云原生Kubernetes:二进制部署K8S单Master架构（二）

目录

 一、理论

1.K8S单Master架构

2.部署 master 组件

3.部署 Woker Node 组件

4.在master1节点上操作

5.在 node01 节点上操作

6.在 master01 节点上操作 

7.在 node01 节点上操作

8.node02 节点部署（方法一）

二、实验

1.环境

 2.部署 master 组件

3.部署 Woker Node 组件

4.在master1节点上操作

5.在 node01 节点上操作

6.在 master01 节点上操作 

7.在 node01 节点上操作

8.node02 节点部署（方法一）

三、问题

1.复制证书到kubernetes.工作目录的ssl子目录报错

四、总结

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 一、理论

1.K8S单Master架构

(1) 架构

（2）kube- apiserver

k8s通过kube- apiserver这 个进程提供服务，该进程运行在单个master节点上。默认有两个端口6443和8080

       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

       本地端口8080用于接收HTTP请求，非认证或授权的HTTP请求通过该端口访问APIServer
 

（3） kubeconfig.sh

kubeconfig.sh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

（4）  kubelet

 kubelet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。

 

2.部署 master 组件

（1）在 master01 节点上操作

cd /opt/k8s/
unzip master.zip
 
chmod +x *.sh

（2）创建kubernetes工作目录

mkdir -p /opt/kubernetes/{cfg,bin,ssl}

（3）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-cert
cd /opt/k8s/k8s-cert/
chmod +x *.sh
./k8s-cert.sh               #生成CA证书、相关组件的证书和私钥
 
ls *pem

（4）复制证书

controller-manager 和 kube-scheduler 设置为只调用当前机器的 apiserver, 使用127.0.0.1:8080 通信，因此不需要签发证书

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/
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"
EOF
 
chmod +x token.sh
./token.sh
 
cat /opt/kubernetes/cfg/token.csv

（5）开启 apiserver 服务

二进制文件、token、证书都准备好后，开启 apiserver 服务

cd /opt/k8s/
 
./apiserver.sh 192.168.204.171 https://192.168.204.171:2379,https://192.168.204.173:2379,https://192.168.204.175:2379
 
 
#检查进程是否启动成功
ps aux | grep kube-apiserver

查询端口

netstat -natp | grep 6443
 
netstat -natp | grep 8080

查看版本信息(必须保证apiserver启动正常，不然无法查询到server的版本信息)

kubectl version

（6）启动scheduler 服务

cd /opt/k8s/
./scheduler.sh 127.0.0.1
 
ps aux | grep kube-scheduler

查看节点状态

kubectl get componentstatuses       
或
kubectl get cs

(7) 启动controller-manager服务

cd /opt/k8s/
./controller-manager.sh 127.0.0.1

查看节点状态

kubectl get componentstatuses       
或
kubectl get cs

3.部署 Woker Node 组件

（1）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@192.168.204.173:/opt/kubernetes/bin/
scp kubelet kube-proxy root@192.168.204.175:/opt/kubernetes/bin/

（2）在 node01 节点上操作

上传node.zip 到/opt 目录中，解压node.zip 压缩包，获得kubelet.sh、proxy.sh

cd /opt/
unzip node.zip

4.在master1节点上操作

（1）创建用于生成kubelet的配置文件的目录

mkdir /opt/k8s/kubeconfig

（2）上传 kubeconfig.sh 文件到/opt/k8s/kubeconfig 目录中

cd /opt/k8s/kubeconfig
chmod +x kubeconfig.sh

（3）生成kubelet的配置文件

cd /opt/k8s/kubeconfig
./kubeconfig.sh 192.168.204.171 /opt/k8s/k8s-cert/
 
ls

（4）把配置文件bootstrap.kubeconfig、kube-proxy.kubeconfig拷贝到node节点

cd /opt/k8s/kubeconfig
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@192.168.204.173:/opt/kubernetes/cfg/
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@192.168.204.175:/opt/kubernetes/cfg/

RBAC授权，将预设用户kubelet-bootatrap 与内置的ClusterRole system:node-bootatrapper 绑定到一起，使其能够发起CSR请求

kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap --clusterrole=system:node-bootstrapper --user=kubelet-bootstrap

（5）查看角色

kubectl get clusterroles | grep system:node-bootstrapper

查看已授权的角色

kubectl get clusterrolebinding

5.在 node01 节点上操作

（1）使用kubelet.sh脚本启动kubelet服务

cd /opt/
chmod +x kubelet.sh 
./kubelet.sh 192.168.204.173

（2）检查kubelet服务启动

ps aux | grep kubelet

此时还没有生成证书

ls /opt/kubernetes/ssl/

6.在 master01 节点上操作 

（1）检查到node1 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 csr

（2）通过CSR请求

kubectl certificate approve node-csr-Y4fiQXiK38SS0LtDOKASTyMKsqnFXA10IOlW0-baLrg

（3）再次查看CSR请求状态，Approved, Issued表示已授权CSR请求并签发证书

kubectl get csr

（4）查看群集节点状态，成功加入node1节点

kubectl get nodes

7.在 node01 节点上操作

（1）自动生成了证书和kubelet.kubeconfig 文件

ls /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig
 
ls /opt/kubernetes/ssl/

(2)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

(3) 使用proxy.sh脚本启动proxy服务

cd /opt/
chmod +x proxy.sh 
./proxy.sh 192.168.111.173
 
systemctl status kube-proxy.service

8.node02 节点部署（方法一）

(1) 在node1 节点上将kubelet.sh、 proxy.sh 文件拷贝到node2 节点

cd /opt/
scp kubelet.sh proxy.sh root@192.168.204.175:/opt/

(2)node02 节点部署

使用kubelet.sh脚本启动kubelet服务

cd /opt/
chmod +x kubelet.sh 
./kubelet.sh 192.168.204.175

(3) 在 master01 节点上操作

使用kubelet.sh脚本启动kubelet服务

kubectl get csr

通过CSR请求

kubectl certificate approve node-csr-Stux3Mk16W9oyKNn9QzVrrtz3N-B6LBtnL8_jLsbBzE 

再次查看CSR请求状态，Approved, Issued表示已授权CSR请求并签发证书

kubectl get csr

查看群集节点状态

kubectl get nodes

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

使用proxy.sh脚本启动proxy服务

cd /opt/
chmod +x proxy.sh 
./proxy.sh 192.168.204.175
 
systemctl status kube-proxy.service 

创建一个镜像并查看

kubectl create deployment nginx-test --image=nginx:1.14
 
kubectl get pod

查看容器详细信息

kubectl get pod -o wide  #查看容器详细信息

在node节点查看能否进入容器

docker ps -a
 
docker exec -it d14bcf3f8fb7

二、实验

由实验：二进制部署K8S单Master架构（一）继续进行

1.环境

表1 K8S环境

 2.部署 master 组件

（1）在 master01 节点上操作

（2）创建kubernetes工作目录

（3）创建用于生成CA证书、相关组件的证书和私钥的目录

 

（4）复制证书

controller-manager 和 kube-scheduler 设置为只调用当前机器的 apiserver, 使用127.0.0.1:8080 通信，因此不需要签发证书

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

上传kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz 到/opt/k8s/ 目录中，解压kubernetes 压缩包

复制master组件的关键命令文件到kubernetes.工作目录的bin子目录中

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

（5）开启 apiserver 服务

二进制文件、token、证书都准备好后，开启 apiserver 服务

查询端口

查看版本信息(必须保证apiserver启动正常，不然无法查询到server的版本信息)

（6）启动scheduler 服务

查看节点状态，目前controller-manager 节点还处于未健康的状态

（7）启动controller-manager服务

所有节点都健康

3.部署 Woker Node 组件

（1）在 master01 节点上操作

把kubelet、 kube-proxy拷贝到node 节点

（2）在 node01 节点上操作

上传node.zip 到/opt 目录中，解压node.zip 压缩包，获得kubelet.sh、proxy.sh

4.在master1节点上操作

（1）创建用于生成kubelet的配置文件的目录

（2）上传 kubeconfig.sh 文件到/opt/k8s/kubeconfig 目录中

（3）生成kubelet的配置文件

（4）把配置文件bootstrap.kubeconfig、kube-proxy.kubeconfig拷贝到node节点

RBAC授权，将预设用户kubelet-bootatrap 与内置的ClusterRole system:node-bootatrapper 绑定到一起，使其能够发起CSR请求

（5）查看角色

查看已授权的角色

5.在 node01 节点上操作

（1）使用kubelet.sh脚本启动kubelet服务

（2）检查kubelet服务启动

此时还没有生成证书

6.在 master01 节点上操作 

（1）检查到node1 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

（2）通过CSR请求

（3）再次查看CSR请求状态，Approved, Issued表示已授权CSR请求并签发证书

（4）查看群集节点状态，成功加入node1节点

7.在 node01 节点上操作

（1）自动生成了证书和kubelet.kubeconfig 文件

(2)加载ip_vs模块

(3) 使用proxy.sh脚本启动proxy服务

8.node02 节点部署（方法一）

(1) 在node1 节点上将kubelet.sh、 proxy.sh 文件拷贝到node2 节点

(2)node02 节点部署

使用kubelet.sh脚本启动kubelet服务

(3) 在 master01 节点上操作

使用kubelet.sh脚本启动kubelet服务

通过CSR请求

再次查看CSR请求状态，Approved, Issued表示已授权CSR请求并签发证书

查看群集节点状态

加载ip_vs模块

使用proxy.sh脚本启动proxy服务

创建一个镜像并查看

查看容器详细信息

在node节点查看能否进入容器

三、问题

1.复制证书到kubernetes.工作目录的ssl子目录报错

（1）报错

无法获取"apiserver*pem" 的文件状态(stat): 没有那个文件或目录

（2）原因分析

k8s-cert.sh 配置文件未删除注释

（3）解决方法

删除注释

修改前：

修改后：

成功

四、总结

k8s通过kube- apiserver这 个进程提供服务，该进程运行在单个master节点上。默认有两个端口6443和8080：

 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

 本地端口8080用于接收HTTP请求，非认证或授权的HTTP请求通过该端口访问APIServer