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kubeadm安装高可用k8s集群
kubeadm安装高可用k8s集群
高可用集群规划图
主机规划
角色 IP地址 操作系统 配置 主机名称 Master1 192.168.18.100 CentOS7.x，基础设施服务器 2核CPU，3G内存，50G硬盘 k8s-master01 Master2 192.168.18.101 CentOS7.x，基础设施服务器 2核CPU，3G内存，50G硬盘 k8s-master02 Master3 192.168.18.102 CentOS7.x，基础设施服务器 2核CPU，3G内存，50G硬盘 k8s-master03 Node1 192.168.18.103 CentOS7.x，基础设施服务器 2核CPU，3G内存，50G硬盘 k8s-node01 Node1 192.168.18.104 CentOS7.x，基础设施服务器 2核CPU，3G内存，50G硬盘 k8s-node02
环境搭建
前言
● 本次搭建的环境需要五台CentOS服务器（三主二从），然后在每台服务器中分别安装Docker、kubeadm和kubectl以及kubelet。
没有特殊说明，就是所有机器都需要执行。
环境初始化
- 检查操作系统的版本（要求操作系统的版本至少在7.5以上）：
cat /etc/redhat-release- 1
关闭防火墙并禁止防火墙开机启动
- 关闭防火墙：
systemctl stop firewalld- 1
- 禁止防火墙开机启动：
systemctl disable firewalld- 1
设置主机名
- 设置主机名：
hostnamectl set-hostname- 1
- 设置192.168.18.100的主机名：
hostnamectl set-hostname k8s-master01- 1
- 设置192.168.18.101的主机名：
hostnamectl set-hostname k8s-master02- 1
- 设置192.168.18.102的主机名：
hostnamectl set-hostname k8s-master03- 1
- 设置192.168.18.104的主机名：
hostnamectl set-hostname k8s-node02- 1
主机名解析
- 为了方便后面集群节点间的直接调用，需要配置一下主机名解析，企业中推荐使用内部的DNS服务器。
cat >> /etc/hosts << EOF 192.168.18.100 k8s-master01 192.168.18.101 k8s-master02 192.168.18.102 k8s-master03 192.168.18.103 k8s-node01 192.168.18.104 k8s-node02 192.168.18.110 k8s-master-lb # VIP（虚拟IP）用于LoadBalance，如果不是高可用集群，该IP可以是k8s-master01的IP EOF- 1
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时间同步
- kubernetes要求集群中的节点时间必须精确一致，所以在每个节点上添加时间同步：
yum install ntpdate -y- 1
ntpdate time.windows.com- 1
关闭selinux
- 查看selinux是否开启：
getenforce- 1
- 永久关闭selinux，需要重启：
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config- 1
- 临时关闭selinux，重启之后，无效：
setenforce 0- 1
关闭swap分区
- 永久关闭swap分区，需要重启：
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab- 1
- 临时关闭swap分区，重启之后，无效：：
swapoff -a- 1
将桥接的IPv4流量传递到iptables的链
- 在每个节点上将桥接的IPv4流量传递到iptables的链：
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1 net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1 net.ipv4.ip_forward = 1 vm.swappiness = 0 EOF- 1
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# 加载br_netfilter模块 modprobe br_netfilter- 1
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# 查看是否加载 lsmod | grep br_netfilter- 1
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# 生效 sysctl --system- 1
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开启ipvs
● 在kubernetes中service有两种代理模型，一种是基于iptables，另一种是基于ipvs的。ipvs的性能要高于iptables的，但是如果要使用它，需要手动载入ipvs模块。
● 在每个节点安装ipset和ipvsadm：
yum -y install ipset ipvsadm- 1
● 在所有节点执行如下脚本：
cat > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules <#!/bin/bash modprobe -- ip_vs modprobe -- ip_vs_rr modprobe -- ip_vs_wrr modprobe -- ip_vs_sh modprobe -- nf_conntrack_ipv4 EOF - 1
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● 授权、运行、检查是否加载：
chmod 755 /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4- 1
● 检查是否加载：
lsmod | grep -e ipvs -e nf_conntrack_ipv4- 1
所有节点配置limit
- 临时生效：
ulimit -SHn 65536- 1
- 永久生效：
vim /etc/security/limits.conf- 1
# 末尾追加如下的内容 * soft nofile 65536 * hard nofile 65536 * soft nproc 4096 * hard nproc 4096 * soft memlock unlimited * soft memlock unlimited- 1
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在k8s-master01节点设置免密钥登录到其他节点
- 在k8s-master01节点生成配置文件和整数，并传输到其他节点上。
# 遇到输入，直接Enter即可 ssh-keygen -t rsa- 1
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for i in k8s-master01 k8s-master02 k8s-master03 k8s-node01 k8s-node02;do ssh-copy-id -i .ssh/id_rsa.pub $i;done- 1
所有节点升级系统并重启
- 所有节点升级系统并重启，此处没有升级内核：
yum -y --exclude=kernel* update && reboot- 1
内核配置
查看默认的内核
- 查看默认的内核：
uname -r- 1
升级内核配置
● CentOS7需要升级内核到4.18+。
● 在 CentOS 7 上启用 ELRepo 仓库：
rpm --import https://www.elrepo.org/RPM-GPG-KEY-elrepo.org- 1
rpm -Uvh http://www.elrepo.org/elrepo-release-7.0-2.el7.elrepo.noarch.rpm- 1
仓库启用后，你可以使用下面的命令列出可用的内核相关包：
yum --disablerepo="*" --enablerepo="elrepo-kernel" list available- 1
安装最新的主线稳定内核：
yum -y --enablerepo=elrepo-kernel install kernel-ml- 1
设置 GRUB 默认的内核版本：
vim /etc/default/grub- 1
# 修改部分， GRUB 初始化页面的第一个内核将作为默认内核 GRUB_DEFAULT=0- 1
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# 重新创建内核配置 grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg- 1
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重启机器应用最新内核：
reboot- 1
查看最新内核版本：
uname -sr- 1
每个节点安装Docker、kubeadm、kubelete和kubectl
安装Docker
wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo- 1
yum -y install docker-ce-20.10.2- 1
systemctl enable docker && systemctl start docker- 1
docker version- 1
设置Docker镜像加速器：
sudo mkdir -p /etc/docker- 1
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF' { "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"], "registry-mirrors": ["https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"], "live-restore": true, "log-driver":"json-file", "log-opts": {"max-size":"500m", "max-file":"3"} } EOF- 1
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sudo systemctl daemon-reload- 1
sudo systemctl restart docker- 1
添加阿里云的YUM软件源
由于kubernetes的镜像源在国外，非常慢，这里切换成国内的阿里云镜像源：
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- 1
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安装kubeadm、kubelet和kubectl
查看kubeadm的版本：
yum list kubeadm.x86_64 --showduplicates | sort -r- 1
由于版本更新频繁，这里指定版本号部署：
yum install -y kubelet-1.20.2 kubeadm-1.20.2 kubectl-1.20.2- 1
为了实现Docker使用的cgroup drvier和kubelet使用的cgroup drver一致，建议修改"/etc/sysconfig/kubelet"文件的内容：
vim /etc/sysconfig/kubelet- 1
# 修改 KUBELET_EXTRA_ARGS="--cgroup-driver=systemd" KUBE_PROXY_MODE="ipvs"- 1
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所有的节点设置为开机自启动即可，由于没有生成配置文件，集群初始化后会自动启动：
systemctl enable kubelet- 1
高可用组件安装
注意：如果不是高可用集群，haproxy和keepalived无需安装。
- k8s-master01、k8s-master02、k8s-master03节点通过yum安装HAProxy和keepAlived。
yum -y install keepalived haproxy- 1
- k8s-master01、k8s-master02、k8s-master03节点配置HAProxy：
mkdir -pv /etc/haproxy- 1
vim /etc/haproxy/haproxy.cfg- 1
global maxconn 2000 ulimit-n 16384 log 127.0.0.1 local0 err stats timeout 30s defaults log global mode http option httplog timeout connect 5000 timeout client 50000 timeout server 50000 timeout http-request 15s timeout http-keep-alive 15s frontend monitor-in bind *:33305 mode http option httplog monitor-uri /monitor listen stats bind *:8006 mode http stats enable stats hide-version stats uri /stats stats refresh 30s stats realm Haproxy\ Statistics stats auth admin:admin frontend k8s-master bind 0.0.0.0:16443 bind 127.0.0.1:16443 mode tcp option tcplog tcp-request inspect-delay 5s default_backend k8s-master backend k8s-master mode tcp option tcplog option tcp-check balance roundrobin default-server inter 10s downinter 5s rise 2 fall 2 slowstart 60s maxconn 250 maxqueue 256 weight 100 # 下面的配置根据实际情况修改 server k8s-master01 192.168.18.100:6443 check server k8s-master02 192.168.18.101:6443 check server k8s-master03 192.168.18.102:6443 check- 1
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k8s-master01配置Keepalived：
vim /etc/keepalived/keepalived.conf- 1
! Configuration File for keepalived global_defs { ## 标识本节点的字条串，通常为 hostname router_id k8s-master01 script_user root enable_script_security } ## 检测脚本 ## keepalived 会定时执行脚本并对脚本执行的结果进行分析，动态调整 vrrp_instance 的优先级。如果脚本执行结果为 0，并且 weight 配置的值大于 0，则优先级相应的增加。如果脚本执行结果非 0，并且 weight配置的值小于 0，则优先级相应的减少。其他情况，维持原本配置的优先级，即配置文件中 priority 对应的值。 vrrp_script chk_apiserver { script "/etc/keepalived/check_apiserver.sh" # 每2秒检查一次 interval 2 # 一旦脚本执行成功，权重减少5 weight -5 fall 3 rise 2 } ## 定义虚拟路由，VI_1 为虚拟路由的标示符，自己定义名称 vrrp_instance VI_1 { ## 主节点为 MASTER，对应的备份节点为 BACKUP state MASTER ## 绑定虚拟 IP 的网络接口，与本机 IP 地址所在的网络接口相同 interface ens33 # 主机的IP地址 mcast_src_ip 192.168.18.100 # 虚拟路由id virtual_router_id 100 ## 节点优先级，值范围 0-254，MASTER 要比 BACKUP 高 priority 100 ## 优先级高的设置 nopreempt 解决异常恢复后再次抢占的问题 nopreempt ## 组播信息发送间隔，所有节点设置必须一样，默认 1s advert_int 2 ## 设置验证信息，所有节点必须一致 authentication { auth_type PASS auth_pass K8SHA_KA_AUTH } ## 虚拟 IP 池, 所有节点设置必须一样 virtual_ipaddress { ## 虚拟 ip，可以定义多个 192.168.18.110 } track_script { chk_apiserver } }- 1
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k8s-master02配置Keepalived：
vim /etc/keepalived/keepalived.conf- 1
! Configuration File for keepalived global_defs { router_id k8s-master02 script_user root enable_script_security } vrrp_script chk_apiserver { script "/etc/keepalived/check_apiserver.sh" interval 2 weight -5 fall 3 rise 2 } vrrp_instance VI_1 { state BACKUP interface ens33 mcast_src_ip 192.168.18.101 virtual_router_id 101 priority 99 advert_int 2 authentication { auth_type PASS auth_pass K8SHA_KA_AUTH } virtual_ipaddress { 192.168.18.110 } track_script { chk_apiserver } }- 1
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k8s-master02配置Keepalived：
vim /etc/keepalived/keepalived.conf- 1
! Configuration File for keepalived global_defs { router_id k8s-master03 script_user root enable_script_security } vrrp_script chk_apiserver { script "/etc/keepalived/check_apiserver.sh" interval 2 weight -5 fall 3 rise 2 } vrrp_instance VI_1 { state BACKUP interface ens33 mcast_src_ip 192.168.18.102 virtual_router_id 102 priority 98 advert_int 2 authentication { auth_type PASS auth_pass K8SHA_KA_AUTH } virtual_ipaddress { 192.168.18.110 } track_script { chk_apiserver } }- 1
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在k8s-master01、k8s-master02、k8s-master03上新建监控脚本，并设置权限：
vim /etc/keepalived/check_apiserver.sh- 1
#!/bin/bash err=0 for k in $(seq 1 5) do check_code=$(pgrep kube-apiserver) if [[ $check_code == "" ]]; then err=$(expr $err + 1) sleep 5 continue else err=0 break fi done if [[ $err != "0" ]]; then echo "systemctl stop keepalived" /usr/bin/systemctl stop keepalived exit 1 else exit 0 fi- 1
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chmod +x /etc/keepalived/check_apiserver.sh- 1
在k8s-master01、k8s-master02、k8s-master03上启动haproxy和keepalived：
systemctl daemon-reload- 1
systemctl enable --now haproxy- 1
systemctl enable --now keepalived- 1
测试VIP（虚拟IP）：
ping 192.168.18.110 -c 4- 1
部署k8s的Master节点
yaml配置文件的方式部署k8s的Master节点
在k8s-master01创建kubeadm-config.yaml，内容如下：
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2 bootstrapTokens: - groups: - system:bootstrappers:kubeadm:default-node-token token: abcdef.0123456789abcdef ttl: 24h0m0s usages: - signing - authentication kind: InitConfiguration localAPIEndpoint: advertiseAddress: 192.168.18.100 # 本机IP bindPort: 6443 nodeRegistration: criSocket: /var/run/dockershim.sock name: k8s-master01 # 本主机名 taints: - effect: NoSchedule key: node-role.kubernetes.io/master --- apiServer: timeoutForControlPlane: 4m0s apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2 certificatesDir: /etc/kubernetes/pki clusterName: kubernetes controlPlaneEndpoint: "192.168.18.110:16443" # 虚拟IP和haproxy端口 controllerManager: {} dns: type: CoreDNS etcd: local: dataDir: /var/lib/etcd imageRepository: registry.aliyuncs.com/google_containers # 镜像仓库源 kind: ClusterConfiguration kubernetesVersion: v1.20.2 # k8s版本 networking: dnsDomain: cluster.local podSubnet: "10.244.0.0/16" serviceSubnet: "10.96.0.0/12" scheduler: {} --- apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1 kind: KubeProxyConfiguration featureGates: SupportIPVSProxyMode: true mode: ipvs- 1
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可以使用如下的命令更新kubeadm-config.yaml文件，需要将k8s设置到对应的版本：
kubeadm config migrate --old-config kubeadm-config.yaml --new-config "new.yaml"- 1
将new.yaml文件复制到所有的master节点
scp new.yaml k8s-master02:/root/new.yaml- 1
scp new.yaml k8s-master03:/root/new.yaml- 1
所有的master节点提前下载镜像，可以节省初始化时间：
kubeadm config images pull --config /root/new.yaml- 1
k8s-master01节点初始化后，会在/etc/kubernetes目录下生成对应的证书和配置文件，之后其他的Master节点加入到k8s-master01节点即可。
kubeadm init --config /root/new.yaml --upload-certs- 1
如果初始化失败，重置后再次初始化，命令如下：kubeadm reset -f;ipvsadm --clear;rm -rf ~/.kube- 1
初始化成功后，会产生token值，用于其他节点加入时使用，
Your Kubernetes control-plane has initialized successfully! To start using your cluster, you need to run the following as a regular user: mkdir -p $HOME/.kube sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config Alternatively, if you are the root user, you can run: export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf You should now deploy a pod network to the cluster. Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at: https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/ You can now join any number of the control-plane node running the following command on each as root: kubeadm join 192.168.18.110:16443 --token abcdef.0123456789abcdef \ --discovery-token-ca-cert-hash sha256:505e373bae6123fc3e27e778c5fedbccbf0f91a51efdcc11b32c4573605b8e71 \ --control-plane --certificate-key 70aef5f76111a5824085c644b3f34cf830efad00c1b16b878701166bf069664e Please note that the certificate-key gives access to cluster sensitive data, keep it secret! As a safeguard, uploaded-certs will be deleted in two hours; If necessary, you can use "kubeadm init phase upload-certs --upload-certs" to reload certs afterward. Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root: kubeadm join 192.168.18.110:16443 --token abcdef.0123456789abcdef \ --discovery-token-ca-cert-hash sha256:505e373bae6123fc3e27e778c5fedbccbf0f91a51efdcc11b32c4573605b8e71- 1
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● k8s-master01节点配置环境变量，用于访问kubernetes集群：
○ 如果是root用户：
cat > /root/.bashrc <- 1
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source ~/.bash_profile- 1
○ 如果是普通用户：
mkdir -p $HOME/.kube sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config- 1
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k8s-master01中查看节点的状态：
kubectl get nodes- 1
采用初始化安装方式，所有的系统组件均以容器的方式运行并且在kube-system命名空间内，此时可以在k8s-master01节点查看Pod的状态：
kubectl get pod -n kube-system -o wide- 1
命令行的方式部署k8s的Master节点
- 在k8s-master01、k8s-master02以及k8s-master03节点输入如下的命令：
kubeadm config images pull --kubernetes-version=v1.20.2 --image-repository=registry.aliyuncs.com/google_containers- 1
在k8s-master01节点输入如下的命令：
kubeadm init \ --apiserver-advertise-address=192.168.18.100 \ --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \ --control-plane-endpoint=192.168.18.110:16443 \ --kubernetes-version v1.20.2 \ --service-cidr=10.96.0.0/12 \ --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \ --upload-certs- 1
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高可用Master
将k8s-master02节点加入到集群中：
kubeadm join 192.168.18.110:16443 --token abcdef.0123456789abcdef \ --discovery-token-ca-cert-hash sha256:505e373bae6123fc3e27e778c5fedbccbf0f91a51efdcc11b32c4573605b8e71 \ --control-plane --certificate-key 70aef5f76111a5824085c644b3f34cf830efad00c1b16b878701166bf069664e- 1
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# 防止不能在此节点中不能使用kubectl命令 mkdir -p $HOME/.kube sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config- 1
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- 将k8s-master03节点加入到集群中：
kubeadm join 192.168.18.110:16443 --token abcdef.0123456789abcdef \ --discovery-token-ca-cert-hash sha256:505e373bae6123fc3e27e778c5fedbccbf0f91a51efdcc11b32c4573605b8e71 \ --control-plane --certificate-key 70aef5f76111a5824085c644b3f34cf830efad00c1b16b878701166bf069664e- 1
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# 防止不能在此节点中不能使用kubectl命令 mkdir -p $HOME/.kube sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config- 1
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- 如果token过期了，需要生成新的token（在k8s-master01节点）：
kubeadm token create --print-join-command- 1
- Master节点如果要加入到集群中，需要生成–certificate-key（在k8s-master01节点）：
kubeadm init phase upload-certs --upload-certs- 1
- 然后将其他Master节点加入到集群中：
# 需要做对应的修改 kubeadm join 192.168.18.110:16443 --token abcdef.0123456789abcdef \ --discovery-token-ca-cert-hash sha256:505e373bae6123fc3e27e778c5fedbccbf0f91a51efdcc11b32c4573605b8e71 \ --control-plane --certificate-key 70aef5f76111a5824085c644b3f34cf830efad00c1b16b878701166bf069664e- 1
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Node 节点的配置
- 将k8s-node1加入到集群中：
kubeadm join 192.168.18.110:16443 --token abcdef.0123456789abcdef \ --discovery-token-ca-cert-hash sha256:505e373bae6123fc3e27e778c5fedbccbf0f91a51efdcc11b32c4573605b8e71- 1
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- 将k8s-node2加入到集群中：
kubeadm join 192.168.18.110:16443 --token abcdef.0123456789abcdef \ --discovery-token-ca-cert-hash sha256:505e373bae6123fc3e27e778c5fedbccbf0f91a51efdcc11b32c4573605b8e71- 1
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部署CNI网络插件
- 根据提示，在Master节点上使用kubectl工具查看节点状态：
kubectl get node- 1
- kubernetes支持多种网络插件，比如flannel、calico、canal等，任选一种即可，本次选择flannel。
- 在所有Master节点上获取flannel配置文件
wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml- 1
- 在所有Master节点使用配置文件启动flannel：
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml- 1
- 在所有Master节点查看部署CNI网络插件进度：
kubectl get pods -n kube-system- 1
- 在所有Master节点再次使用kubectl工具查看节点状态：
kubectl get nodes- 1
- 在所有Master节点查看集群健康状况：
kubectl get cs- 1
- 发现集群不健康，那么需要注释掉etc/kubernetes/manifests下的kube-controller-manager.yaml和kube-scheduler.yaml的–port=0：
vim /etc/kubernetes/manifests/kube-controller-manager.yaml- 1
spec: containers: - command: - kube-controller-manager - --allocate-node-cidrs=true - --authentication-kubeconfig=/etc/kubernetes/controller-manager.conf - --authorization-kubeconfig=/etc/kubernetes/controller-manager.conf - --bind-address=127.0.0.1 - --client-ca-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt - --cluster-cidr=10.244.0.0/16 - --cluster-name=kubernetes - --cluster-signing-cert-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt - --cluster-signing-key-file=/etc/kubernetes/pki/ca.key - --controllers=*,bootstrapsigner,tokencleaner - --kubeconfig=/etc/kubernetes/controller-manager.conf - --leader-elect=true # 修改部分 # - --port=0 - --requestheader-client-ca-file=/etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt - --root-ca-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt - --service-account-private-key-file=/etc/kubernetes/pki/sa.key - --service-cluster-ip-range=10.96.0.0/12 - --use-service-account-credentials=true- 1
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vim /etc/kubernetes/manifests/kube-scheduler.yaml- 1
spec: containers: - command: - kube-scheduler - --authentication-kubeconfig=/etc/kubernetes/scheduler.conf - --authorization-kubeconfig=/etc/kubernetes/scheduler.conf - --bind-address=127.0.0.1 - --kubeconfig=/etc/kubernetes/scheduler.conf - --leader-elect=true # 修改部分 # - --port=0- 1
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- 在所有Master节点再次查看集群健康状况：
kubectl get cs- 1
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