Kubernetes系列之一快速部署一套K8s集群（kubeadm方式）

      最近本人在重温云原生相关的技术，说到云原生，必然绕不开Kubernetes，今天想跟大家聊的就是大名顶顶的Kubernetes。相信很多朋友在学习和使用Kubernetes的过程遇到各式各样不同的问题。我将从一个初学者的角度来给大家讲解一下Kubernete从安装、到架构以及生产中的使用。

1、生产环境可部署Kubernetes集群的两种方式

目前生产部署Kubernetes集群主要有两种方式：

• kubeadm 

Kubeadm是一个K8s部署工具，提供kubeadm init和kubeadm join，用于快速部署Kubernetes集群。

• 二进制包

从github下载发行版的二进制包，手动部署每个组件，组成Kubernetes集群。

这里采用kubeadm搭建集群。

kubeadm工具功能：

• kubeadm init：初始化一个Master节点
• kubeadm join：将工作节点加入集群
• kubeadm upgrade：升级K8s版本
• kubeadm token：管理 kubeadm join 使用的令牌
• kubeadm reset：清空 kubeadm init 或者 kubeadm join 对主机所做的任何更改
• kubeadm version：打印 kubeadm 版本

kubeadm alpha：预览可用的新功能

2、准备环境

服务器要求：

• 建议最小硬件配置：2核CPU、2G内存、20G硬盘
• 服务器最好可以访问外网，会有从网上拉取镜像需求，如果服务器不能上网，需要提前下载对应镜像并导入节点

软件环境：

服务器规划：

架构图： 

 3、操作系统初始化配置【所有节点】

# 关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

# 关闭selinux
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config  # 永久
setenforce 0  # 临时

# 关闭swap
swapoff -a  # 临时
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab    # 永久

# 根据规划设置主机名
hostnamectl set-hostname <hostname>

# 在master添加hosts
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.1.71 k8s-master
192.168.1.72 k8s-node1
192.168.1.73 k8s-node2
EOF

# 将桥接的IPv4流量传递到iptables的链
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
vm.swappiness=0
net.ipv4.ip_forward = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-arptables=1
EOF

#加载br_netfilter模块，并查看
modprobe br_netfilter && lsmod | grep br_netfilter

sysctl --system  # 生效

4、安装Docker/kubeadm/kubelet【所有节点】 

4.1 安装Docker

wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
yum -y install docker-ce
systemctl enable docker && systemctl start docker

4.2 配置镜像下载加速器

cat > /etc/docker/daemon.json << EOF
{
  "registry-mirrors": ["https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"],
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"]
}
EOF

systemctl restart docker
docker info

4.3 安装cri-dockerd

Kubernetes v1.24移除docker-shim的支持，而Docker Engine默认又不支持CRI标准，因此二者默认无法再直接集成。为此，Mirantis和Docker联合创建了cri-dockerd项目，用于为Docker Engine提供一个能够支持到CRI规范的桥梁，从而能够让Docker作为Kubernetes容器引擎。

如图所示：

下载cri-docker

wget -c https://github.com/Mirantis/cri-dockerd/releases/download/v0.3.15/cri-dockerd-0.3.15.amd64.tgz

 解压cri-docker

tar -xvf cri-dockerd-0.3.15.amd64.tgz --strip-components=1 -C /usr/local/bin/

下载cri-docker service文件

wget -O /etc/systemd/system/cri-docker.service https://raw.githubusercontent.com/Mirantis/cri-dockerd/master/packaging/systemd/cri-docker.service 

wget -O /etc/systemd/system/cri-docker.socket https://raw.githubusercontent.com/Mirantis/cri-dockerd/master/packaging/systemd/cri-docker.socket

 指定依赖镜像地址：

vim /etc/systemd/system/cri-docker.service
ExecStart=/usr/local/bin/cri-dockerd --pod-infra-container-image=registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.9 --container-runtime-endpoint=unix:///var/run/cri-dockerd.sock --cri-dockerd-root-directory=/var/lib/dockershim --cri-dockerd-root-directory=/var/lib/docker

编辑cri-docker.server

vim /etc/systemd/system/cri-docker.socket
ListenStream=/var/run/cri-dockerd.sock

systemctl daemon-reload 
systemctl enable cri-docker && systemctl start cri-docker

4.4 添加阿里云YUM软件源

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

4.5 安装kubeadm，kubelet和kubectl

yum install -y kubelet-1.28.2 kubeadm-1.28.2 kubectl-1.28.2
systemctl enable kubelet

 5、部署Kubernetes Master

在192.168.1.71（Master）执行。

kubeadm init \
  --apiserver-advertise-address=192.168.1.71 \
  --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
  --kubernetes-version v1.28.2 \
  --service-cidr=10.96.0.0/12 \
  --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
--cri-socket=unix:///var/run/cri-dockerd.sock \
  --ignore-preflight-errors=all

• --apiserver-advertise-address 集群通告地址
• --image-repository 由于默认拉取镜像地址k8s.gcr.io国内无法访问，这里指定阿里云镜像仓库地址
• --kubernetes-version K8s版本，与上面安装的一致
• --service-cidr 集群内部虚拟网络，Pod统一访问入口
• --pod-network-cidr Pod网络，与下面部署的CNI网络组件yaml中保持一致
• --cri-socket 指定cri-dockerd接口，如果是containerd则使用--cri-socket unix:///run/containerd/containerd.sock

初始化完成后，最后会输出一个join命令，先记住，下面用。

拷贝kubectl使用的连接k8s认证文件到默认路径：

mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

查看工作节点：

kubectl get nodes
NAME               STATUS     ROLES            AGE   VERSION
k8s-master   NotReady   control-plane          20s   v1.28.2

加入Kubernetes Node

在192.168.1.72/73（Node）执行。

向集群添加新节点，执行在kubeadm init输出的kubeadm join命令并手动加上--cri-socket=unix:///var/run/cri-dockerd.sock：

kubeadm join 192.168.1.71:6443 --token cxoka7.sdqnph9vhwyc94xh \
	--discovery-token-ca-cert-hash sha256:a8e49f249b2b71c61dea230cd1674aa39093c050fe69bd61411368c74079b5d1  --cri-socket=unix:///var/run/cri-dockerd.sock

默认token有效期为24小时，当过期之后，该token就不可用了。这时就需要重新创建token，可以直接使用命令快捷生成：

kubeadm token create --print-join-command

6、部署容器网络（CNI）

Calico是一个纯三层的数据中心网络方案，是目前Kubernetes主流的网络方案。

下载YAML：

wget https://raw.githubusercontent.com/projectcalico/calico/v3.28.2/manifests/calico.yaml

下载完后还需要修改里面定义Pod网络（CALICO_IPV4POOL_CIDR），与前面kubeadm init的 --pod-network-cidr指定的一样。这一点在老版本需要修改文件，在新版本里面已经不需要了。

修改完后文件后，部署：

kubectl apply -f calico.yaml
kubectl get pods -n kube-system

等Calico Pod都Running，节点也会准备就绪。

注：以后所有yaml文件都只在Master节点执行。

安装目录：/etc/kubernetes/

组件配置文件目录：/etc/kubernetes/manifests/

参考资料：https://kubernetes.io/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/create-cluster-kubeadm/#pod-network

 7、部署 Dashboard

Dashboard是官方提供的一个UI，可用于基本管理K8s资源。

YAML下载地址：

https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.7.0/aio/deploy/recommended.yaml

 文件名是：kubernetes-dashboard.yaml

默认Dashboard只能集群内部访问，修改Service为NodePort类型，暴露到外部： 

vi recommended.yaml
...
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  ports:
    - port: 443
      targetPort: 8443
      nodePort: 30001
  selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  type: NodePort
...

kubectl apply -f recommended.yaml
kubectl get pods -n kubernetes-dashboard

 访问地址：https://NodeIP:30001

创建service account并绑定默认cluster-admin管理员集群角色： 

# 创建用户
kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kubernetes-dashboard
# 用户授权
kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kubernetes-dashboard:dashboard-admin
# 获取用户Token
kubectl create token dashboard-admin -n kubernetes-dashboard

 使用输出的token登录Dashboard。 

       以上是我本人一步一个脚印实战下来总结的基于kubeadm方式快速部署一套Kubernetes集群的步骤，如有不对的地方，还请大家多批评指正！