一、Kubernetes简介
1.1 Kubernetes是什么
- Kubernetes是Google在2014年开源的一个容器集群管理系统，Kubernetes简称K8S。
- K8S用于容器化应用程序的部署，扩展和管理。
- K8S提供了容器编排，资源调度，弹性伸缩，部署管理，服务发现等一系列功能。
- Kubernetes目标是让部署容器化应用简单高效。
1.2 Kubernetes特性
- Endpoint Slices
- Kubernetes 集群中网络端点的可扩展跟踪。
- Service 拓扑
- 基于集群拓扑的服务流量路由。
- 服务发现与负载均衡
- 无需修改您的应用程序即可使用陌生的服务发现机制。Kubernetes 为容器提供了自己的 IP 地址和一个 DNS 名称，并且可以在它们之间实现负载平衡。
- 自我修复
- 重新启动失败的容器，在节点死亡时替换并重新调度容器，杀死不响应用户定义的健康检查的容器，并且在它们准备好服务之前不会将它们公布给客户端。
- 自动装箱
- 根据资源需求和其他约束自动放置容器，同时不会牺牲可用性，将任务关键工作负载和尽力服务工作负载进行混合放置，以提高资源利用率并节省更多资源。
- 自动化展开和回滚
- Kubernetes 会逐步推出针对应用或其配置的更改，确保在监视应用程序运行状况的同时，不会终止所有实例。如果出现问题，Kubernetes 会为您回滚更改。充分利用不断成长的部署解决方案生态系统。
- IPv4/IPv6 双协议栈
- Allocation of IPv4 and IPv6 addresses to Pods and Services
- 水平伸缩
- 使用一个简单的命令、一个UI或基于CPU使用情况自动对应用程序进行伸缩
1.3 Kubernetes集群架构与组件
1.4 Kubernetes集群组件介绍
1.4.1 Master组件
- kube-apiserver
- Kubernetes API，集群的统一入口，各组件协调者，以RESTful API提供接口服务，所有对象资源的增删改查和监听操作都交给APIServer处理后再提交给Etcd存储。
- kube-controller-manager
- 处理集群中常规后台任务，一个资源对应一个控制器，而ControllerManager就是负责管理这些控制器的。
- kube-scheduler
- 根据调度算法为新创建的Pod选择一个Node节点，可以任意部署,可以部署在同一个节点上,也可以部署在不同的节点上。
- etcd
- 分布式键值存储系统。用于保存集群状态数据，比如Pod、Service等对象信息。
1.4.2 Node组件
- kubelet
- kubelet是Master在Node节点上的Agent，管理本机运行容器的生命周期，比如创建容器、Pod挂载数据卷、下载secret、获取容器和节点状态等工作。kubelet将每个Pod转换成一组容器。
- kube-proxy
- 在Node节点上实现Pod网络代理，维护网络规则和四层负载均衡工作。
- docker或rocket
- 容器引擎，运行容器。
1.5 Kubernetes 核心概念
- Pod
- 最小部署单元
- 一组容器的集合
- 一个Pod中的容器共享网络命名空间
- Pod是短暂的
- Controllers
- ReplicaSet ：确保预期的Pod副本数量
- Deployment ：无状态应用部署
- StatefulSet ：有状态应用部署
- DaemonSet ：确保所有Node运行同一个Pod
- Job ：一次性任务
- Cronjob ：定时任务
更高级层次对象，部署和管理Pod
- Service
- 防止Pod失联
- 定义一组Pod的访问策略
- Label ：标签，附加到某个资源上，用于关联对象、查询和筛选
- Namespaces：命名空间，将对象逻辑上隔离
- Annotations ：注释
二、kubeadm 快速部署K8S集群
2.1 kubernetes 官方提供的三种部署方式
- minikube
Minikube是一个工具，可以在本地快速运行一个单点的Kubernetes，仅用于尝试Kubernetes或日常开发的用户使用。部署地址：https://kubernetes.io/docs/setup/minikube/
- kubeadm
Kubeadm也是一个工具，提供kubeadm init和kubeadm join，用于快速部署Kubernetes集群。部署地址：https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/
- 二进制包
推荐，从官方下载发行版的二进制包，手动部署每个组件，组成Kubernetes集群。下载地址：https://github.com/kubernetes/kubernetes/releases
2.2 安装kubeadm环境准备
以下操作,在三台节点都执行
2.2.1 环境需求
环境：centos 7.4 +
硬件需求：CPU>=2c ,内存>=2G
2.2.2 环境角色
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IP
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角色
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安装软件
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10.0.0.100
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k8s-Master
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kube-apiserver kube-schduler kube-controller-manager docker flannel kubelet
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10.0.0.101
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k8s-node01
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kubelet kube-proxy docker flannel
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10.0.0.102
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k8s-node02
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kubelet kube-proxy docker flannel
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2.2.3 环境初始化
PS : 以下所有操作，在两台台节点全部执行
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1、关闭防火墙及selinux
systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld sed -i 's/^SELINUX=.*/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config && setenforce 0
2、关闭 swap 分区
swapoff -a # 临时 sed -i '/ swap / s/^(.*)$/#1/g' /etc/fstab #永久
3、分别在10.0.0.100、10.0.0.101、10.0.0.102上设置主机名及配置hosts
hostnamectl set-hostname k8s-master hostnamectl set-hostname k8s-node01 hostnamectl set-hostname k8s-node02
4、在所有主机上上添加如下命令
cat >> /etc/hosts << EOF 10.0.0.100 k8s-master 10.0.0.101 k8s-node01 10.0.0.102 k8s-node02 EOF
5、内核调整,将桥接的IPv4流量传递到iptables的链
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1 net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1 EOF sysctl --system
6、设置系统时区并同步时间服务器
yum install -y ntpdate ntpdate time.windows.com
2.2.4 docker 安装
wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo yum -y install docker-ce-18.06.1.ce-3.el7 systemctl enable docker && systemctl start docker docker --version Docker version 18.06.1-ce, build e68fc7a
2.2.5 添加kubernetes YUM软件源
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
2.2.6 安装kubeadm,kubelet和kubectl
2.2.6上所有主机都需要操作
yum install -y kubelet-1.15.0 kubeadm-1.15.0 kubectl-1.15.0 systemctl enable kubelet
如果遇到下面情况
错误：软件包：kubelet-1.15.0-0.x86_64 (kubernetes)
需要：kubernetes-cni >= 0.7.5
可用: kubernetes-cni-0.3.0.1-0.07a8a2.x86_64 (kubernetes)
kubernetes-cni = 0.3.0.1-0.07a8a2
可用: kubernetes-cni-0.5.1-0.x86_64 (kubernetes)
kubernetes-cni = 0.5.1-0
可用: kubernetes-cni-0.5.1-1.x86_64 (kubernetes)
kubernetes-cni = 0.5.1-1
可用: kubernetes-cni-0.6.0-0.x86_64 (kubernetes)
kubernetes-cni = 0.6.0-0
可用: kubernetes-cni-0.7.5-0.x86_64 (kubernetes)
kubernetes-cni = 0.7.5-0
错误：软件包：kubeadm-1.15.0-0.x86_64 (kubernetes)
需要：kubernetes-cni >= 0.7.5
可用: kubernetes-cni-0.3.0.1-0.07a8a2.x86_64 (kubernetes)
kubernetes-cni = 0.3.0.1-0.07a8a2
可用: kubernetes-cni-0.5.1-0.x86_64 (kubernetes)
kubernetes-cni = 0.5.1-0
可用: kubernetes-cni-0.5.1-1.x86_64 (kubernetes)
kubernetes-cni = 0.5.1-1
可用: kubernetes-cni-0.6.0-0.x86_64 (kubernetes)
kubernetes-cni = 0.6.0-0
可用: kubernetes-cni-0.7.5-0.x86_64 (kubernetes)
kubernetes-cni = 0.7.5-0
您可以尝试添加 --skip-broken 选项来解决该问题
您可以尝试执行：rpm -Va --nofiles --nodigest
清除yum 缓存，然后再执行安装命令
yum clean all
如果还不行，则直接安装最新版的
yum makecache fast yum install -y kubelet kubeadm kubectl
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2.3 部署Kubernetes Master
只需要在Master 节点执行，这里的apiserve需要修改成自己的master地址
[root@k8s-master ~]# kubeadm init --apiserver-advertise-address=10.0.0.100 --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers --kubernetes-version v1.15.0 --service-cidr=10.1.0.0/16 --pod-network-cidr=10.244.0.0/16
由于默认拉取镜像地址k8s.gcr.io国内无法访问，这里指定阿里云镜像仓库地址。
输出结果则为成功:
Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!
To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
You should now deploy a pod network to the cluster.
Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:
https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/
Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:
kubeadm join 10.0.0.100:6443 --token fylid0.3udi31k2aw9zvjtc
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:3fbb4b58eccff32668473b99cc3b0c64964f1363c93d7c6a8f502d43d34718d3
根据输出提示操作：
[root@k8s-master ~]# mkdir -p $HOME/.kube
[root@k8s-master ~]# sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
[root@k8s-master ~]# sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
重新生成新的token（初次不执行）
默认token的有效期为24小时，当过期之后，该token就不可用了，
如果后续有nodes节点加入，解决方法如下：
重新生成新的token
kubeadm token create [root@k8s-master ~]# kubeadm token create 0w3a92.ijgba9ia0e3scicg [root@k8s-master ~]# kubeadm token list TOKEN TTL EXPIRES USAGES DESCRIPTION EXTRA GROUPS 0w3a92.ijgba9ia0e3scicg 23h 2019-09-08T22:02:40+08:00 authentication,signing <none> system:bootstrappers:kubeadm:default-node-token t0ehj8.k4ef3gq0icr3etl0 22h 2019-09-08T20:58:34+08:00 authentication,signing The default bootstrap token generated by 'kubeadm init'. system:bootstrappers:kubeadm:default-node-token [root@k8s-master ~]#
获取ca证书sha256编码hash值
[root@k8s-master ~]# openssl x509 -pubkey -in /etc/kubernetes/pki/ca.crt | openssl rsa -pubin -outform der 2>/dev/null | openssl dgst -sha256 -hex | sed 's/^.* //' ce07a7f5b259961884c55e3ff8784b1eda6f8b5931e6fa2ab0b30b6a4234c09a
节点加入集群
[root@k8s-node01 ~]# kubeadm join --token aa78f6.8b4cafc8ed26c34f --discovery-token-ca-cert-hash sha256:0fd95a9bc67a7bf0ef42da968a0d55d92e52898ec37c971bd77ee501d845b538 10.0.0.100:6443 --skip-preflight-chec
2.4 加入Kubernetes Node
在两个 Node 节点执行
使用kubeadm join 注册Node节点到Matser
kubeadm join 的内容，在上面kubeadm init 已经生成好了
[root@k8s-node01 ~]# kubeadm join 10.0.0.100:6443 --token fylid0.3udi31k2aw9zvjtc
> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:3fbb4b58eccff32668473b99cc3b0c64964f1363c93d7c6a8f502d43d34718d3
输出内容则为成功：
[preflight] Running pre-flight checks
[WARNING IsDockerSystemdCheck]: detected "cgroupfs" as the Docker cgroup driver. The recommended driver is "systemd". Please follow the guide at https://kubernetes.io/docs/setup/cri/
[preflight] Reading configuration from the cluster...
[preflight] FYI: You can look at this config file with 'kubectl -n kube-system get cm kubeadm-config -oyaml'
[kubelet-start] Downloading configuration for the kubelet from the "kubelet-config-1.15" ConfigMap in the kube-system namespace
[kubelet-start] Writing kubelet configuration to file "/var/lib/kubelet/config.yaml"
[kubelet-start] Writing kubelet environment file with flags to file "/var/lib/kubelet/kubeadm-flags.env"
[kubelet-start] Activating the kubelet service
[kubelet-start] Waiting for the kubelet to perform the TLS Bootstrap...
This node has joined the cluster:
* Certificate signing request was sent to apiserver and a response was received.
* The Kubelet was informed of the new secure connection details.
Run 'kubectl get nodes' on the control-plane to see this node join the cluster.
2.5 安装网络插件
只需要在Master 节点执行
[root@k8s-master ~]# wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
修改镜像地址：(有可能默认不能拉取，确保能够访问到quay.io这个registery,否则修改如下内容)
[root@k8s-master ~]# vim kube-flannel.yml
进入编辑，把106行，120行的内容，替换如下image，替换之后查看如下为正确
[root@k8s-master ~]# cat -n kube-flannel.yml|grep lizhenliang/flannel:v0.11.0-amd64 172 image: lizhenliang/flannel:v0.11.0-amd64 186 image: lizhenliang/flannel:v0.11.0-amd64 [root@k8s-master ~]# kubectl apply -f kube-flannel.yml [root@k8s-master ~]# kubectl get pods -n kube-system NAME READY STATUS RESTARTS AGE coredns-bccdc95cf-b9pz7 1/1 Running 0 10m coredns-bccdc95cf-dfb58 1/1 Running 0 10m etcd-k8s-master 1/1 Running 0 9m47s kube-apiserver-k8s-master 1/1 Running 0 9m49s kube-controller-manager-k8s-master 1/1 Running 0 9m46s kube-flannel-ds-amd64-5lqjb 1/1 Running 0 2m6s kube-flannel-ds-amd64-jvvpx 0/1 Init:0/1 0 2m6s kube-proxy-hjwzg 1/1 Running 0 10m kube-proxy-rxm2g 1/1 Running 0 6m51s kube-scheduler-k8s-master 1/1 Running 0 9m41s
2.6 查看集群node状态
查看集群的node状态，安装完网络工具之后，只有显示如下状态，所有节点全部都Ready好了之后才能继续后面的操作
[root@k8s-master ~]# kubectl get nodes NAME STATUS ROLES AGE VERSION k8s-master Ready master 37m v1.15.0 k8s-node01 Ready <none> 5m22s v1.15.0 k8s-node02 Ready <none> 5m18s v1.15.0 [root@k8s-node01 ~]# kubectl get pod -n kube-system NAME READY STATUS RESTARTS AGE coredns-bccdc95cf-6pdgv 1/1 Running 0 80m coredns-bccdc95cf-f845x 1/1 Running 0 80m etcd-k8s-master 1/1 Running 0 80m kube-apiserver-k8s-master 1/1 Running 0 79m kube-controller-manager-k8s-master 1/1 Running 0 80m kube-flannel-ds-amd64-chpz8 1/1 Running 0 70m kube-flannel-ds-amd64-jx56v 1/1 Running 0 70m kube-flannel-ds-amd64-tsgvv 1/1 Running 0 70m kube-proxy-d5b7l 1/1 Running 0 80m kube-proxy-f7v46 1/1 Running 0 75m kube-proxy-wqhsj 1/1 Running 0 78m kube-scheduler-k8s-master 1/1 Running 0 80m kubernetes-dashboard-8499f49758-6f6ct 1/1 Running 0 42m
只有全部都为1/1则可以成功执行后续步骤，如果flannel需检查网络情况，重新进行如下操作
kubectl delete -f kube-flannel.yml
然后重新wget，然后修改镜像地址，然后
kubectl apply -f kube-flannel.yml
2.7 创建一个nignx
在Kubernetes集群中创建一个pod，然后暴露端口，验证是否正常访问：
[root@k8s-master ~]# kubectl create deployment nginx --image=nginx deployment.apps/nginx created [root@k8s-master ~]# kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort service/nginx exposed [root@k8s-master ~]# kubectl get pods,svc NAME READY STATUS RESTARTS AGE pod/nginx-554b9c67f9-wf5lm 1/1 Running 0 24s NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE service/kubernetes ClusterIP 10.1.0.1 <none> 443/TCP 39m service/nginx NodePort 10.1.224.251 <none> 80:32039/TCP 9s
访问地址：http://NodeIP:Port ,此例就是：http://10.0.0.101:32039
2.8 部署 Dashboard
[root@k8s-master ~]# wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v1.10.1/src/deploy/recommended/kubernetes-dashboard.yaml [root@k8s-master ~]# vim kubernetes-dashboard.yaml 修改内容： 109 spec: 110 containers: 111 - name: kubernetes-dashboard 112 image: lizhenliang/kubernetes-dashboard-amd64:v1.10.1 # 修改此行 ...... 157 spec: 158 type: NodePort # 增加此行 159 ports: 160 - port: 443 161 targetPort: 8443 162 nodePort: 30001 # 增加此行 163 selector: 164 k8s-app: kubernetes-dashboard [root@k8s-master ~]# kubectl apply -f kubernetes-dashboard.yaml [root@k8s-master ~]# kubectl get pod -n kube-system [root@k8s-master ~]# kubectl get pods,svc -n kube-system
在火狐浏览器访问(google受信任问题不能访问)地址： https://10.0.0.101:30001
创建service account并绑定默认cluster-admin管理员集群角色：
[root@k8s-master ~]# kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kube-system
[root@k8s-master ~]# kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin
[root@k8s-master ~]# kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk '/dashboard-admin/{print $1}')
2.9 解决其他浏览器不能访问的问题
[root@k8s-master ~]# cd /etc/kubernetes/pki/
[root@k8s-master pki]# mkdir ui
[root@k8s-master pki]# cp apiserver.crt ui/
[root@k8s-master pki]# cp apiserver.key ui/
[root@k8s-master pki]# cd ui/
[root@k8s-master ui]# mv apiserver.crt dashboard.pem
[root@k8s-master ui]# mv apiserver.key dashboard-key.pem
[root@k8s-master ui]# kubectl delete secret kubernetes-dashboard-certs -n kube-system
[root@k8s-master ui]# kubectl create secret generic kubernetes-dashboard-certs --from-file=./ -n kube-system
[root@k8s-master]# vim kubernetes-dashboard.yaml
#回到这个yaml的路径下修改
修改 dashboard-controller.yaml 文件，在args下面增加证书两行
- --tls-key-file=dashboard-key.pem
- --tls-cert-file=dashboard.pem
[root@k8s-master ~]kubectl apply -f kubernetes-dashboard.yaml
[root@k8s-master ~]# kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kube-system
serviceaccount/dashboard-admin created
[root@k8s-master ~]# kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin
--serviceaccount=kube-system:dashboard-admin
[root@k8s-master ~]# kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk '/dashboard-admin/{print $1}')
文档参考于李振良老师