基于CentOS7搭建Kubernetes集群

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Kubernetes是一个开源的生产级容器编制工具，通过Kubernetes可实现自动化部署、扩展和管理容器化的
应用程序。Kubernetes最初由谷歌设计，现在由Cloud Native Computing Foundation（CNCF）维护。
简单理解Kubernetes就是一个Docker的集群管理器，它提供了与Docker Swarm几乎相同的功能。通过使用
Kubernetes，可以将任意数量的容器副本部署到节点集群上。

部署Kubernetes的方法有很多，可以参考以下链接的介绍，这里我们选择通过Kubeadm-dind (Kuberadm) 
来部署一个Kubernetes集群。
Picking the Right Solution

Kubernetes架构介绍
Master Node
  ● kube-API server: 主服务器上公开Kubernetes API的组件。它是Kubernetes控制面板的前端。
  ● etcd: 存储Kubenetes集群数据的存储库
  ● kube-scheduler: 运行在主节点上的调度程序，主节点监视新创建的pods，并根据资源可用性在
选择的节点上运行这些pods。
  ● kube-controller-manager: 它是在负责监视节点和维护pod复制的管理器上运行的控制管理器。
  ● cloud-controller-manager: 与底层云提供商交互的云控制管理器。

Worker Nodes
  ● kubelet: 它在所有工作节点上运行，并处理启动pods和容器等任务。
  ● kube-proxy: 它是一个Kubernetes网络代理，将TCP/UDP传入请求转发到后端容器。
  ● Container Runtime: 负责运行容器的软件，Kubernetes支持多种runtime，例如:Docker、
rkt、runc。

Addons
插件是实现集群特性的pods和services。Pods可以由部署、复制控制器等进行管理。带有名称空间的addon
对象是在kube-system名称空间(namespace)中创建的。
  ● DNS：集群DNS是环境中的其他DNS服务器之外的DNS服务器，它为Kubernetes服务提供DNS记录。
Kubernetes启动的容器会自动在DNS搜索中包含此DNS服务器
  ● Web UI (Dashboard)：Dashboard是一个通用的基于web的Kubernetes集群UI。它允许用户对集群中
运行的应用程序以及集群本身进行管理和故障排除。
  ● Container Resource Monitoring：容器资源监视记录关于中央数据库中容器的一般时间序列指标，
并提供用于浏览该数据的UI。
  ● Cluster-level Logging：集群级别的日志记录机制负责将容器日志保存到具有搜索/浏览界面的中央
日志存储中。

环境介绍
本次部署采用VMware ESXi虚拟机的型式，三个节点（1个master节点，两个worker节点），所有节点配
置2vCPU，8G RAM，100G硬盘。
Master Node：  172.16.80.118  k8smaster.kclouder.local
Worker Node1： 172.16.80.119  k8snode01.kclouder.local
Wowker Node2： 172.16.80.120  k8snode02.kclouder.local

OS： CentOS 7.5.1804
Kubernetes版本：1.13
Docker版本： 18.06.1-ce
kubeadm版本： 1.13
kubectl版本： 1.13
kubelet版本： 1.13

环境准备(在所有节点上执行)
1，设置hostname和hosts
   172.16.80.118 k8smaster.kclouder.local k8smaster
   172.16.80.119 k8snode01.kclouder.local k8snode01
   172.16.80.120 k8snode02.kclouder.local k8snode02
2，关闭防火墙
   systemctl stop firewalld
   systemctl disable firewalld
3，关闭SELINUX
   setenforce 0
   sed -i 's/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g' /etc/selinux/config
4，关闭Swap
   swapoff –a
   sed -i 's/.swap./#&/' /etc/fstab
5，修改sysctl内核参数
   cat <<EOF > /etc/sysctl.d/k8s.conf
    net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
    net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
    EOF
   sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf
6，配置国内CentOS YUM源
   rm -rf  /etc/yum.repos.d/*
   wget -O /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo http://mirrors.cloud.tencent.com/repo/centos7_base.repo
   wget -O /etc/yum.repos.d/epel.repo http://mirrors.cloud.tencent.com/repo/epel-7.repo
7，配置国内Kubernetes源
   cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
    [kubernetes]
    name=Kubernetes
    baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64/
    enabled=1
    gpgcheck=1
    repo_gpgcheck=1
    gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg  
   EOF
   yum clean all && yum makecache
8，安装常用的软件包
   yum install  -y conntrack ipvsadm ipset jq sysstat curl iptables libseccomp bash-completion yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2 net-tools conntrack-tools vim libtool-ltdl
9，配置时间同步
   yum install chrony –y
   systemctl enable chronyd.service
   systemctl start chronyd.service
   systemctl status chronyd.service
   chronyc sources
10，配置ssh免密访问
    ssh-keygen
    ssh-copy-id "node"
11，以上配置完成以后，重启节点，并验证各节点之间可以ssh免密访问以及可以ping hostname，同时检
查防火墙和SELINUX已经关闭。

安装Docker(在所有节点上执行)
1，设置Docker yum源
   yum-config-manager  --add-repo  https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
2，安装Docker CE 18.06.1
   yum install -y docker-ce-18.06.1.ce-3.el7
3，配置Docker Daemon
   tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
    {  
    "registry-mirrors": ["https://q2hy3fzi.mirror.aliyuncs.com"],
    "graph": "/tol/docker-data"
    }
   EOF
4，启动Docker，确认Docker服务正常。
   systemctl daemon-reload
   systemctl restart docker
   systemctl enable docker
   systemctl status docker
   docker --version

安装kubeadm、kubelet、kubectl(在所有节点上执行)
 • kubeadm: 部署集群用的命令
 • kubelet: 在集群中每台机器上都要运行的组件，负责管理pod、容器的生命周期
 • kubectl: 集群管理工具
1，安装工具
   yum install -y kubelet kubeadm kubectl --disableexcludes=kubernetes
2，启动kubelet
   systemctl enable kubelet
   systemctl start kubelet

镜像下载(在所有节点上执行)
1，获取镜像列表
   kubeadm config images list

2，生成默认kubeadm.conf文件
   kubeadm config print init-defaults > kubeadm.conf
3，修改镜像地址，默认为google的镜像仓库地址k8s.gcr.io，国内无法访问，需要把地址修改为国内的，
这里使用阿里云的镜像仓库地址，编辑kubeadm.conf，将imageRepository修改为registry.aliyuncs.com/google_containers。并确认Kubernetes版本是v1.13.0

4，下载镜像
   kubeadm config images pull --config kubeadm.conf

5，镜像下载完成后，需要对镜像重新打标签，因为从阿里下载的镜像都是阿里的标签，而kubeadm里面只
认 google的标签，重新打标签后镜像就都带有 k8s.gcr.io 的标识了。
   docker tag registry.aliyuncs.com/google_containers/kube-apiserver:v1.13.0    k8s.gcr.io/kube-apiserver:v1.13.0
   docker tag registry.aliyuncs.com/google_containers/kube-controller-manager:v1.13.0    k8s.gcr.io/kube-controller-manager:v1.13.0
   docker tag registry.aliyuncs.com/google_containers/kube-scheduler:v1.13.0   k8s.gcr.io/kube-scheduler:v1.13.0
   docker tag registry.aliyuncs.com/google_containers/kube-proxy:v1.13.0   k8s.gcr.io/kube-proxy:v1.13.0
   docker tag registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.1    k8s.gcr.io/pause:3.1
   docker tag registry.aliyuncs.com/google_containers/etcd:3.2.24    k8s.gcr.io/etcd:3.2.24
   docker tag registry.aliyuncs.com/google_containers/coredns:1.2.6    k8s.gcr.io/coredns:1.2.6

6，删除无用镜像，重新打标签后，还需要把带有 registry.aliyuncs.com 标识的镜像删除。
   docker rmi registry.aliyuncs.com/google_containers/kube-apiserver:v1.13.0 
   docker rmi registry.aliyuncs.com/google_containers/kube-controller-manager:v1.13.0
   docker rmi registry.aliyuncs.com/google_containers/kube-scheduler:v1.13.0 
   docker rmi registry.aliyuncs.com/google_containers/kube-proxy:v1.13.0
   docker rmi registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.1
   docker rmi registry.aliyuncs.com/google_containers/etcd:3.2.24
   docker rmi registry.aliyuncs.com/google_containers/coredns:1.2.6

7，查看下载的镜像列表，执行docker images命令，确认所有image的标签都是k8s.gcr.io

部署Master节点(在Master节点上执行)
1，初始化Kubernetes Master，这里我们定义POD的网段为: 192.168.0.0/16，API Server地址为Master
节点的IP地址。
   kubeadm init --kubernetes-version=v1.13.0 --pod-network-cidr=192.168.0.0/16 --apiserver-advertise-address=172.16.80.118
2，初始化成功后，如下图，将最后两行内容记录下来，这个后续用来加入Worker节点时使用。

3，执行以下命令配置kubectl，作为普通用户管理集群并在集群上工作。
   mkdir -p $HOME/.kube
   sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
   sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
4，获取pods列表，查看相关状态，可以看到coredns pod处于挂起状态，这是因为还没有部署pod网络。
   kubectl get pods --all-namespaces

5，查看集群的健康状态
   kubectl get cs

部署Pod网络(在Master节点上执行)
您必须安装pod网络附加组件，以便pod能够彼此通信。网络必须在任何应用程序之前部署。另外，CoreDNS
在安装网络之前不会启动。kubeadm只支持基于容器网络接口(CNI)的网络。如下图支持的Pod网络有
JuniperContrail/TungstenFabric、Calico、Canal、Cilium、Flannel、Kube-router、Romana、
Wave Net等。这里我们选择部署Calico网络，Calico是一个纯三层的方案，其好处是它整合了各种云原生
平台(Docker、Mesos 与 OpenStack 等)，每个 Kubernetes 节点上通过 Linux Kernel 现有的 L3 
forwarding 功能来实现 vRouter 功能。

Pod Network Add-on介绍

1，下载calico 官方镜像，需要下载三个镜像，分别是calico-node:v3.1.4、calico-cni:v3.1.4、calico-typha:v3.1.4
   docker pull calico/node:v3.1.4
   docker pull calico/cni:v3.1.4
   docker pull calico/typha:v3.1.4
2，重新打标签
   docker tag calico/node:v3.1.4 quay.io/calico/node:v3.1.4
   docker tag calico/cni:v3.1.4 quay.io/calico/cni:v3.1.4
   docker tag calico/typha:v3.1.4 quay.io/calico/typha:v3.1.4
3，删除原有镜像
   docker rmi calico/node:v3.1.4
   docker rmi calico/cni:v3.1.4
   docker rmi calico/typha:v3.1.4
4，部署calico
4.1 下载rbac-kdd.yaml文件
   curl https://docs.projectcalico.org/v3.1/getting-started/kubernetes/installation/hosted/rbac-kdd.yaml -O
4.2 执行rbac-kdd.yaml文件
   kubectl apply -f rbac-kdd.yaml
4.3 下载calico.yaml文件
   curl https://docs.projectcalico.org/v3.1/getting-started/kubernetes/installation/hosted/kubernetes-datastore/policy-only/1.7/calico.yaml -O
4.4 配置calico.yaml文件，把ConfigMap 下的 typha_service_name 值由none变成 calico-typha

4.5 设置Deployment，spec下的replicas值设置为1。

4.6 开启bird模式，把CALICO_NETWORKING_BACKEND值设置为bird，这个值是设置BGP网络后端模式。
同时确认CALICO_IPV4POOL_CIDR为我们之前定义的POD网段地址。

5，以上参数设置完毕后，执行下面命令部署calico
  kubectl apply -f calico.yaml

6，部署完成后，执行以下命令查看状态，calico-typha处于挂起状态，这是因为还没有在Worker节点上
进行部署安装POD网络。
   kubectl get pods --all-namespaces

部署Worker节点(在所有Worker节点上执行)
1，下载镜像
  docker pull registry.aliyuncs.com/google_containers/kube-proxy:v1.13.0
  docker pull registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.1
  docker pull calico/node:v3.1.4
  docker pull calico/cni:v3.1.4
  docker pull calico/typha:v3.1.4 
2，重新打标签
   docker tag registry.aliyuncs.com/google_containers/kube-proxy:v1.13.0   k8s.gcr.io/kube-proxy:v1.13.0
   docker tag registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.1    k8s.gcr.io/pause:3.1
   docker tag calico/node:v3.1.4 quay.io/calico/node:v3.1.4
   docker tag calico/cni:v3.1.4 quay.io/calico/cni:v3.1.4
   docker tag calico/typha:v3.1.4 quay.io/calico/typha:v3.1.4
3，清理旧镜像
   docker rmi registry.aliyuncs.com/google_containers/kube-proxy:v1.13.0
   docker rmi registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.1
   docker rmi calico/node:v3.1.4
   docker rmi calico/cni:v3.1.4
   docker rmi calico/typha:v3.1.4
4，将Worker节点加入集群，在Worker节点上运行在Kubernetes Master初始化时生成的令牌。
   kubeadm join 172.16.80.118:6443 --token 67mwe5.oz13w3mn2ez2nr5x --discovery-token-ca-cert-hash sha256:c3901962108a3f9efd78d4746dd95788253b5fd90bf9d0cc27a73b5dd402078c

5，节点加入完成以后，执行命令查看节点状态
   kubectl get nodes

6，查看Pod状态
   kubectl get pods --all-namespaces

部署Dashboard
1，拉取Dashboard镜像、tag镜像、清理镜像（在所有节点上执行）
   docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/kubernete/kubernetes-dashboard-amd64:v1.10.0
   docker tag registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/kubernete/kubernetes-dashboard-amd64:v1.10.0 k8s.gcr.io/kubernetes-dashboard:v1.10.0
   docker rmi registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/kubernete/kubernetes-dashboard-amd64:v1.10.0

（以下操作仅在Master节点上执行）
2，下载kubernetes-dashboard.yaml部署文件
   curl https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v1.10.1/src/deploy/recommended/kubernetes-dashboard.yaml -O
3，修改部署文件中的image地址，将地址改为kubernetes-dashboard:v1.10.0

4，创建Dashboard Pod
   kubectl create -f  kubernetes-dashboard.yaml
5，创建完成后，查看Dashboard的POD是否正常启动，如果正常说明安装成功，如图最下面的POD为新创建
的Dashboard Pod。

6，配置外网访问（不配置的话默认只能集群内访问），修改service配置，将type: ClusterIP改成NodePort
   kubectl edit service  kubernetes-dashboard --namespace=kube-system

7，查看外网访问的端口，这里的外网端口为31130。
   kubectl get service --namespace=kube-system

8，创建admin-token.yaml文件，文件内容如下图
   vi admin-token.yaml

9，创建dashboard用户
   kubectl create -f admin-token.yaml 
10，获取登陆token
   kubectl describe secret/$(kubectl get secret -nkube-system |grep admin|awk '{print $1}') -nkube-system

11，验证访问，通过浏览器访问如下地址
    https://172.16.80.118:31130
12，认证方式选择令牌，输入刚才获取到的token，即可登陆成功。

13，正常登录后，界面如下，Dashboard Pod创建完成。

14，通过以下命令可查看Dashboard Pod状态
   kubectl get deployment kubernetes-dashboard -n kube-system
   kubectl --namespace kube-system get pods -o wide
   kubectl get services kubernetes-dashboard -n kube-system
   netstat -ntlp|grep 31130

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