k8s的简介以及搭建

王佐的运维笔记 2021-03-11

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由于公司要进行容器化，把在其中的一些心得分享给大家。

1.什么是k8s？

k8s是一个docker容器管理工具

它是一个全新的基于容器技术的分布式架构领先方案，是开源的容器集群管理系统。

在docker的基础上，为容器化的应用提供部署运行，资源调度，服务发现和动态伸缩等一系列完整功能

2.----k8s的优势：

1.容器编排

2.轻量级

3.开源

4.弹性伸缩

5.负载均衡

二：k8s的核心功能

1.自愈: 重新启动失败的容器，在节点不可用时，替换和重新调度节点上的容器，对用户定义的健康检查不响应的容器会被中止，并且在容器准备好服务之前不会把其向客户端广播。

弹性伸缩: 通过监控容器的cpu的负载值,如果这个平均高于80%,增加容器的数量,如果这个平均低于10%,减少容器的数量

服务的自动发现和负载均衡: 不需要修改您的应用程序来使用不熟悉的服务发现机制，Kubernetes 为容器提供了自己的 IP 地址和一组容器的单个 DNS 名称，并可以在它们之间进行负载均衡。

滚动升级和一键回滚: Kubernetes 逐渐部署对应用程序或其配置的更改，同时监视应用程序运行状况，以确保它不会同时终止所有实例。如果出现问题，Kubernetes会为您恢复更改，利用日益增长的部署解决方案的生态系统。

2.核心概念

（1）masterk8s集群的管理节点，负责管理集群，提供集群的资源数据的访问入口

（2）Node node是k8s集群架构中运行pod的服务节点

（3）Pod 运行于Node节点上，若干相关容器的组合，pod内包含的容器运行在同一宿主机上，使用相同的网络命名空间，IP地址和端口，能够通过localhost进行通信

搭建：为了节省资源，本地搭建采用单master节点，两个node来进行部署

环境准备：服务器配置至少：2核4G 的服务器

角色	主机名	ip	操作系统	配置
master	master	192.168.0.10	centos 7.8	2C 4G
node01	node1	192.168.0.11	centos 7.8	2C 4G
node02	node2	192.168.0.12	centos 7.8	2C 4G

更改hosts文件添加主机名与IP映射关系

命令：vim /etc/hosts

192.168.0.10     master
192.168.0.11     node1
192.168.0.12     node2

关闭防火墙和selinux

systemctl stop firewalld              #临时关闭防火墙
setenforce 0              #关闭selinux，临时关闭
永久关闭：
sed -i 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g' /etc/selinux/config

由于kubernetes最新升级到v20.1 并支持containerd，也支持docker，但最终选择还是选择了kubernetes 1.19.5版本来进行安装

本文采用 kubernetes.io 官方推荐的 kubeadm 工具安装 kubernetes 集群。

首先：

检查 centos 的 hostname

# 在 master 节点和 worker 节点都要执行

# 不能使用 localhost 作为节点的名字

# 用 lscpu 命令，核对 CPU 信息

# Architecture: x86_64 目前暂时不支持arm架构

# CPU(s): 2 CPU 内核数量不能低于 2

操作系统最好使用centos 7.6 7.7 7.8

修改 hostname

# 修改 hostname

hostnamectl set-hostname 对应的主机名

hostnamectl set-hostname master

# 查看修改结果

hostnamectl status

# 设置 hostname 解析

echo "127.0.0.1   $(hostname)" >> /etc/hosts

检查网络

在所有节点执行命令

ip route show

所有节点上 Kubernetes 所使用的 IP 地址必须可以互通（无需 NAT 映射、无安全组或防火墙隔离）

master与node都要执行

使用阿里云 docker hub 镜像，脚本如下，另脚本放在百度云中：

链接: https://pan.baidu.com/s/1_Y_Vpas1syA8IvAjC0nHBA 提取码: dhpi

export REGISTRY_MIRROR=https://registry.cn-hangzhou.aliyuncs.co

#!/bin/bash


# 在 master 节点和 worker 节点都要执行


# 安装 docker
# 参考文档如下
# https://docs.docker.com/install/linux/docker-ce/centos/ 
# https://docs.docker.com/install/linux/linux-postinstall/


# 卸载旧版本
yum remove -y docker \
docker-client \
docker-client-latest \
docker-ce-cli \
docker-common \
docker-latest \
docker-latest-logrotate \
docker-logrotate \
docker-selinux \
docker-engine-selinux \
docker-engine


# 设置 yum repository
yum install -y yum-utils \
device-mapper-persistent-data \
lvm2
yum-config-manager --add-repo http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo


# 安装并启动 docker
yum install -y docker-ce-19.03.11 docker-ce-cli-19.03.11 containerd.io-1.2.13


mkdir /etc/docker || true


cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
{
  "registry-mirrors": ["${REGISTRY_MIRROR}"],
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "log-driver": "json-file",
  "log-opts": {
    "max-size": "100m"
  },
  "storage-driver": "overlay2",
  "storage-opts": [
    "overlay2.override_kernel_check=true"
  ]
}
EOF


mkdir -p /etc/systemd/system/docker.service.d


# Restart Docker
systemctl daemon-reload
systemctl enable docker
systemctl restart docker


# 安装 nfs-utils
# 必须先安装 nfs-utils 才能挂载 nfs 网络存储
yum install -y nfs-utils
yum install -y wget


# 关闭 防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld


# 关闭 SeLinux
setenforce 0
sed -i "s/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g" /etc/selinux/config


# 关闭 swap
swapoff -a
yes | cp /etc/fstab /etc/fstab_bak
cat /etc/fstab_bak |grep -v swap > /etc/fstab


# 修改 /etc/sysctl.conf
# 如果有配置，则修改
sed -i "s#^net.ipv4.ip_forward.*#net.ipv4.ip_forward=1#g"  /etc/sysctl.conf
sed -i "s#^net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables.*#net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1#g"  /etc/sysctl.conf
sed -i "s#^net.bridge.bridge-nf-call-iptables.*#net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1#g"  /etc/sysctl.conf
sed -i "s#^net.ipv6.conf.all.disable_ipv6.*#net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1#g"  /etc/sysctl.conf
sed -i "s#^net.ipv6.conf.default.disable_ipv6.*#net.ipv6.conf.default.disable_ipv6=1#g"  /etc/sysctl.conf
sed -i "s#^net.ipv6.conf.lo.disable_ipv6.*#net.ipv6.conf.lo.disable_ipv6=1#g"  /etc/sysctl.conf
sed -i "s#^net.ipv6.conf.all.forwarding.*#net.ipv6.conf.all.forwarding=1#g"  /etc/sysctl.conf
# 可能没有，追加
echo "net.ipv4.ip_forward = 1" >> /etc/sysctl.conf
echo "net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1" >> /etc/sysctl.conf
echo "net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1" >> /etc/sysctl.conf
echo "net.ipv6.conf.all.disable_ipv6 = 1" >> /etc/sysctl.conf
echo "net.ipv6.conf.default.disable_ipv6 = 1" >> /etc/sysctl.conf
echo "net.ipv6.conf.lo.disable_ipv6 = 1" >> /etc/sysctl.conf
echo "net.ipv6.conf.all.forwarding = 1"  >> /etc/sysctl.conf
# 执行命令以应用
sysctl -p


# 配置K8S的yum源
cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg
       http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF


# 卸载旧版本
yum remove -y kubelet kubeadm kubectl


# 安装kubelet、kubeadm、kubectl
yum install -y kubelet-1.19.5 kubeadm-1.19.5 kubectl-1.19.5


# 重启 docker，并启动 kubelet
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker
systemctl enable kubelet && systemctl start kubelet


docker version

初始化 master 节点：

关于初始化时用到的环境变量

APISERVER_NAME 不能是 master 的 hostname

APISERVER_NAME 必须全为小写字母、数字、小数点，不能包含减号

POD_SUBNET 所使用的网段不能与 master节点/worker节点所在的网段重叠

# 只在 master 节点执行
# 替换 x.x.x.x 为 master 节点的内网IP
# export 命令只在当前 shell 会话中有效，开启新的 shell 窗口后，如果要继续安装过程，请重新执行此处的 export 命令
export MASTER_IP=x.x.x.x
# 我这里192.168.0.10
# 替换 apiserver.test 为 您想要的 dnsName
export APISERVER_NAME=apiserver.test
# Kubernetes 容器组所在的网段，该网段安装完成后，由 kubernetes 创建，事先并不存在于您的物理网络中
export POD_SUBNET=10.100.0.1/16
echo "${MASTER_IP}    ${APISERVER_NAME}" >> /etc/hosts

脚本如下：

百度网盘地址为:
链接: https://pan.baidu.com/s/1w6YSjbb2V8oL4Zi0LOK2iA 提取码: tb7m

#!/bin/bash


# 只在 master 节点执行


# 脚本出错时终止执行
set -e


if [ ${#POD_SUBNET} -eq 0 ] || [ ${#APISERVER_NAME} -eq 0 ]; then
  echo -e "\033[31;1m请确保您已经设置了环境变量 POD_SUBNET 和 APISERVER_NAME \033[0m"
  echo 当前POD_SUBNET=$POD_SUBNET
  echo 当前APISERVER_NAME=$APISERVER_NAME
  exit 1
fi




# 查看完整配置选项 https://godoc.org/k8s.io/kubernetes/cmd/kubeadm/app/apis/kubeadm/v1beta2
rm -f ./kubeadm-config.yaml
cat <<EOF > ./kubeadm-config.yaml
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.19.5
imageRepository: registry.aliyuncs.com/k8sxio
controlPlaneEndpoint: "${APISERVER_NAME}:6443"
networking:
  serviceSubnet: "10.96.0.0/16"
  podSubnet: "${POD_SUBNET}"
  dnsDomain: "cluster.local"
EOF


# kubeadm init
# 根据您服务器网速的情况，您需要等候 3 - 10 分钟
kubeadm config images pull --config=kubeadm-config.yaml
kubeadm init --config=kubeadm-config.yaml --upload-certs


# 配置 kubectl
rm -rf /root/.kube/
mkdir /root/.kube/
cp -i /etc/kubernetes/admin.conf /root/.kube/config


# 安装 calico 网络插件
# 参考文档 https://docs.projectcalico.org/v3.13/getting-started/kubernetes/self-managed-onprem/onpremises
echo "安装calico-3.13.1"
rm -f calico-3.13.1.yaml
wget https://kuboard.cn/install-script/calico/calico-3.13.1.yaml
kubectl apply -f calico-3.13.1.yaml

检查 master 初始化结果

# 只在 master 节点执行


# 执行如下命令，等待 3-10 分钟，直到所有的容器组处于 Running 状态
watch kubectl get pod -n kube-system -o wide
# 查看 master 节点初始化结果
kubectl get nodes -o wide

初始化 worker节点

#获得 join命令参数

在 master 节点上执行

# 只在 master 节点执行
kubeadm token create --print-join-command

# 只在 worker 节点执行
# 替换 x.x.x.x 为 master 节点的内网 IP
export MASTER_IP=x.x.x.x
# 我这里的是export MASTER_IP=192.168.0.10
# 替换 apiserver.demo 为初始化 master 节点时所使用的 APISERVER_NAME
export APISERVER_NAME=apiserver.test
echo "${MASTER_IP}    ${APISERVER_NAME}" >> /etc/hosts


# 替换为 master 节点上 kubeadm token create 命令的输出
kubeadm join apiserver.test:6443 --token mpfjma.4vjjg8flqihor4vt     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:6f7a8e40a810323672de5eee6f4d19aa2dbdb38411845a1bf5dd63485c43d303

有效时间

该 token 的有效时间为 2 个小时，2小时内，您可以使用此 token 初始化任意数量的 worker 节点

检查初始化结果

在 master 节点上执行

# 只在 master 节点执行
kubectl get nodes -o wide
# 持续观察
watch kubectl get nodes -o wide

输出的结果为：

[root@master~]# kubectl get nodes
NAME     STATUS   ROLES    AGE     VERSION
master  Ready    master   10m4s    v1.19.5
node1  Ready    <none>   5m27s   v1.19.5
node2   Ready   <none>   5m26s   v1.19.5

至此 k8s单master集群，就搭建好了。

数据库

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k8s的简介以及搭建

检查初始化结果

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