etcd集群在企业里是单独的服务器,因为博主机器能力有限,所以做到了k8s集群中
关闭防火墙
关闭selinux
关闭swap
根据规划设置主机名
在master添加hosts
调整内核参数
时间同步
所有 node 节点部署docker引擎
添加自己的加速器
etcd是一个高可用的分布式键值(key-value)数据库。etcd内部采用raft协议作为一致性算法,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HTTP API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HTTP API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2380端口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署。由于etcd 的leader选举机制,要求至少为3台或以上的奇数台。
准备签发证书环境(安全认证)
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 HTTP API 服务。使用Go语言编写。
CFSSL 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。
这里全部都使用同一套证书认证。
在 master01 节点上操作(192.168.44.10)
准备cfssl证书生成工具
生成Etcd证书
上传 etcd-cert.sh 和 etcd.sh 到 /opt/k8s/ 目录中
配置文件说明(etcd-cert.sh):
创建用于生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥的目录
上传 etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s 目录中,启动etcd服务
创建用于存放 etcd 配置文件,命令文件,证书的目录
etcd.sh脚本
把etcd相关证书文件、命令文件和服务管理文件全部拷贝到另外两个etcd集群节点
启动etcd服务
启动etcd服务
检查 etcd 集群中各个成员节点的健康状态
检查 etcd 集群中各个成员节点的状态
查看etcd集群成员列表
在 master01 节点上操作
上传 master.zip 和 k8s-cert.sh 到 /opt/k8s 目录中,解压 master.zip 压缩包
创建kubernetes工作目录
创建用于生成CA证书、相关组件的证书和私钥的目录
k8s-cert.sh脚本(IP后面的注释要删掉)
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
下载地址:https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/release-1.20/CHANGELOG/CHANGELOG-1.20.md
注:打开链接你会发现里面有很多包,下载一个server包就够了,包含了Master和Worker Node二进制文件。
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
用于在 kubelet(运行在集群中每个节点上的组件)加入集群时进行身份认证
二进制文件、token、证书都准备好后,开启 apiserver 服务
apiserver.sh脚本
检查进程是否启动成功
启动 scheduler 服务
scheduler.sh脚本
启动 controller-manager 服务
controller-manager.sh脚本
生成kubectl连接集群的kubeconfig文件
admin.sh脚本(同样注意路径和IP)
通过kubectl工具查看当前集群组件状态
查看版本信息
在所有 node 节点上操作(192.168.44.10,192.168.44.40)
创建kubernetes工作目录
上传 node.zip 到 /opt 目录中,解压 node.zip 压缩包,获得kubelet.sh、proxy.sh
kubelet.sh脚本
proxy.sh脚本
在 master01 节点上操作(192.168.44.80)
把 kubelet、kube-proxy 拷贝到 node 节点
上传kubeconfig.sh文件到/opt/k8s/kubeconfig目录中,生成kubelet初次加入集群引导kubeconfig文件和kube-proxy.kubeconfig文件
kubeconfig 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。
kubeconfig.sh脚本
把配置文件 bootstrap.kubeconfig、kube-proxy.kubeconfig 拷贝到 node 节点
RBAC授权,使用户 kubelet-bootstrap 能够有权限发起 CSR 请求证书
若执行失败,可先给kubectl绑定默认cluster-admin管理员集群角色,授权集群操作权限(不一定需要这步)
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。
在 node 节点上操作(192.168.44.10,192.168.44.40)
启动 kubelet 服务
在 master01 节点上操作,通过 CSR 请求(192.168.44.80)
检查到 node01 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
通过 CSR 请求
Approved,Issued 表示已授权 CSR 请求并签发证书
查看节点,由于网络插件还没有部署,节点会没有准备就绪 NotReady
在 node 节点上操作(192.168.44.10,192.168.44.40)
加载 ip_vs 模块
启动proxy服务
●Pod 内容器与容器之间的通信
在同一个 Pod 内的容器(Pod 内的容器是不会跨宿主机的)共享同一个网络命名空间,相当于它们在同一台机器上一样,可以用 localhost 地址访问彼此的端口。
●同一个 Node 内 Pod 之间的通信
每个 Pod 都有一个真实的全局 IP 地址,同一个 Node 内的不同 Pod 之间可以直接采用对方 Pod 的 IP 地址进行通信,Pod1 与 Pod2 都是通过 Veth 连接到同一个 docker0/cni0 网桥,网段相同,所以它们之间可以直接通信。
●不同 Node 上 Pod 之间的通信
Pod 地址与 docker0 在同一网段,docker0 网段与宿主机网卡是两个不同的网段,且不同 Node 之间的通信只能通过宿主机的物理网卡进行。
要想实现不同 Node 上 Pod 之间的通信,就必须想办法通过主机的物理网卡 IP 地址进行寻址和通信。因此要满足两个条件:Pod 的 IP 不能冲突;将 Pod 的 IP 和所在的 Node 的 IP 关联起来,通过这个关联让不同 Node 上 Pod 之间直接通过内网 IP 地址通信。
Overlay Network:
叠加网络,在二层或者三层基础网络上叠加的一种虚拟网络技术模式,该网络中的主机通过虚拟链路隧道连接起来。
通过Overlay技术(可以理解成隧道技术),在原始报文外再包一层四层协议(UDP协议),通过主机网络进行路由转发。这种方式性能有一定损耗,主要体现在对原始报文的修改。目前Overlay主要采用VXLAN。
VXLAN:
将源数据包封装到UDP中,并使用基础网络的IP/MAC作为外层报文头进行封装,然后在以太网上传输,到达目的地后由隧道端点解封装并将数据发送给目标地址。
Flannel:
Flannel 的功能是让集群中的不同节点主机创建的 Docker 容器都具有全集群唯一的虚拟 IP 地址。
Flannel 是 Overlay 网络的一种,也是将 TCP 源数据包封装在另一种网络包里面进行路由转发和通信,目前支持 UDP、VXLAN、Host-gw 3种数据转发方式。
#Flannel UDP 模式的工作原理:
数据从主机 A 上 Pod 的源容器中发出后,经由所在主机的 docker0/cni0 网络接口转发到 flannel0 接口,flanneld 服务监听在 flannel0 虚拟网卡的另外一端。
Flannel 通过 Etcd 服务维护了一张节点间的路由表。源主机 A 的 flanneld 服务将原本的数据内容封装到 UDP 报文中, 根据自己的路由表通过物理网卡投递给目的节点主机 B 的 flanneld 服务,数据到达以后被解包,然后直接进入目的节点的 flannel0 接口, 之后被转发到目的主机的 docker0/cni0 网桥,最后就像本机容器通信一样由 docker0/cni0 转发到目标容器。
#ETCD 之 Flannel 提供说明:
存储管理Flannel可分配的IP地址段资源
监控 ETCD 中每个 Pod 的实际地址,并在内存中建立维护 Pod 节点路由表
由于 UDP 模式是在用户态做转发,会多一次报文隧道封装,因此性能上会比在内核态做转发的 VXLAN 模式差。
#VXLAN 模式:
VXLAN 模式使用比较简单,flannel 会在各节点生成一个 flannel.1 的 VXLAN 网卡(VTEP设备,负责 VXLAN 封装和解封装)。
VXLAN 模式下作是由内核进行的。flannel 不转发数据,仅动态设置 ARP 表和 MAC 表项。
UDP 模式的 flannel0 网卡是三层转发,使用 flannel0 时在物理网络之上构建三层网络,属于 ip in udp ;VXLAN封包与解包的工 模式是二层实现,overlay 是数据帧,属于 mac in udp 。
#Flannel VXLAN 模式跨主机的工作原理:
1、数据帧从主机 A 上 Pod 的源容器中发出后,经由所在主机的 docker0/cni0 网络接口转发到 flannel.1 接口
2、flannel.1 收到数据帧后添加 VXLAN 头部,封装在 UDP 报文中
3、主机 A 通过物理网卡发送封包到主机 B 的物理网卡中
4、主机 B 的物理网卡再通过 VXLAN 默认端口 4789 转发到 flannel.1 接口进行解封装
5、解封装以后,内核将数据帧发送到 cni0,最后由 cni0 发送到桥接到此接口的容器 B 中。
上传 cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz 和 flannel.tar 到 /opt 目录中
在 master01 节点上操作(192.168.44.80)
上传 kube-flannel.yml 文件到 /opt/k8s 目录中,部署 CNI 网络
●flannel方案
需要在每个节点上把发向容器的数据包进行封装后,再用隧道将封装后的数据包发送到运行着目标Pod的node节点上。目标node节点再负责去掉封装,将去除封装的数据包发送到目标Pod上。数据通信性能则大受影响。但是配置简单,网络并发量不高可以使用。
●calico方案
Calico不使用隧道或NAT来实现转发,而是把Host当作Internet中的路由器,使用BGP同步路由,并使用iptables来做安全访问策略,完成跨Host转发。
采用直接路由的方式,这种方式性能损耗最低,不需要修改报文数据,但是如果网络比较复杂场景下,路由表会很复杂,对运维同事提出了较高的要求。
Calico 主要由三个部分组成:
Calico CNI插件:主要负责与kubernetes对接,供kubelet调用使用。
Felix:负责维护宿主机上的路由规则、FIB转发信息库等。
BIRD:负责分发路由规则,类似路由器。
Confd:配置管理组件。
Calico 是通过路由表来维护每个 pod 的通信。Calico 的 CNI 插件会为每个容器设置一个 veth pair 设备, 然后把另一端接入到宿主机网络空间,由于没有网桥,CNI 插件还需要在宿主机上为每个容器的 veth pair 设备配置一条路由规则, 用于接收传入的 IP 包。
有了这样的 veth pair 设备以后,容器发出的 IP 包就会通过 veth pair 设备到达宿主机,然后宿主机根据路由规则的下一跳地址, 发送给正确的网关,然后到达目标宿主机,再到达目标容器。
这些路由规则都是 Felix 维护配置的,而路由信息则是 Calico BIRD 组件基于 BGP 分发而来。
calico 实际上是将集群里所有的节点都当做边界路由器来处理,他们一起组成了一个全互联的网络,彼此之间通过 BGP 交换路由, 这些节点我们叫做 BGP Peer。
目前比较常用的CNI网络组件是flannel和calico,flannel的功能比较简单,不具备复杂的网络策略配置能力,calico是比较出色的网络管理插件,但具备复杂网络配置能力的同时,往往意味着本身的配置比较复杂,所以相对而言,比较小而简单的集群使用flannel,考虑到日后扩容,未来网络可能需要加入更多设备,配置更多网络策略,则使用calico更好。
flannel卸载
在master节点删除flannel
在node01节点清理flannel网络留下的文件
在 master节点上操作
上传 calico.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中,部署 CNI 网络
node节点会多这几个镜像,如果下载不了,也可以上传用docker加载
CoreDNS:可以为集群中的 service 资源创建一个域名 与 IP 的对应关系解析
在所有 node 节点上操作
上传 coredns.tar 到 /opt 目录中
在 master01 节点上操作
上传 coredns.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中,部署 CoreDNS
DNS 解析测试
注:
如果出现以下报错
需要添加 rbac的权限 直接使用kubectl绑定 clusteradmin 管理员集群角色 授权操作权限
从 master01 节点上拷贝证书文件、各master组件的配置文件和服务管理文件到 master02 节点
修改配置文件kube-apiserver中的IP
在 master02 节点上启动各服务并设置开机自启
查看node节点状态
配置load balancer集群双机热备负载均衡(nginx实现负载均衡,keepalived实现双机热备)
在lb01、lb02节点上操作
配置nginx的官方在线yum源,配置本地nginx的yum源
修改nginx配置文件,配置四层反向代理负载均衡,指定k8s群集2台master的节点ip和6443端口
检查配置文件语法
启动nginx服务,查看已监听6443端口
部署keepalived服务
修改keepalived配置文件
添加一个周期性执行的脚本
创建nginx状态检查脚本
启动keepalived服务(一定要先启动了nginx服务,再启动keepalived服务)
修改node节点上的bootstrap.kubeconfig,kubelet.kubeconfig配置文件为VIP
重启kubelet和kube-proxy服务
在 lb01 上查看 nginx 和 node 、 master 节点的连接状态
在 master01 节点上操作
测试创建pod
查看Pod的状态信息
状态信息:
在对应网段的node节点上操作,可以直接使用浏览器或者curl命令访问
这时在master01节点上查看nginx日志
在 master01 节点上操作
上传 recommended.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中
创建service account并绑定默认cluster-admin管理员集群角色
使用输出的token登录Dashboard
1.准备ca证书和私钥文件,ca证书签发服务端证书和私钥文件
2.使用ca证书,服务端证书和私钥文件加上Etcd集群的配置文件去启动Etcd服务
3.复制Etcd工作目录和管理文件到另外几个节点上,修改Etcd集群配置文件并且启动Etcd服务
4.使用V3版本的接口执行Etcdctl和证书选项查看Etcd集群和节点状态
1.先安装API server,准备组件的相关证书和私钥文件,准备bootstarp token认证文件(kubectl启动要使用签发的证书),准备启动配置文件,启动API server服务端口 6443
2.启动controller-manager和scheduler,准备启动配置文件,准备证书和私钥文件生成kubeconfig文件(用于指定对接哪个API server,使用的证书路径,启动服务)
3.检查集群组件状态,需要准备kubeconfig文件把kubectl加入到集群中(用于指定对接哪个API server,使用的证书路径),kubectl get cs
1.首先复制master01配置文件(证书,服务,文件,etcd)部署和启动master02
2.然后搭建nginx/haproxy/lvs + keepalived 来实线高可用负载均衡器对接master,
3.修改node节点上的kubelet,kube-proxy的kubeconfig配置文件对接VIP,kubectl配置文件也要对接VIP或者当前节点
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