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【云原生Kubernetes系列第三篇】二进制部署单节点Kubernetes（k8s）v1.20
一、CA证书
CA证书中包含密钥对 CA证书可以对通信加密,同时标识身份的唯一性 .pem ：证书 .- 1
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1.1 制作官方颁发的证书：
① 、创建ca密钥（文件定义） ca-key.pem ② 、创建ca证书（文件定义） ca.pem- 1
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1.2 制作master端的证书（用于内部加密通讯，同时为了给与Client端颁发master签名的证书）
① 创建过程：需要以下几部 设置私钥 确保安全加密 .pem 私钥签名 确保身份真实 .csr 制作证书(需要CA官方颁发) cert.pem ② 创建私钥 ③ 私钥签名 ④ 使用ca证书与密钥证书签名- 1
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1.3 制作node端证书
① 由master端制作node端密钥 ② 对node端的证书进行签名 ③ 创建一个配置文件（区别于服务端，进行客户端验证） ④ 生成证书- 1
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二、K8S 二进制集群部署
k8s 默认有三种部署方式：Minikube 、kubeadm、 二进制- 1
常见的K8S按照部署方式：
●Minikube
Minikube是一个工具，可以在本地快速运行一个单节点微型K8S，仅用于学习、预览K8S的一些特性使用。 部署地址：https://kubernetes.io/docs/setup/minikube- 1
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●Kubeadmin
Kubeadmin也是一个工具，提供kubeadm init和kubeadm join，用于快速部署K8S集群，相对简单。 https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm- 1
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●二进制安装部署
生产首选，从官方下载发行版的二进制包，手动部署每个组件和自签TLS证书，组成K8S集群，新手推荐。 https://github.com/kubernetes/kubernetes/releases- 1
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2.1 K8S二进制部署
分为几个模块部署1、ETCD集群
2、FLANNEL网络
3、单master部署
4、node部署
5、多master部署2.2 实验环境
主机 IP地址 组件 k8s集群master01 192.168.10.27 kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler k8s集群node01 192.168.10.28 kubelet kube-proxy docker k8s集群node02 192.168.10.29 kubelet kube-proxy docker etcd集群节点1 192.168.10.27 etcd etcd集群节点2 192.168.10.28 etcd etcd集群节点3 192.168.10.29 etcd 
考虑到电脑性能，我将etcd部署在master和node节点上，并且我这边只搭建两个node节点2.3 操作系统初始化配置
#关闭防火墙 systemctl stop firewalld systemctl disable firewalld iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X #-X清除自定义的规则 #关闭selinux setenforce 0 sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config #关闭swap swapoff -a sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab #根据规划设置主机名 hostnamectl set-hostname master01 hostnamectl set-hostname node01 hostnamectl set-hostname node02 #在master添加hosts cat >> /etc/hosts << EOF 192.168.10.27 master01 192.168.10.28 node01 192.168.10.29 node02 EOF #调整内核参数 cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF #开启网桥模式，可将网桥的流量传递给iptables链 net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1 net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1 #关闭ipv6协议 net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1 net.ipv4.ip_forward=1 EOF sysctl --system #时间同步 yum install ntpdate -y ntpdate time.windows.com- 1
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2.4 部署 etcd 集群
etcd是Coreos团队于2013年6月发起的开源项目，它的目标是构建一个高可用的
分布式键值（key-value）数据库。etcd内部采用rart协议作为致性算法，etcd是go语言编写的。etcd作为服务发现系统，有以下的特点：- 简单：安装配置简单，而且提供了HTTPAPI进行交互，使用也很简单安全：支持SSL证书验证
- 快速：单实例支持每秒2k+读操作
- 可靠：采用raft算法，实现分布式系统数据的可用性和一致性
etcd 目前默认使用2379端口提供HTTPAPI服务，2380端口和peer通信（这两个端口已经被IANA（互联网数字分配机构）官方预留给etcd）。
即etcd默认使用
2379端口对外为客户端提供通讯，使用端口2380来进行服务器间内部通讯。etcd在生产环境中一般推荐集群方式部著。由于etcd的leader选举机制，要求至少为3台或以上的奇数台。
2.5 准备签发证书环境
CFSSL是CloudFlare公司开源的一款PKI/TLS工具。CFSSL包含一个命令行工具和一个用于签名、验证和捆绑TLS证书的HTTPAPI服务。使用Go语言编写。
CFSSIL使用配置文件生成证书，因此自签之前，需要生成它识别的json格式的配置文件，CFSSL提供了方便的命令行生成配置文件。
CFSSL用来为etcd提供TLS证书，它支持签三种类型的证书：
1.client 证书，服务端连接客户端时携带的证书，用于客户端验证服务端身份，如kube-apiserver 访问 etcd； 2.server证书，客户端连接服务端时携带的证书，用于服务端验证客户端身份，如etcd对外提供服务； 3.peer证书，相互之间连接时使用的证书，如etcd节点之间进行验证和通信。- 1
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这里为了方便全部都使用同一套证书认证，生产环境中一般不这样使用。
2.6 准备cfssl证书生成工具
在master01节点上操作linux下载两种方式： wget 源URL地址 [-o 指定路径] curl -L 源URL地址 -o 指定路径- 1
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#准备cfssl证书生成工具 wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssl wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssljson wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssl-certinfo #也可以下载好上传上去 chmod +x /usr/local/bin/cfssl*- 1
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cfssl：#证书签发的工具命令 cfssljson：#将cfss1生成的证书（json格式）变为文件承载式证书 cfssl-certinfo：#验证证书的信息 cfssl-certinfo-cert <证书名称> #查看证书的信息- 1
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2.7 生成Etcd证书
mkdir /opt/k8s cd /opt/k8s/ #上传 etcd-cert.sh 和 etcd.sh 到 /opt/k8s/ 目录中 chmod +x etcd-cert.sh etcd.sh #创建用于生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥的目录 mkdir /opt/k8s/etcd-cert mv etcd-cert.sh etcd-cert/ cd /opt/k8s/etcd-cert/ ./etcd-cert.sh #生成了CA证书、etcd服务器证书以及私钥- 1
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etcd-cert.sh文件解读#!/bin/bash #配置证书生成策略，让 CA 软件知道颁发有什么功能的证书，生成用来签发其他组件证书的根证书 #可以定义多个项目，指定功能、日期等 cat > ca-config.json <<EOF { "signing": { "default": { "expiry": "87600h" }, "profiles": { "www": { "expiry": "87600h", "usages": [ "signing", "key encipherment", "server auth", "client auth" ] } } } } EOF #ca-config.json：可以定义多个 profiles，分别指定不同的过期时间、使用场景等参数； #后续在签名证书时会使用某个 profile；此实例只有一个 www 模板。 #expiry：指定了证书的有效期，87600h 为10年，如果用默认值一年的话，证书到期后集群会立即宕掉 #signing：表示该证书可用于签名其它证书；生成的 ca.pem 证书中 CA=TRUE； #key encipherment：表示使用非对称密钥加密，如 RSA 加密； #server auth：表示client可以用该 CA 对 server 提供的证书进行验证； #client auth：表示server可以用该 CA 对 client 提供的证书进行验证； #注意标点符号，最后一个字段一般是没有逗号的。 #----------------------- #生成CA证书和私钥（根证书和私钥） #特别说明： cfssl和openssl有一些区别，openssl需要先生成私钥，然后用私钥生成请求文件，最后生成签名的证书和私钥等，但是cfssl可以直接得到请求文件。 cat > ca-csr.json <<EOF { "CN": "etcd", "key": { "algo": "rsa", "size": 2048 }, "names": [ { "C": "CN", "L": "Beijing", "ST": "Beijing" } ] } EOF #CN：Common Name，浏览器使用该字段验证网站或机构是否合法，一般写的是域名 #key：指定了加密算法，一般使用rsa（size：2048） #C：Country，国家 #ST：State，州，省 #L：Locality，地区,城市 #O: Organization Name，组织名称，公司名称 #OU: Organization Unit Name，组织单位名称，公司部门 cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca #生成的文件： #ca-key.pem：根证书私钥 #ca.pem：根证书 #ca.csr：根证书签发请求文件 #cfssl gencert -initca <CSRJSON>：使用 CSRJSON 文件生成生成新的证书和私钥。如果不添加管道符号，会直接把所有证书内容输出到屏幕。 #注意：CSRJSON 文件用的是相对路径，所以 cfssl 的时候需要 csr 文件的路径下执行，也可以指定为绝对路径。 #cfssljson 将 cfssl 生成的证书（json格式）变为文件承载式证书，-bare 用于命名生成的证书文件。 #----------------------- #生成 etcd 服务器证书和私钥 cat > server-csr.json <<EOF { "CN": "etcd", "hosts": [ "192.168.10.27", "192.168.10.28", "192.168.10.29" ], "key": { "algo": "rsa", "size": 2048 }, "names": [ { "C": "CN", "L": "BeiJing", "ST": "BeiJing" } ] } EOF #hosts：将所有 etcd 集群节点添加到 host 列表，需要指定所有 etcd 集群的节点 ip 或主机名不能使用网段，新增 etcd 服务器需要重新签发证书。 cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=www server-csr.json | cfssljson -bare server #生成的文件： #server.csr：服务器的证书请求文件 #server-key.pem：服务器的私钥 #server.pem：服务器的数字签名证书 #-config：引用证书生成策略文件 ca-config.json #-profile：指定证书生成策略文件中的的使用场景，比如 ca-config.json 中的 www- 1
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2.8 启动etcd服务
#上传 etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s 目录中，启动etcd服务 cd /opt/k8s/ tar zxvf etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz mkdir -p /opt/etcd/{cfg,bin,ssl} cd /opt/k8s/etcd-v3.4.9-linux-amd64/ #etcd相关的服务管理文件移动到bin目录下 mv etcd etcdctl /opt/etcd/bin/ #证书文件复制到ssl文件下 cp /opt/k8s/etcd-cert/*.pem /opt/etcd/ssl/ cd /opt/k8s/ ./etcd.sh etcd01 192.168.10.27 etcd02=https://192.168.10.28:2380,etcd03=https://192.168.10.29:2380- 1
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2.9 启动etcd服务
#上传 etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s 目录中，启动etcd服务 cd /opt/k8s/ tar zxvf etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz mkdir -p /opt/etcd/{cfg,bin,ssl} cd /opt/k8s/etcd-v3.4.9-linux-amd64/ #etcd相关的服务管理文件移动到bin目录下 mv etcd etcdctl /opt/etcd/bin/ #证书文件复制到ssl文件下 cp /opt/k8s/etcd-cert/*.pem /opt/etcd/ssl/ cd /opt/k8s/ ./etcd.sh etcd01 192.168.10.27 etcd02=https://192.168.10.28:2380,etcd03=https://192.168.10.29:2380- 1
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etcd.sh文件解读#!/bin/bash #创建etcd配置文件/opt/etcd/cfg/etcd ETCD_NAME=$1 ETCD_IP=$2 ETCD_CLUSTER=$3 WORK_DIR=/opt/etcd cat > $WORK_DIR/cfg/etcd <<EOF #[Member] ETCD_NAME="${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 #Member:成员配置 #ETCD_NAME：节点名称，集群中唯一。成员名字，集群中必须具备唯一性，如etcd01 #ETCD_DATA_DIR：数据目录。指定节点的数据存储目录，这些数据包括节点ID，集群ID，集群初始化配置，Snapshot文件，若未指定-wal-dir，还会存储WAL文件；如果不指定会用缺省目录 #ETCD_LISTEN_PEER_URLS：集群通信监听地址。用于监听其他member发送信息的地址。ip为全0代表监听本机所有接口 #ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS：客户端访问监听地址。用于监听etcd客户发送信息的地址。ip为全0代表监听本机所有接口 #Clustering：集群配置 #ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS：集群通告地址。其他member使用，其他member通过该地址与本member交互信息。一定要保证从其他member能可访问该地址。静态配置方式下，该参数的value一定要同时在--initial-cluster参数中存在 #ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS：客户端通告地址。etcd客户端使用，客户端通过该地址与本member交互信息。一定要保证从客户侧能可访问该地址 #ETCD_INITIAL_CLUSTER：集群节点地址。本member使用。描述集群中所有节点的信息，本member根据此信息去联系其他member #ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN：集群Token。用于区分不同集群。本地如有多个集群要设为不同 #ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE：加入集群的当前状态，new是新集群，existing表示加入已有集群。 #创建etcd.service服务管理文件 cat > /usr/lib/systemd/system/etcd.service <<EOF [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 \ --cert-file=${WORK_DIR}/ssl/server.pem \ --key-file=${WORK_DIR}/ssl/server-key.pem \ --trusted-ca-file=${WORK_DIR}/ssl/ca.pem \ --peer-cert-file=${WORK_DIR}/ssl/server.pem \ --peer-key-file=${WORK_DIR}/ssl/server-key.pem \ --peer-trusted-ca-file=${WORK_DIR}/ssl/ca.pem \ --logger=zap \ --enable-v2 Restart=on-failure LimitNOFILE=65536 [Install] WantedBy=multi-user.target EOF #--enable-v2：开启 etcd v2 API 接口。当前 flannel 版本不支持 etcd v3 通信 #--logger=zap：使用 zap 日志框架。zap.Logger 是go语言中相对日志库中性能最高的 #--peer开头的配置项用于指定集群内部TLS相关证书（peer 证书），这里全部都使用同一套证书认证 #不带--peer开头的的参数是指定 etcd 服务器TLS相关证书（server 证书），这里全部都使用同一套证书认证 systemctl daemon-reload systemctl enable etcd systemctl restart etcd- 1
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#复制配置文件到其他节点 scp -r /opt/etcd/ root@192.168.10.28:/opt/ scp -r /opt/etcd/ root@192.168.10.29:/opt/ scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.10.28:/usr/lib/systemd/system/ scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.10.29:/usr/lib/systemd/system/ #在 node01 节点上操作 vim /opt/etcd/cfg/etcd #[Member] ETCD_NAME="etcd02" #修改 ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd" ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.10.28:2380" #修改 ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.10.28:2379" #修改 #[Clustering] ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.10.28:2380" #修改 ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.10.28:2379" #修改 ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01 192.168.10.27 etcd02=https://192.168.10.28:2380,etcd03=https://192.168.10.29:2380" ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster" ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new" systemctl start etcd systemctl enable etcd systemctl status etcd #在node02 节点上操作 vim /opt/etcd/cfg/etcd #[Member] ETCD_NAME="etcd03" #修改 ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd" ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.10.29:2380" #修改 ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.10.29:2379" #修改 #[Clustering] ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.10.29:2380" #修改 ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.10.29:2379" #修改 ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01 192.168.10.27 etcd02=https://192.168.10.28:2380,etcd03=https://192.168.10.29:2380" ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster" ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new" systemctl start etcd systemctl enable etcd systemctl status etcd- 1
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2.10 检查群集状态
#检查etcd群集状态 #ETCDCTL_API=3表示v3版本的接口 cd /opt/etcd/ssl #可查看到哪个是leader ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints="https://192.168.10.27:2379,https://192.168.10.28:2379,https://192.168.10.29:2379" endpoint status --write-out=table ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints="https://192.168.10.27:2379,https://192.168.10.28:2379,https://192.168.10.29:2379" endpoint health --write-out=table #查看etcd集群成员列表 ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints="https://192.168.10.27:2379,https://192.168.10.28:2379,https://192.168.10.29:2379" --write-out=table member list- 1
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–cert-file：识别HTTPS端使用SSL证书文件 –key-file：使用此SSL密钥文件标识HTTPS客户端 –ca-file：使用此CA证书验证启用https的服务器的证书 –endpoints：集群中以逗号分隔的机器地址列表 cluster-health：检查etcd集群的运行状况- 1
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- 原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_59663288/article/details/126035694
