在用户态做转发，会多一次报文隧道封装，因此性能上会比在内核态做转发的 vxlan 模式差。
2. Flannel vxlan模式的工作原理【重中之重】
vxlan 模式将数据帧封装进udp报文
vxlan 是一种overlay（虚拟隧道通信）技术，通过三层网络搭建虚拟的二层网络，跟 udp 模式具体实现不太一样:
- 原始数据帧从源主机的Pod容器发出到cni0网桥接口，再由cni0转发到flannel.1虚拟接口
- flannel.1接口接收到数据帧后添加VXLAN头部，在内核封装成UDP报文（区别在此，udp模式使用flanneld服务进行封装 而vlanx是在flannel1接口直接加上vxlan头部给内核封装）
- flanneld会根据在etcd维护的路由表通过物理网卡发送到目标Node节点（flanneld此时只负责查询路由表转发）
- UDP报文通过8472号端口送到目标主机的flannel.1接口在内核进行解封装，然后将原始报文通过cni0网桥转发到目标Pod容器
vlanx模式使用cni0与flannel.1虚拟网卡
flannel 方案—— vxlan 模式 部署过程
在 node01 节点上操作
上传 cni-plugins-linux-amd64-v1.3.0.tgz 和 flannel.tar 到 /opt 目录
cd /opt/ docker load -i flannel.tarmkdir -p /opt/cni/bin tar zxvf cni-plugins-linux-amd64-v1.3.0.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.ymlkubectl get pods -ANAMESPACE NAME READY STATUS RESTARTS AGE kube-flannel kube-flannel-ds-9ljzd 1/1 Running 0 6s kube-flannel kube-flannel-ds-f8hzw 1/1 Running 0 6s-----------------------------------------------------------------kubectl get nodesNAME STATUS ROLES AGE VERSION 192.168.80.103 Ready <none> 18h v1.20.15
一个k8s只能存在一种网络插件，多个导致冲突。
卸载： kubectl delete -f kube-flannel.ym
部署 Calico 网络插件（两个方案二选一，不能同时存在）
注意 脚本文件中所有配置都是安装flannel设置的，默认网段均为10.244.0.0
若使用calico 需要修改所有配置文件中对应的cluster网段
flannel
默认网段：10.244.0.0/16calico
默认网段：192.168.0.0/16
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。不再需要封装解封，直接按照路由表转发。
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。
Calico IPIP模式工作原理【重要】
1）源Pod容器发出的原始数据IP包通过内核的IPIP驱动直接封装在宿主机网络的IP包中
2）根据tunnel接口的路由通过物理网卡发送到目标Node节点
3）数据包到达目标节点后再通过IPIP驱动解包得到原始数据IP包
4）然后通过路由规则发送给 veth pair 设备到达目标Pod容器
Calico BGP模式工作原理（本质就是通过路由表来维护每个 Pod 的通信）【重要】
1）源Pod容器发出的原始数据IP包会通过 veth pair 设备到达宿主机网络空间
2）然后根据原始数据IP包的目标IP和宿主机的路由规则，找到目标Node节点的IP，再通过物理网卡发送到目标Node节点
3）根据目标Node节点的路由规则，直接通过目标Pod容器的 veth pair 设备发送到目标Pod容器IPIP就相当于flannel的封包解封，BGP则为路由转发。相比ipip，bgp性能损耗低，但是不能跨网段使用。
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。
flannel 和 calico 区别？【】
flannel
模式： UDP VXLAN Host-gw
默认网段：10.244.0.0/16
通常使用VXLAN模式，采用的是叠加网络、IP隧道方式传输数据，对性能有一定的影响
功能简单配置方便利于管理，但是不具备复杂的网络策略规则配置能力calico
模式： IPIP BGP 混合模式（CrossSubnet）
默认网段：192.168.0.0/16
使用IPIP模式可以实现跨子网传输，但是传输过程中需要封包和解包，对性能有一定的影响
使用BPG模式，把Node节点看作成路由器，根据Felix、BIRD分发和维护的路由规则，可直接实现BGP路由转发，传输过程中不需要封包和解包，因此性能较好，但只能在同一个网段内使用，无法跨子网传输
具有更丰富的网络策略配置管理能力、性能更好、功能更全面，但是维护起来较为复杂所以对于较小规模且网络要求简单的K8S集群，可以采用flannel。
对于集群规模较大且要求更多的网络策略配置时，可以采用性能更好、功能全全面的calico
在node2上部署 Calico（如果部署过flannel插件就不要在部署calico）
//在 master01 节点上操作
一个k8s只能存在一种网络插件，多个导致冲突。
卸载：kubectl delete -f
并且需要修改各个配置文件中的默认网段从flannel的10网段更改为192网段
#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_CIDRvalue: "192.168.0.0/16"#修改网络模式为BGP# Enable IPIP- name: CALICO_IPV4POOL_IPIP value "Never" #never时BGP模式，always为IPIP模式#指定转发网卡- name: IP AUTODETECTION_METHODvalue "interface=ens.*"kubectl apply -f calico.yamlkubectl get pods -n kube-systemNAME 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#修改网络模式为混合模式
kubectl get nodes ipipMode: Always 修改为 ipipMode: CrossSubnet
node02 节点部署
//在 node01 节点上操作（传输kubelet文件给node2）
cd /opt/ scp kubelet.sh proxy.sh root@192.168.80.104:/opt/ scp -r /opt/cni root@192.168.80.104:/opt/注意，这里只是将node1的文件移动到node2.若不是一步步顺着往下做，按这步单独做node2部署的话还需参考上面系统初始化，master节点安装时是否移动文件，node1节点安装时是否移动文件，以及进行安装docker步骤。不要遗漏什么东西
//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@192.168.80.104:/opt/kubernetes/bin///在 node02 节点上操作
#启动kubelet服务cd /opt/ chmod +x kubelet.sh ./kubelet.sh 192.168.80.104//在 master01 节点上批准请求
kubectl get csrNAME AGE SIGNERNAME REQUESTOR CONDITION node-csr-BbqEh6LvhD4R6YdDUeEPthkb6T_CJDcpVsmdvnh81y0 10s kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Pending node-csr-duiobEzQ0R93HsULoS9NT9JaQylMmid_nBF3Ei3NtFE 85m kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Approved,Issued#通过 CSR 请求
kubectl certificate approve node-csr-BbqEh6LvhD4R6YdDUeEPthkb6T_CJDcpVsmdvnh81y0kubectl get csrNAME AGE SIGNERNAME REQUESTOR CONDITION node-csr-BbqEh6LvhD4R6YdDUeEPthkb6T_CJDcpVsmdvnh81y0 23s kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Approved,Issued node-csr-duiobEzQ0R93HsULoS9NT9JaQylMmid_nBF3Ei3NtFE 85m kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Approved,Issued#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 192.168.80.104#查看群集中的节点状态
kubectl get nodesNAME STATUS ROLES AGE VERSION 192.168.80.103 Ready <none> 43h v1.20.15 192.168.80.104 Ready <none> 43h v1.20.15
部署 CoreDNS
coreDNS可以保证clusterIP变动不影响（通过service名称找到service，在转发到相应的pod）
根据 service 资源名称 解析出 Cluster IP
根据 statefulset 控制器创建的 Pod 资源名称 解析出 Pod IP//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 CoreDNScd /opt/k8s kubectl apply -f coredns.yamlkubectl get pods -a NAME READY STATUS RESTARTS AGE kube-system coredns-7f8c5c6967-mcb5d 1/1 Running 0 41s#DNS 解析测试
kubectl run -it --rm dns-test --image=busybox:1.28.4 sh #运行并进入If you don't see a command prompt, try pressing enter./ # nslookup kubernetes kubernetes在这里是server名（就是上图查询到的那个），coredns可以根据server名找到对应ip，无论ip如何变化Server: 10.0.0.2Address 1: 10.0.0.2 kube-dns.kube-system.svc.cluster.localName: kubernetesAddress 1: 10.0.0.1 kubernetes.default.svc.cluster.local
K8S 部署Master高可用
1.添加第二个master节点
---------- master02 节点部署 ----------
//从 master01 节点上拷贝证书文件（101节点操作）、各master组件的配置文件和服务管理文件到 master02 节点scp -r /opt/etcd/ root@192.168.80.102:/opt/ scp -r /opt/kubernetes/ root@192.168.80.102:/opt scp -r /root/.kube root@192.168.80.102:/root scp /usr/lib/systemd/system/{kube-apiserver,kube-controller-manager,kube-scheduler}.service root@192.168.80.102:/usr/lib/systemd/system///修改配置文件controller-manager,scheduler,kube-apiserver中的IP（102节点操作）
vim /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserverKUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=true \ --v=4 \ --etcd-servers=https://192.168.80.105:2379,https://192.168.80.106:2379,https://192.168.80.107:2379 \ --bind-address=192.168.80.102 \ #修改 --secure-port=6443 \ --advertise-address=192.168.80.102 \ #修改vim /opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfigserver: https://192.168.80.102:6443#修改为自己的（102）或是vip地址vim /opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfigserver: https://192.168.80.102:6443#修改为自己的（102）或是vip地址//在 master02 节点上启动各服务并设置开机自启
systemctl start kube-apiserver.service systemctl enable kube-apiserver.service systemctl start kube-controller-manager.service systemctl enable kube-controller-manager.service systemctl start kube-scheduler.service systemctl enable kube-scheduler.service//查看node节点状态
ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/ kubectl get nodes kubectl get nodes -o wide#-o=wide：输出额外信息；对于Pod，将输出Pod所在的Node名//此时在master02节点查到的node节点状态仅是从etcd查询到的信息，而此时node节点实际上并未与master02节点建立通信连接，因此需要使用一个VIP把node节点与master节点都关联起来
2.在双master前部署负载均衡
//配置load balancer集群双机热备负载均衡（nginx实现负载均衡，keepalived实现双机热备）
##### 在nk01、nk02节点（nginx+keepalived负载均衡节点）上操作 #####
//配置nginx的官方在线yum源，配置本地nginx的yum源cat > /etc/yum.repos.d/nginx.repo << 'EOF' [nginx] name=nginx repo baseurl=http://nginx.org/packages/centos/7/$basearch/ gpgcheck=0 EOFyum install nginx -y//修改nginx配置文件，配置四层反向代理负载均衡，指定k8s群集2台master的节点ip和6443端口
vim /etc/nginx/nginx.confevents {worker_connections 1024; }#添加stream {log_format main '$remote_addr $upstream_addr - [$time_local] $status $upstream_bytes_sent'; #非必要access_log /var/log/nginx/k8s-access.log main; #非必要upstream k8s-apiserver {server 192.168.80.101:6443;server 192.168.80.102:6443;}server {listen 6443;proxy_pass k8s-apiserver;} }四层转发stream写在http块上 http { ......//检查配置文件语法
nginx -t//启动nginx服务，查看已监听6443端口
systemctl start nginx systemctl enable nginx netstat -natp | grep nginx
//部署keepalived服务yum install keepalived -y//修改keepalived配置文件
vim /etc/keepalived/keepalived.conf! Configuration File for keepalivedglobal_defs {# 接收邮件地址notification_email {acassen@firewall.locfailover@firewall.locsysadmin@firewall.loc # vrrp_strict 🧨🧨🧨🧨🧨一定要注释掉严格模式🧨🧨🧨🧨🧨}# 邮件发送地址notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.locsmtp_server 127.0.0.1smtp_connect_timeout 30router_id NGINX_MASTER #nk01节点的为 NGINX_MASTER，nk02节点的为 NGINX_BACKUP }#添加一个周期性执行的脚本 vrrp_script check_nginx {script "/etc/nginx/check_nginx.sh" #指定检查nginx存活的脚本路径 }vrrp_instance VI_1 {state MASTER #lb01节点的为 MASTER，lb02节点的为 BACKUPinterface ens33 #指定网卡名称 ens33virtual_router_id 51 #指定vrid，两个节点要一致priority 100 #lb01节点的为 100，lb02节点的为 90advert_int 1authentication {auth_type PASSauth_pass 1111}virtual_ipaddress {192.168.80.200/24 #指定 VIP}track_script {check_nginx #指定vrrp_script配置的脚本} }
//创建nginx状态检查脚本vim /etc/nginx/check_nginx.sh#!/bin/bash #egrep -cv "grep|$$" 用于过滤掉包含grep 或者 $$ 表示的当前Shell进程ID count=$(ps -ef | grep nginx | egrep -cv "grep|$$")if [ "$count" -eq 0 ];thensystemctl stop keepalived fi#if ! killall -0 nginx &> /dev/null #killall判断也行 # then # systemctl stop keepalived #fichmod +x /etc/nginx/check_nginx.sh//启动keepalived服务
systemctl restart keepalived systemctl enable keepalivedip a #查看VIP是否生成//修改node（103 104）节点上的bootstrap.kubeconfig,kubelet.kubeconfig配置文件为VIP地址（原先指向master1，加上负载均衡以后就要指向负载均衡器的vip，由负载均衡器分配给后面的两个master）
cd /opt/kubernetes/cfg/ vim bootstrap.kubeconfigserver: https://192.168.80.200:6443vim kubelet.kubeconfigserver: https://192.168.80.200:6443vim kube-proxy.kubeconfigserver: https://192.168.80.200:6443//重启kubelet和kube-proxy服务
systemctl restart kubelet.service systemctl restart kube-proxy.service//在 nk01 上查看 nginx 和 node 、 master 节点的连接状态
netstat -natp | grep nginx tcp 0 0 0.0.0.0:6443 0.0.0.0:* LISTEN 1080/nginx: master tcp 0 0 0.0.0.0:80 0.0.0.0:* LISTEN 1080/nginx: master tcp 0 0 192.168.80.108:59952 192.168.80.102:6443 ESTABLISHED 1084/nginx: worker tcp 0 0 192.168.80.200:6443 192.168.80.103:58156 ESTABLISHED 1091/nginx: worker tcp 0 0 192.168.80.200:6443 192.168.80.104:33008 ESTABLISHED 1084/nginx: worker tcp 0 0 192.168.80.200:6443 192.168.80.103:58154 ESTABLISHED 1084/nginx: worker tcp 0 0 192.168.80.200:6443 192.168.80.104:33004 ESTABLISHED 1082/nginx: worker tcp 0 0 192.168.80.200:6443 192.168.80.104:33010 ESTABLISHED 1084/nginx: worker tcp 0 0 192.168.80.108:48324 192.168.80.101:6443 ESTABLISHED 1083/nginx: worker tcp 0 0 192.168.80.108:48316 192.168.80.101:6443 ESTABLISHED 1082/nginx: worker tcp 0 0 192.168.80.200:6443 192.168.80.104:33012 ESTABLISHED 1083/nginx: worker tcp 0 0 192.168.80.108:48332 192.168.80.101:6443 ESTABLISHED 1084/nginx: worker tcp 0 0 192.168.80.108:48336 192.168.80.101:6443 ESTABLISHED 1091/nginx: worker tcp 0 0 192.168.80.108:48322 192.168.80.101:6443 ESTABLISHED 1084/nginx: worker tcp 0 0 192.168.80.200:6443 192.168.80.104:33006 ESTABLISHED 1084/nginx: worker tcp 0 0 192.168.80.200:6443 192.168.80.104:33016 ESTABLISHED 1082/nginx: worker tcp 0 0 192.168.80.108:59974 192.168.80.102:6443 ESTABLISHED 1082/nginx: worker tcp 0 0 192.168.80.108:48318 192.168.80.101:6443 ESTABLISHED 1084/nginx: worker故障判断 做了负载均衡以后netstat -natp | grep nginx找不到连接进程，并且node1显示访问不了自己（）
原因：vrrp没有注释掉# vrrp_strict严格模式导致负载均衡不通过
##### 在 master01 节点上操作 #####
//测试创建podkubectl run nginx --image=nginx//查看Pod的状态信息
kubectl get podsNAME READY STATUS RESTARTS AGE nginx-dbddb74b8-nf9sk 0/1 ContainerCreating 0 33s #正在创建中kubectl get podsNAME READY STATUS RESTARTS AGE nginx-dbddb74b8-nf9sk 1/1 Running 0 80s #创建完成，运行中kubectl get pods -o wideNAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES nginx 1/1 Running 3 4h54m 10.244.0.24 192.168.80.103 <none> <none>//READY为1/1，表示这个Pod中有1个容器//在对应网段的node节点上操作，可以直接使用浏览器或者curl命令访问
curl 10.224.0.24//这时在master01节点上查看nginx日志
kubectl logs nginx-dbddb74b8-nf9sk若执行失败，可先给kubectl绑定默认cluster-admin管理员集群角色，授权集群操作权限
kubectl create clusterrolebinding cluster-system-anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous
部署 Dashboard
Dashboard 介绍
仪表板是基于Web的Kubernetes用户界面。您可以使用仪表板将容器化应用程序部署到Kubernetes集群，对容器化应用程序进行故障排除，并管理集群本身及其伴随资源。您可以使用仪表板来概述群集上运行的应用程序，以及创建或修改单个Kubernetes资源（例如部署，作业，守护进程等）。例如，您可以使用部署向导扩展部署，启动滚动更新，重新启动Pod或部署新应用程序。仪表板还提供有关群集中Kubernetes资源状态以及可能发生的任何错误的信息。
//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： 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-dashboardkubectl 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://[替换为节点IP]:30001
