centos7基於kubeadm安裝部署Kubernetes （1.15.2）集羣

一、什麼是 Kubernetes

Kubernetes 是 Google （谷歌內部:Borg）開源的容器集羣管理系統，其提供應用部署、維護、 擴展機制等功能，利用 Kubernetes 能方便地管理跨機器運行容器化的應用，可以實現容器集羣的自動化部署、自動擴縮容、維護等功能。它既是一款容器編排工具，也是全新的基於容器技術的分佈式架構領先方案。

二、 Kubernetes架構和組件

K8S集羣中有管理節點與工作節點兩種類型。

1）架構

k8s集羣的管理節點，負責管理集羣，提供集羣的資源數據訪問入口。擁有Etcd存儲服務（可選），運行Api Server進程，Controller Manager服務進程及Scheduler服務進程，關聯工作節點Node。Kubernetes API server提供HTTP Rest接口的關鍵服務進程，是Kubernetes裏所有資源的增、刪、改、查等操作的唯一入口。也是集羣控制的入口進程；Kubernetes Controller Manager是Kubernetes所有資源對象的自動化控制中心；Kubernetes Schedule是負責資源調度（Pod調度）的進程
工作節點是Kubernetes集羣架構中真正運行Pod的節點，爲容器和Pod提供計算資源，Pod及容器全部運行在工作節點上，工作節點通過kubelet服務與管理節點通信以管理容器的生命週期，並與集羣其他節點進行通信。

2）核心組件

管理節點：
1.Kubernetes API Server
　　 作爲Kubernetes系統的入口，其封裝了核心對象的增刪改查操作，以RESTful API接口方式提供給外部客戶和內部組件調用。維護的REST對象持久化到Etcd中存儲。
　 2.Kubernetes Scheduler
　　爲新建立的Pod進行節點(node)選擇(即分配機器)，負責集羣的資源調度。組件抽離，可以方便替換成其他調度器。
　3.Kubernetes Controller
　　負責執行各種控制器，目前已經提供了很多控制器來保證Kubernetes的正常運行。
工作節點：
1.Kubelet
　　負責管控容器，Kubelet會從Kubernetes API Server接收Pod的創建請求，啓動和停止容器，監控容器運行狀態並彙報給Kubernetes API Server。
　 2.Kubernetes Proxy
　　負責爲Pod創建代理服務，Kubernetes Proxy會從Kubernetes API Server獲取所有的Service信息，並根據Service的信息創建代理服務，實現Service到Pod的請求路由和轉發，從而實現Kubernetes層級的虛擬轉發網絡。

三、基礎環境準備

環境配置信息如下（本次採用虛擬機作爲測試環境）：

IP地址	主機名	系統	內核版本	CPU	內存
192.168.100.6	master01.cluster.k8	CentOS 7.6	5.2.6	4c	4G
192.168.100.7	node01.cluster.k8	CentOS 7.6	5.2.6	4c	4G
192.168.100.8	node02.cluster.k8	CentOS 7.6	5.2.6	4c	4G

1.設置主機名hostname，如在master節點上執行：

[root@master01 ~]# hostnamectl set-hostname master01.cluster.k8

可以按照此方式設置其它主機的主機名

2.添加本機的域名解析，修改master和node節點上的/etc/hosts文件，執行如下命令：

[root@master01 ~]# cat <<EOF >>/etc/hosts
192.168.100.6 master01.cluster.k8
192.168.100.7 node01.cluster.k8
192.168.100.8 node02.cluster.k8
EOF

3.關閉防火牆、selinux和swap

1）關閉防火牆

[root@master01 ~]#  systemctl stop firewalld
[root@master01 ~]#  systemctl disable firewalld

2）禁用selinux

[root@master01 ~]#  setenforce 0  #臨時生效
[root@master01 ~]#  sed -i "s/^SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g" /etc/selinux/config  #永久生效（需要重啓服務器）

3）關閉交換分區

[root@master01 ~]# swapoff -a
[root@master01 ~]# sed -i 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab

4.配置內核參數，將橋接的IPv4流量傳遞到iptables的鏈中

[root@master01 ~]# cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf  <<EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
[root@master01 ~]# sysctl --system

注意：如果配置時出現No such file or directory,簡單來說就是執行一下

[root@master01 ~]#  modprobe br_netfilter

5.安裝ntpdate，保證集羣時間同步

[root@master01 ~]# yum install -y ntpdate
[root@master01 ~]# ntpdate -u ntp.aliyun.com
#可以添加定時任務，進行時鐘定時同步
[root@master01 ~]# crontab -e
*/10 * * * * /usr/sbin/ntpdate ntp.aliyun.com;/sbin/hwclock -w;

6.其他軟件安裝

[root@master01 ~]#yum install wget

7.配置yum源

1）配置阿里雲的Kubernetes源

[root@master01 ~]#cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64/
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpghttps://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF

2）配置docker源

[root@master01 ~]#wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo

四、安裝部署

1、安裝docker

[root@master01 ~]#yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
# 列出Docker版本
[root@master01 ~]#yum list docker-ce --showduplicates | sort -r
# 安裝指定版本
[root@master01 ~]#yum install docker-ce-18.06.3
[root@master01 ~]#systemctl enable docker && systemctl start docker

注意，如果測試環境沒有公網ip的情況下，爲了保證docker能夠正常去拉取鏡像，這時就需要爲docker配置代理，配置方式如下：

1）直接修改/etc/sysconfig/docker，添加如下內容 （不建議這種方式，這種方式在docker升級或者一些更新操作的時候會導致失效）

HTTP_PROXY="http://[proxy-addr]:[proxy-port]/"
HTTPS_PROXY="https://[proxy-addr]:[proxy-port]/"
export HTTP_PROXY HTTPS_PROXY

2）爲docker服務創建一個systemd的目錄，並創建docker proxy的代理配置文件，該方式配置後會一直生效

[root@master01 ~]# mkdir -p /etc/systemd/system/docker.service.d

創建/etc/systemd/system/docker.service.d/http-proxy.conf文件，並添加HTTP_PROXY環境變量

[root@master01 ~]#vim /etc/systemd/system/docker.service.d/http-proxy.conf
[Service]
Environment="HTTP_PROXY=http://[proxy-addr]:[proxy-port]/" "HTTPS_PROXY=https://[proxy-addr]:[proxy-port]/" "NO_PROXY=localhost,127.0.0.1,docker-registry.somecorporation.com"

重新加載配置：

 [root@master01 ~]#systemctl daemon-reload

重新啓動docker

 [root@master01 ~]#systemctl restart docker

2、在三個節點分別安裝kubeadm、kubelet、kubectl

[root@master01 ~]# yum install -y kubeadm、kubelet、kubectl
[root@master01 ~]# systemctl enable kubelet

Kubelet負責與其他節點集羣通信，並進行本節點Pod和容器生命週期的管理。Kubeadm是Kubernetes的自動化部署工具，降低了部署難度，提高效率。Kubectl是Kubernetes集羣管理工具

3、部署master管理節點

[root@master01 ~]# kubeadm init --kubernetes-version=1.15.2 \
--apiserver-advertise-address=192.168.100.6 \
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
--service-cidr=100.64.0.0/10 \
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16

注意：kubeadm在部署的過程中，默認是從k8s.grc.io下載鏡像，國內訪問會有問題，所以建議通過--image-repository自己來指定國內的鏡像倉庫，
這裏使用阿里雲的鏡像倉庫
如果集羣初始化成功，則會返回如下信息

kubeadm join 192.168.100.6:6443 --token v***ht.38oa8f6snaaiycga     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:4930dc9796565dd23f221ad7336afee37a7f4790c7487ded6ca26efffae3058a

這些信息是用於將其它node節點加入到Kubernetes集羣，在其它node節點上直接執行上邊這條命令信息，即可將節點加入到集羣。

4、配置集羣的管理工具kubectl

[root@master01 ~]#mkdir -p /root/.kube
cp /etc/kubernetes/admin.conf /root/.kube/config

注意：需要將master節點的/root/.kube/config同時也拷貝到其它node節點，否則在通過kubectl查看集羣資源信息時會出現The connection to the server localhost:8080 was refused - did you specify the right host or port?錯誤。
如果將master節點的/root/.kube/config拷貝到其它node節點後，在其它node節點通過kubectl獲取相關集羣資源對象信息時出現Unable to connect to the server: Forbidden，請檢查一下節點是否配置了https代理，如果需要取消代理。

5、部署node節點

直接節點上執行第三步中集羣初始化完成後輸出的信息，就可以將節點加入到Kubernetes集羣中：

[root@node01 ~]#kubeadm join 192.168.100.6:6443 --token v***ht.38oa8f6snaaiycga     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:4930dc9796565dd23f221ad7336afee37a7f4790c7487ded6ca26efffae3058a

此時查看集羣的節點信息：

[root@master01 ~]#kubectl get nodes
NAME                STATUS   ROLES    AGE     VERSION
node01.cluster.k8   NotReady    master   5m   v1.15.2
node02.cluster.k8   NotReady    <none>   1m   v1.15.2
node03.cluster.k8   NotReady    <none>   1m   v1.15.2

可以看到集羣節點的狀態現在還處於NotReady狀態，應爲現在還沒有安裝網絡插件，主流的網絡插件有：flannel、calico、canel等

6、部署flannel網絡

[root@master01 ~]#kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/a70459be0084506e4ec919aa1c114638878db11b/Documentation/kube-flannel.yml

部署過程中需要去拉取flannel鏡像，可能會稍微慢一點，等部署完成後，在去查看集羣狀態，可以發現集羣節點都已經Ready了。

[root@master01 ~]#kubectl get nodes
NAME                STATUS   ROLES    AGE     VERSION
node01.cluster.k8   Ready    master   15m   v1.15.2
node02.cluster.k8   Ready    <none>   10m   v1.15.2
node03.cluster.k8   Ready    <none>   10m   v1.15.2

這時候我們就可以通過kubectl工具去創建Pod了。

7、爲了管理方便，可以爲集羣部署一個Dashboard

[root@master01 ~]#kubectl apply -f  https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v1.10.1/src/deploy/recommended/kubernetes-dashboard.yaml

注意點：

第一：k8s dashboard 的docker鏡像默認是從k8s.grc.io下載鏡像，國內可能無法訪問，所以可以先下載kubernetes-dashboard.yaml到本地，然後修改 docker鏡像的倉庫地址爲阿里雲倉庫地址。

[root@master01 ~]#wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v1.10.1/src/deploy/recommended/kubernetes-dashboard.yaml
#替換鏡像倉庫
[root@master01 ~]#sed -i 's/k8s.gcr.io/registry.aliyuncs.com/google_containers/g' kubernetes-dashboard.yaml

第二：在kubernetes-dashboard.yaml中，關於 kubernetes-dashboard的服務（Service）的定義如下：

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kube-system
spec:
  ports:
    - port: 443
      targetPort: 8443
  selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard

默認沒有指定spec.type，所以默認類型爲ClusterIP，所以導致結果爲kubernetes-dashboard服務沒有映射本地端口，爲能夠通過節點IP+端口號的方式訪問dashboard，則需要對kubernetes-dashboard.yaml做如下修改：

[root@master01 ~]#sed -i '/targetPort:/a\ \ \ \ \ \ nodePort: 30443\n\ \ type: NodePort' kubernetes-dashboard.yaml
#修改後，kubernetes-dashboard的服務（Service）的定義如下：
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kube-system
spec:
  ports:
    - port: 443
      targetPort: 8443
      nodePort: 30443
  type: NodePort
  selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard

重新部署Dashboard

[root@master01 ~]#kubectl delete -f kubernetes-dashboard.yaml
[root@master01 ~]#kubectl apply -f kubernetes-dashboard.yaml

建議使用火狐瀏覽器Firefox訪問Dashboard的地址：https://192.168.100.6:30443

注意：使用其它瀏覽器可能無法訪問， 原因是Kubernetes Dashboard自身證書的問題，所以可以通過自己生成自籤簽證書來解決這個問題。可以參看：https://blog.51cto.com/10616534/2430512

8、獲取登錄Dashboard的token(令牌)：

#創建一個用於Dashboard訪問集羣的服務賬號dashboard-admin
[root@master01 ~]#kubectl create serviceaccount  dashboard-admin -n kube-system
#將服務賬號dashboard-admin和默認的集羣角色cluster-admin綁定
[root@master01 ~]#kubectl create clusterrolebinding  dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard-admin
#獲取token
[root@master01 ~]#kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk '/dashboard-admin/{print $1}')

9、使用token登錄Dashboard

認證通過後可以看到如下的Dashboard界面：

10、嘗試部署一個pod，並通過Dashboard進行查看

[root@master01 ~]#kubectl create deployment my-nginx --image=nginx