kubeernetes二進制集羣部署一——etcd組件、flannel組件

內容要點：

1、環境包準備

2、部署etcd存儲

3、部署flannel網絡組件

一、環境準備：

主機	需要安裝的軟件
master（192.168.109.138）	kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler、etcd
node02（192.168.109.131）	kubelet、kube-proxy、docker 、flannel 、etcd
node02（192.168.109.132）	kubelet、kube-proxy、docker 、flannel 、etcd

以下是官方源碼包下載地址：https://github.com/kubernetes/kubernetes/releases?after=v1.13.1

etcd二進制包地址：https://github.com/etcd-io/etcd/releases

二、部署 etcd 存儲：

第一步：部署 master
先準備好兩個腳本文件：
第一個腳本：
vim etcd-cert.sh
##定義ca證書：
cat > ca-config.json <<EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "www": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF
##實現證書籤名
cat > ca-csr.json <<EOF
{
    "CN": "etcd CA",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing"
        }
    ]
}
EOF
cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -
#-----------------------
##指定etcd三個節點之間的通信驗證
cat > server-csr.json <<EOF
{
    "CN": "etcd",
    "hosts": [
    "192.168.109.131",
    "192.168.109.132",
    "192.168.109.138"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "BeiJing"
        }
    ]
}
EOF
##生成 ETCD證書 server-key.pem 和 server.pem
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=www server-csr.json | cfssljson -bare server


第二個腳本：
vim etcd.sh
#!/bin/bash
# example: ./etcd.sh etcd01 192.168.1.10 etcd02=https://192.168.1.11:2380,etcd03=https://192.168.1.12:2380
ETCD_NAME=$1
ETCD_IP=$2
ETCD_CLUSTER=$3
WORK_DIR=/opt/etcd
cat <<EOF >$WORK_DIR/cfg/etcd
#[Member]
ETCD_NAME="${ETCD_NAME}"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://${ETCD_IP}:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://${ETCD_IP}:2379"
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://${ETCD_IP}:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://${ETCD_IP}:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://${ETCD_IP}:2380,${ETCD_CLUSTER}"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
EOF
cat <<EOF >/usr/lib/systemd/system/etcd.service
[Unit]
Description=Etcd Server
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target
[Service]
Type=notify
EnvironmentFile=${WORK_DIR}/cfg/etcd
ExecStart=${WORK_DIR}/bin/etcd \
--name=\${ETCD_NAME} \
--data-dir=\${ETCD_DATA_DIR} \
--listen-peer-urls=\${ETCD_LISTEN_PEER_URLS} \
--listen-client-urls=\${ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS},http://127.0.0.1:2379 \
--advertise-client-urls=\${ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS} \
--initial-advertise-peer-urls=\${ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS} \
--initial-cluster=\${ETCD_INITIAL_CLUSTER} \
--initial-cluster-token=\${ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN} \
--initial-cluster-state=new \
--cert-file=${WORK_DIR}/ssl/server.pem \
--key-file=${WORK_DIR}/ssl/server-key.pem \
--peer-cert-file=${WORK_DIR}/ssl/server.pem \
--peer-key-file=${WORK_DIR}/ssl/server-key.pem \
--trusted-ca-file=${WORK_DIR}/ssl/ca.pem \
--peer-trusted-ca-file=${WORK_DIR}/ssl/ca.pem
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF
systemctl daemon-reload
systemctl enable etcd
systemctl restart etcd

[root@master ~]# mkdir k8s
[root@master ~]# cd k8s/
[root@master k8s]# ls
etcd-cert.sh  etcd.sh
[root@master k8s]# mkdir etcd-cert
[root@master k8s]# mv etcd-cert.sh etcd-cert
[root@master k8s]# ls
etcd-cert  etcd.sh
[root@master k8s]# vim cfssl.sh
curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssl
curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssljson
curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssl-certinfo
chmod +x /usr/local/bin/cfssl /usr/local/bin/cfssljson /usr/local/bin/cfssl-certinfo
//下載cfssl官方包：
[root@master k8s]# bash cfssl.sh
[root@master k8s]# ls /usr/local/bin/
cfssl  cfssl-certinfo  cfssljson
//cfssl：生成證書工具；
  cfssl-certinfo：查看證書信息；
  cfssljson：通過傳入json文件生成證書

[root@localhost etcd-cert]# cd /usr/local/bin/
[root@localhost bin]# ls
cfssl  cfssl-certinfo  cfssljson
//cfssl：是生成證書工具；
  cfssljson：通過傳入json文件生成證書；
  cfssl-certinfo：是查看證書信息。
  
[root@localhost bin]# chmod 777 cfssl cfssl-certinfo cfssljson   //添加權限
接下來是定義生成 ca 證書：
[root@localhost bin]# cd /root/k8s/etcd-cert/
cat > ca-config.json <<EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "www": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]  
      } 
    }
  }
}
EOF
接下來是實現證書籤名：
cat > ca-csr.json <<EOF 
{   
    "CN": "etcd CA",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing"
        }
    ]
}
EOF
產生證書，生成 ca-key.pem  ca.pem
[root@localhost etcd-cert]# cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -
2020/02/07 11:29:31 [INFO] generating a new CA key and certificate from CSR
2020/02/07 11:29:31 [INFO] generate received request
2020/02/07 11:29:31 [INFO] received CSR
2020/02/07 11:29:31 [INFO] generating key: rsa-2048
2020/02/07 11:29:32 [INFO] encoded CSR
2020/02/07 11:29:32 [INFO] signed certificate with serial number 50595628178286351983894910684673691034530190819
[root@localhost etcd-cert]# ls
ca-config.json  ca.csr  ca-csr.json  ca-key.pem  ca.pem  etcd-cert.sh
指定etcd三個節點之間的通信驗證：
cat > server-csr.json <<EOF
{
    "CN": "etcd",
    "hosts": [
    "192.168.109.131",
    "192.168.109.132",
    "192.168.109.138"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "BeiJing"
        }
    ]
}
EOF
[root@localhost etcd-cert]# ls
ca-config.json  ca.csr  ca-csr.json  ca-key.pem  ca.pem  etcd-cert.sh  server-csr.json
生成生成ETCD證書 server-key.pem   server.pem：
[root@localhost etcd-cert]# cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=www server-csr.json | cfssljson -bare server
[root@localhost etcd-cert]# 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

第二步：將下載好的軟件包放到 /root/k8s/etcd-cert 目錄下

[root@master etcd-cert]# mv *.tar.gz ../
[root@master k8s]# ls
cfssl.sh  etcd-cert  etcd.sh  etcd-v3.3.10-linux-amd64.tar.gz  flannel-v0.10.0-linux-amd64.tar.gz  kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
[root@master k8s]# tar zvxf etcd-v3.3.10-linux-amd64.tar.gz  //解壓
[root@master k8s]# ls etcd-v3.3.10-linux-amd64
Documentation  etcd  etcdctl  README-etcdctl.md  README.md  READMEv2-etcdctl.md
//配置文件、命令文件、證書：
[root@master k8s]# mkdir /opt/etcd/{cfg,bin,ssl} -p
[root@master k8s]# mv etcd-v3.3.10-linux-amd64/etcd etcd-v3.3.10-linux-amd64/etcdctl /opt/etcd/bin/
//證書拷貝：
[root@master k8s]# cp etcd-cert/*.pem /opt/etcd/ssl/
//進入卡住狀態等待其他節點加入：
[root@master k8s]# bash etcd.sh etcd01 192.168.109.138 etcd02=https://192.168.109.131:2380,etcd03=https://192.168.109.132:2380
//此時，我們可以再開啓一個終端，就會發現 etcd進程已經開啓：
[root@master ~]# ps -ef | grep etcd

//將證書拷貝到其他節點（提高效率，無需在配置了）
[root@master k8s]# scp -r /opt/etcd/ [email protected]:/opt/
[root@master k8s]# scp -r /opt/etcd/ [email protected]:/opt/
//啓動腳本拷貝其他節點：
[root@master k8s]# scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service [email protected]:/usr/lib/systemd/system/
[root@master k8s]# scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service [email protected]:/usr/lib/systemd/system/

第三步：部署 node

1、修改 node01：
[root@node01 ~]# vim /opt/etcd/cfg/etcd 
#[Member]
ETCD_NAME="etcd02"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.109.131:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.109.131:2379"
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.109.131:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.109.131:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.109.138:2380,etcd02=https://192.168.109.131:2380,etcd03=https://192.168.109.138:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
//啓動：
[root@node01 ~]# systemctl start etcd.service 
[root@node01 ~]# systemctl status etcd.service 
2、修改 node02：
[root@node02 ~]# vim /opt/etcd/cfg/etcd 
#[Member]
ETCD_NAME="etcd03"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.109.132:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.109.132:2379"
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.109.132:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.109.132:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.109.138:2380,etcd02=https://192.168.109.131:2380,etcd03=https://192.168.109.132:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
//啓動：
[root@node02 ~]# systemctl start etcd.service 
[root@node02 ~]# systemctl status etcd.service

第四步：檢測

在 master 上：

[root@master etcd-cert]# /opt/etcd/bin/etcdctl --ca-file=ca.pem --cert-file=server.pem --key-file=server-key.pem --endpoints="https://192.168.220.131:2379,https://192.168.220.140:2379,https://192.168.220.136:2379" cluster-health

集羣狀態健康！

二、部署 flannel 網絡：

首先所有 node 節點需要部署安裝 docker 引擎

1、Flannel 介紹：是 Overlay 網絡的一種，也是將源數據包封裝在另一種網絡包裏面進行路由轉發和通信，目前已經支持 UDP、VXLAN、AWX VPC 和 GCE 路由等數據轉發方式。

Overlay Network：覆蓋網絡，在基礎網絡上疊加的一種虛擬網絡技術模式，該網絡中的主機通過虛擬鏈路連接起來。
VXLAN：將源數據包封裝到 UDP 中，並使用基礎網絡的 IP/MAC 作爲外層報文頭進行封裝，然後在以太網上傳輸，達到目的地後由隧道端點解封並將數據發給目標地址。

2、flannel 網絡配置：

1、寫入分配的子網段到ETCD中，供flannel使用：

[root@localhost etcd-cert]# /opt/etcd/bin/etcdctl --ca-file=ca.pem --cert-file=server.pem --key-file=server-key.pem --endpoints="https://192.168.220.131:2379,https://192.168.220.140:2379,https://192.168.220.136:2379" set /coreos.com/network/config '{ "Network": "172.17.0.0/16", "Backend": {"Type": "vxlan"}}'

2、查看寫入的信息：

[root@localhost etcd-cert]# /opt/etcd/bin/etcdctl --ca-file=ca.pem --cert-file=server.pem --key-file=server-key.pem --endpoints="https://192.168.220.131:2379,https://192.168.220.140:2379,https://192.168.220.136:2379" get /coreos.com/network/config

3、拷貝軟件包到所有的 node 節點（只需要部署在node節點上即可）：

[root@localhost k8s]# scp flannel-v0.10.0-linux-amd64.tar.gz [email protected]:/root
[root@localhost k8s]# scp flannel-v0.10.0-linux-amd64.tar.gz [email protected]:/root

4、所有 node 節點將壓縮包解壓：

tar zvxf flannel-v0.10.0-linux-amd64.tar.gz

5、在node節點上，先創建k8s工作工作目錄：

[root@localhost ~]# mkdir /opt/kubernetes/{cfg,bin,ssl} -p
[root@localhost ~]# mv mk-docker-opts.sh flanneld /opt/kubernetes/bin/
創建flannel腳本：
[root@localhost ~]# vim flannel.sh
#!/bin/bash
ETCD_ENDPOINTS=${1:-"http://127.0.0.1:2379"}
cat <<EOF >/opt/kubernetes/cfg/flanneld
FLANNEL_OPTIONS="--etcd-endpoints=${ETCD_ENDPOINTS} \
-etcd-cafile=/opt/etcd/ssl/ca.pem \
-etcd-certfile=/opt/etcd/ssl/server.pem \
-etcd-keyfile=/opt/etcd/ssl/server-key.pem"
EOF
cat <<EOF >/usr/lib/systemd/system/flanneld.service
[Unit]
Description=Flanneld overlay address etcd agent
After=network-online.target network.target
Before=docker.service
[Service]
Type=notify
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/flanneld
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/flanneld --ip-masq \$FLANNEL_OPTIONS
ExecStartPost=/opt/kubernetes/bin/mk-docker-opts.sh -k DOCKER_NETWORK_OPTIONS -d /run/flannel/subnet.env
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF
systemctl daemon-reload
systemctl enable flanneld
systemctl restart flanneld

6、開啓 flannel 網絡功能：

[root@localhost ~]# bash flannel.sh https://192.168.109.138:2379,https://192.168.109.131:2379,https://192.168.109.132:2379

7、配置 docker 連接 flannel：

[root@localhost ~]# vim /usr/lib/systemd/system/docker.service
添加和插入以下代碼：
EnvironmentFile=/run/flannel/subnet.env
$DOCKER_NETWORK_OPTIONS

[root@localhost ~]# cat /run/flannel/subnet.env 
DOCKER_OPT_BIP="--bip=172.17.93.1/24"
DOCKER_OPT_IPMASQ="--ip-masq=false"
DOCKER_OPT_MTU="--mtu=1450"
//說明：bip指定啓動時的子網
DOCKER_NETWORK_OPTIONS=" --bip=172.17.93.1/24 --ip-masq=false --mtu=1450"
//重啓docker
[root@localhost ~]# systemctl daemon-reload 
[root@localhost ~]# systemctl restart docker

可以用 ifconfig 命令，查看 flannel 網絡：

接下來是，測試ping通對方docker0網卡證明flannel起到路由作用：

[root@localhost ~]# docker run -it centos:7 /bin/bash
[root@bad98ca4fe31 /]# yum install -y net-tools
[root@bad98ca4fe31 /]# ifconfig

再在另外一個 node 上做一樣的操作，測試是否可以 ping通兩個node中的centos:7容器

通過下圖，我們可以發現，在 node01 上的容器，是可以 ping 通 node02 上的容器的，代表 flannel 網絡起到了作用。

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