• [云原生案例2.4 ] Kubernetes的部署安装 【通过Kubeadm部署Kubernetes高可用集群】


    1. 基本架构及前置准备

    1.1 基本架构

    在这里插入图片描述

    1.2 前置准备

    Master01	192.168.67.100	
    Master02	192.168.67.101	
    Master03	192.168.67.102	
    
    Node01	192.168.67.103	
    Node02	192.168.67.104	
    
    Harbor	192.168.67.105
    
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    注意事项:
    - master节点cpu核心数要求大于2
    - 最新的版本不一定好,但相对于旧版本,核心功能稳定,但新增功能、接口相对不稳
    - 学会一个版本的 高可用部署,其他版本操作都差不多
    - 宿主机尽量升级到CentOS 7.9
    - 内核kernel升级到 4.19+ 这种稳定的内核
    - 部署k8s版本时,尽量找 1.xx.5 这种大于5的小版本(这种一般是比较稳定的版本)
    
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    2. 系统初始化操作 ---- 所有节点

    2.1 关闭防火墙、selinux和swap分区

    2.1.1 关闭防火墙和selinux

    #关闭防火墙
    systemctl disable firewalld --now
    
    #关闭selinux 
    setenforce 0
    sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
    
    iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X
    
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    2.1.2 关闭交换分区

    #交换分区必须要关闭。
    
    #K8s的各个组件和容器都需要足够的内存来运行,而Swap的使用可能导致性能下降,甚至是应用程序的奔溃。
    
    #关闭Swap可以确保集群的可预测性和稳定性,避免不必要的磁盘交换。
    
    swapoff -a						
    sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab		
    #永久关闭swap分区,&符号在sed命令中代表上次匹配的结果
    
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    2.2 修改主机名,添加域名映射

    2.2.1 修改主机名

    hostnamectl set-hostname master01
    hostnamectl set-hostname master02
    hostnamectl set-hostname master03
    hostnamectl set-hostname node01
    hostnamectl set-hostname node02
    
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    2.2.2 修改本地hosts文件

    vim /etc/hosts
    192.168.67.100 master01
    192.168.67.101 master02
    192.168.67.102 master03
    192.168.67.103 node01
    192.168.67.104 node02
    
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    2.3 内核升级

    wget http://193.49.22.109/elrepo/kernel/el7/x86_64/RPMS/kernel-ml-devel-4.19.12-1.el7.elrepo.x86_64.rpm -O /opt/kernel-ml-devel-4.19.12-1.el7.elrepo.x86_64.rpm
    
    wget http://193.49.22.109/elrepo/kernel/el7/x86_64/RPMS/kernel-ml-4.19.12-1.el7.elrepo.x86_64.rpm -O /opt/kernel-ml-4.19.12-1.el7.elrepo.x86_64.rpm
    
    cd /opt/
    yum localinstall -y kernel-ml*
    
    #更改内核启动方式
    grub2-set-default 0 && grub2-mkconfig -o /etc/grub2.cfg
    grubby --args="user_namespace.enable=1" --update-kernel="$(grubby --default-kernel)"
    grubby --default-kernel
    
    reboot
    
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    2.4 调整内核参数

    cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf <<EOF
    net.ipv4.ip_forward = 1
    net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
    net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
    fs.may_detach_mounts = 1
    vm.overcommit_memory=1
    vm.panic_on_oom=0
    fs.inotify.max_user_watches=89100
    fs.file-max=52706963
    fs.nr_open=52706963
    net.netfilter.nf_conntrack_max=2310720
    
    net.ipv4.tcp_keepalive_time = 600
    net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 3
    net.ipv4.tcp_keepalive_intvl =15
    net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 36000
    net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
    net.ipv4.tcp_max_orphans = 327680
    net.ipv4.tcp_orphan_retries = 3
    net.ipv4.tcp_syncookies = 1
    net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 16384
    net.ipv4.ip_conntrack_max = 65536
    net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 16384
    net.ipv4.tcp_timestamps = 0
    net.core.somaxconn = 16384
    EOF
    
    #生效参数
    sysctl --system  
    
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    2.5 所有节点实现Linux的资源限制

    vim /etc/security/limits.conf
    * soft nofile 65536
    * hard nofile 131072
    * soft nproc 65535
    * hard nproc 655350
    * soft memlock unlimited
    * hard memlock unlimited
    
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    2.6 加载ip_vs模块

    #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
    
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    2.7 时间同步

    #通过ntp
    yum -y install ntpdate
    
    ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime
    
    #修改时区
    echo 'Asia/Shanghai' >/etc/timezone
    
    #时间同步
    ntpdate time2.aliyun.com
    
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    systemctl enable --now crond
    
    crontab -e
    */30 * * * * /usr/sbin/ntpdate time2.aliyun.com
    
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    2.8 内核升级(可选项)

    wget http://193.49.22.109/elrepo/kernel/el7/x86_64/RPMS/kernel-ml-devel-4.19.12-1.el7.elrepo.x86_64.rpm -O /opt/kernel-ml-devel-4.19.12-1.el7.elrepo.x86_64.rpm
    wget http://193.49.22.109/elrepo/kernel/el7/x86_64/RPMS/kernel-ml-4.19.12-1.el7.elrepo.x86_64.rpm -O /opt/kernel-ml-4.19.12-1.el7.elrepo.x86_64.rpm
    
    cd /opt/
    yum localinstall -y kernel-ml*
    
    #更改内核启动方式
    grub2-set-default 0 && grub2-mkconfig -o /etc/grub2.cfg
    grubby --args="user_namespace.enable=1" --update-kernel="$(grubby --default-kernel)"
    grubby --default-kernel
    reboot
    
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    3. 部署Docker

    3.1 通过yum安装docker ---- 所有节点

    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.io
    
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    3.2 修改相关配置并启动docker

    配置镜像加速,修改默认Cgroupdriver,修改日志存储格式

    1. 使用Systemd管理的Cgroup来进行资源控制与管理,因为相对Cgroupfs而言,Systemd限制CPU、内存等资源更加简单和成熟稳定。

    2. 日志使用json-file格式类型存储,大小为100M,保存在/var/log/containers目录下,方便ELK等日志系统收集和管理日志

    cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
    {
      "registry-mirrors": ["https://k2anw3oh.mirror.aliyuncs.com"],
      "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
      "log-driver": "json-file",
      "log-opts": {
        "max-size": "500m", "max-file": "3"
      }
    }
    EOF
    
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    systemctl daemon-reload
    systemctl restart docker.service
    systemctl enable docker.service --now
    
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    docker info | grep "Cgroup Driver"
    
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    4. 部署Kurbernetes的相关工具

    4.1 安装kubeadm,kubelet和kubectl ---- 所有节点

    #定义kubernetes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
    
    #安装
    yum install -y kubelet-1.20.15 kubeadm-1.20.15 kubectl-1.20.15
    
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    #配置Kubelet使用阿里云的pause镜像
    cat > /etc/sysconfig/kubelet <<EOF
    KUBELET_EXTRA_ARGS="--cgroup-driver=systemd --pod-infra-container-image=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause-amd64:3.2"
    EOF
    
    #开机自启kubelet
    systemctl enable kubelet.service --now
    #K8S通过kubeadm安装出来以后都是以Pod方式存在,即底层是以容器方式运行,所以kubelet必须设置开机自启
    
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    5. 高可用组件安装、配置

    5.1 部署 Haproxy ---- 所有 master 节点

    #yum安装haproxy
    yum -y install haproxy
    
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    #修改配置文件
    cat > /etc/haproxy/haproxy.cfg << EOF
    global
        log         127.0.0.1 local0 info
        log         127.0.0.1 local1 warning
        chroot      /var/lib/haproxy
        pidfile     /var/run/haproxy.pid
        maxconn     4000
        user        haproxy
        group       haproxy
        daemon
        stats socket /var/lib/haproxy/stats
    
    defaults
        mode                    tcp
        log                     global
        option                  tcplog
        option                  dontlognull
        option                  redispatch
        retries                 3
        timeout queue           1m
        timeout connect         10s
        timeout client          1m
        timeout server          1m
        timeout check           10s
        maxconn                 3000
    
    frontend monitor-in
        bind *:33305
        mode http
        option httplog
        monitor-uri /monitor
    
    frontend k8s-master
        bind *:6444
        mode tcp
        option tcplog
        default_backend k8s-master
    
    backend k8s-master
        mode tcp
        option tcplog
        option tcp-check
        balance roundrobin
        server k8s-master1 192.168.67.100:6443  check inter 10000 fall 2 rise 2 weight 1
        server k8s-master2 192.168.67.101:6443  check inter 10000 fall 2 rise 2 weight 1
        server k8s-master3 192.168.67.102:6443  check inter 10000 fall 2 rise 2 weight 1
    EOF
    
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    5.2 部署Keepalived ---- 所有 master 节点

    yum -y install keepalived
    
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    cd /etc/keepalived/
    vim keepalived.conf
    ! Configuration File for keepalived
    global_defs {
        router_id LVS_HA1			#路由标识符,每个节点配置不同
    }
    
    vrrp_script chk_haproxy {
        script "/etc/keepalived/check_haproxy.sh"
        interval 2
        weight 2
    }
    
    vrrp_instance VI_1 {
        state MASTER				#本机实例状态,MASTER/BACKUP,备机配置文件中设置BACKUP
        interface ens33
        virtual_router_id 51
        priority 100				#本机初始权重,备机设置小于主机的值
        advert_int 1
        virtual_ipaddress {
            192.168.67.200          #设置VIP地址
        }
        track_script {
            chk_haproxy
        }
    }
    
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    5.3 编写状态监控脚本,启动haproxy和keepalived

    vim /etc/keepalived/check_haproxy.sh
    #!/bin/bash
    if ! killall -0 haproxy; then
        systemctl stop keepalived
    fi
    
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    systemctl enable --now haproxy
    systemctl enable --now keepalived
    
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    #观察VIP漂移情况
    ip a
    
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    6. 部署Kurbernetes集群

    6.1 设置集群初始化配置文件 ---- master01 节点

    #生成配置模板,包含默认的 Kubernetes 集群配置
    kubeadm config print init-defaults > /opt/kubeadm-config.yaml
    
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    cd /opt/
    #修改配置文件
    vim kubeadm-config.yaml
    ......
    11 localAPIEndpoint:
    12   advertiseAddress: 192.168.67.100		#指定当前master节点的IP地址
    13   bindPort: 6443
    
    21 apiServer:
    22   certSANs:								#在apiServer属性下面添加一个certsSANs的列表,添加所有master节点的IP地址和集群VIP地址
    23   - 192.168.67.200
    24   - 192.168.67.100
    25   - 192.168.67.101
    26   - 192.168.67.102
    
    30 clusterName: kubernetes
    31 controlPlaneEndpoint: "192.168.67.200:6444"		#指定集群VIP地址
    32 controllerManager: {}
    
    38 imageRepository: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers			#指定镜像下载地址
    39 kind: ClusterConfiguration
    40 kubernetesVersion: v1.20.15				#指定kubernetes版本号
    41 networking:
    42   dnsDomain: cluster.local
    43   podSubnet: "10.244.0.0/16"				#指定pod网段,10.244.0.0/16用于匹配flannel默认网段,指定service网段
    44   serviceSubnet: 10.96.0.0/16			#指定service网段
    45 scheduler: {}
    #末尾再添加以下内容
    --- 
    apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
    kind: KubeProxyConfiguration
    mode: ipvs									#把默认的kube-proxy调度方式改为ipvs模式
    
    
    #尽量手打不要拷贝
    
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    #更新集群初始化配置文件
    kubeadm config migrate --old-config kubeadm-config.yaml --new-config new.yaml
    
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    6.2 所有节点拉取镜像

    #查看初始化需要的镜像
    kubeadm config images list --kubernetes-version 1.25.4
    
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    #拷贝yaml配置文件给其他主机,通过配置文件进行拉取镜像
    for i in master02 master03 node01 node02; do scp /opt/new.yaml $i:/opt/; done
    
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    kubeadm config images pull --config /opt/new.yaml
    #进行拉取镜像
    
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    6.3 master01 节点进行初始化

    kubeadm init --config new.yaml --upload-certs | tee kubeadm-init.log
    #会初始化一个 Kubernetes 集群并生成相应的证书和密钥,并将相关信息保存在指定的配置文件中
    
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    #若初始化失败,进行的操作
    kubeadm reset -f
    ipvsadm --clear 
    rm -rf ~/.kube
    再次进行初始化
    
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    6.4 环境配置 ---- master01节点

    #配置 kubectl
    mkdir -p $HOME/.kube
    cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
    chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
    
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    #修改controller-manager和scheduler配置文件
    vim /etc/kubernetes/manifests/kube-scheduler.yaml 
    vim /etc/kubernetes/manifests/kube-controller-manager.yaml
    ......
        #- --port=0					#搜索port=0,把这一行注释掉
    
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    systemctl restart kubelet
    
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    6.5 部署网络插件flannel

    所有节点上传 flannel 镜像 flannel.tar 和网络插件 cni-plugins-linux-amd64-v1.3.0.tgz 到 /opt 目录

    cd /opt
    docker load < flannel.tar
    
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    mv /opt/cni /opt/cni_bak
    mkdir -p /opt/cni/bin
    tar zxvf cni-plugins-linux-amd64-v1.3.0.tgz -C /opt/cni/bin
    
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    #master节点上传 kube-flannel.yml 文件
    kubectl apply -f kube-flannel.yml 
    
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    6.6 所有节点加入集群

    6.6.1 master节点加入集群

    kubeadm join 192.168.67.200:6444 --token abcdef.0123456789abcdef \
        --discovery-token-ca-cert-hash sha256:0edd4bc85bc4ff92c543fe317cc09f072527daa9e35e328fd01a07af3bdd4ca1 \
        --control-plane --certificate-key e27514724dd576114513144779d7c23c0ebe5e1ae91d93528838afc4d1511ec6
    
    mkdir -p $HOME/.kube
    sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
    sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
    
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    6.6.1 node 节点加入集群

    kubeadm join 192.168.67.200:6444 --token abcdef.0123456789abcdef \
        --discovery-token-ca-cert-hash sha256:0edd4bc85bc4ff92c543fe317cc09f072527daa9e35e328fd01a07af3bdd4ca1
    
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    6.7 查看当前集群信息

    kubectl get nodes
    
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    kubectl get pod -n kube-system 
    #返回所有运行 kube-system 命名空间中的 pod 的列表,以及每个 pod 的状态、运行时间和 IP 地址等信息
    #kube-system 命名空间是用于存储 Kubernetes 系统组件和插件的命名空间
    #查看这些组件和插件的状态和健康信息
    
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