保姆級教程：從零快速搭建 k8s 集羣

  1. 引言

k8s 想必大家並不陌生，它可以方便我們進行 docker 容器的集中管理和編排操作，減小運維難度，提升服務質量，本文就讓我們來一起看一下如何從零快速搭建 k8s 集羣吧。

  1. 服務器硬件要求

在部署 k8s 集羣之前，服務器需要滿足以下條件：

  1. 三臺虛擬機服務器（推薦使用 vmware 下載鏡像安裝），操作系統 CentOS 7.x-86_x64。
  2. 硬盤最低配置：內存 2GB，CPU2 核，硬盤 30GB。
  3. 機器之間網絡互通。
  4. 可以訪問外網，需要拉取鏡像。
  5. 禁止 swap 分區。（kubernetes 的想法是將實例緊密包裝到儘可能接近 100％。所有的部署應該與 CPU / 內存限制固定在一起。所以如果調度程序發送一個 pod 到一臺機器，它不應該使用交換。設計者不想交換，因爲它會減慢速度，所以關閉 swap 主要是爲了性能考慮）

  1. 部署方式以及區別

目前部署 k8s 集羣主要有兩種方式：

3.1 kubeadmin
kubeadm 是一個 k8s 部署工具，提供 kubeadmin init 初始化集羣和 kubeadm join 加入集羣，用於快速部署 k8s 集羣。
3.2 二進制包
從 GitHub 下載發行版的二進制包，手動部署每個組件，組成 k8s 集羣。

目前 k8s 的組件都是通過 systemd 來維護的，所以二進制安裝，調試 bug 比較方便。

普遍性來講，使用 kubeadm 可以帶來標準化安裝的完整步驟。並且 kubeadm 已經是一個開源項目，團隊投入精力，後面產出都融入到這個項目中了。而二進制安裝屬於優化版本，自己維護，自己使用。沒有社區的協作，之後的維護成本高於回報。如果沒有特別的要求，推薦直接使用 kubeadm 組件來搭建自己的安裝 k8s 的工具鏈。

  1. 搭建 k8s 集羣

4.1 準備環境
k8s-master 192.168.40.136
k8s-node1 192.168.40.139
k8s-node2 192.168.40.140

節點 ip 根據自己的實際 ip 而定，虛擬機設置一下固定 ip，避免重啓後 ip 發生變化！

4.2 系統初始化

關閉防火牆：

systemctl stop firewalld

禁止防火牆開機自啓：

systemctl disable firewalld

關閉 selinux：

# 永久關閉（需重啓）
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
reboot
#臨時關閉
setenforce 0

關閉 swap 分區：

# 永久關閉（需重啓）
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab
reboot
#臨時關閉
swapoff -a

設置主機名：

# 在master上執行
hostnamectl set-hostname k8s-master
# 在node1上執行
hostnamectl set-hostname k8s-node1
# 在node2上執行
hostnamectl set-hostname k8s-node2

在每個節點添加 hosts：

# 改爲自己實際ip
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.40.136 k8s-master
192.168.40.139 k8s-node1
192.168.40.140 k8s-node2
EOF

將橋接的 IPv4 流量傳遞到 iptables 的鏈：

在每個節點添加如下的命令：

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
# 加載br_netfilter模塊
modprobe br_netfilter
# 查看是否加載
lsmod | grep br_netfilter
# 生效
sysctl --system

在每個節點添加時間同步：

# 安裝ntpdate時間同步插件
yum install ntpdate -y
# 開啓時間同步
ntpdate time.windows.com

在每個節點安裝 ipset 和 ipvsadm：

# 安裝
yum -y install ipset ipvsadm
# 配置
cat > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules <<EOF
#!/bin/bash
modprobe -- ip_vs
modprobe -- ip_vs_rr
modprobe -- ip_vs_wrr
modprobe -- ip_vs_sh
modprobe -- nf_conntrack_ipv4
EOF
# 授權、運行、檢查是否加載：
chmod 755 /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4

4.3 所有節點安裝 Docker/kubeadm/kubelet/kubectl

k8s 默認 CRI（容器運行時）爲 Docker，因此需要先安裝 Docker！

所有節點安裝 Docker：

# 獲取鏡像源
wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
# 安裝
yum -y install docker-ce-18.06.3.ce-3.el7
# 設置開機自啓動並啓動
systemctl enable docker && systemctl start docker
# 查看版本
docker version
# 設置鏡像加速器
sudo mkdir -p /etc/docker
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],    
  "registry-mirrors": ["https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
# 重載配置
sudo systemctl daemon-reload
# 重啓docker
sudo systemctl restart docker
# 添加阿里雲的yum軟件源
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

安裝 kubeadm、kubelet 和 kubectl：

# 指定版本號安裝
yum install -y kubelet-1.18.0 kubeadm-1.18.0 kubectl-1.18.0
# 爲了實現Docker使用的cgroup drvier和kubelet使用的cgroup drver一致，需要修改"/etc/sysconfig/kubelet"文件的內容：vim /etc/sysconfig/kubelet
# 修改
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cgroup-driver=systemd"
# 設置開機自啓動
systemctl enable kubelet

4.4 部署 k8s 的 Master 節點

# 由於默認拉取鏡像地址k8s.gcr.io國內無法訪問，這裏需要指定阿里雲鏡像倉庫地址
# 只在master執行
kubeadm init \
  # 此處填寫實際ip，其他地方不用動
  --apiserver-advertise-address=192.168.40.136 \
  --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
  --kubernetes-version v1.18.0 \
  --service-cidr=10.96.0.0/12 \
  --pod-network-cidr=10.244.0.0/16
# 配置環境變量（只在master執行） 
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

4.5 添加 k8s 的 Node 節點

# 在master節點獲取token：
kubeadm token create --print-join-command --ttl 0
# 在node1和node2添加如下的命令向k8s集羣中添加Node節點（爲上方命令返回的內容，複製即可）：
kubeadm join 192.168.40.136:6443 --token yruyio.n4hal2qdb5iweknf     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:0ac7ed632224e1e07cef223b1159d03b2231dfc0456817db7eaf3c8651eef49c
# 獲取所有節點（正常可以獲取到master，node1和node2）
kubectl get nodes

4.6 部署 CNI 網絡插件

在 master 節點部署 CNI 網絡插件：

# 此鏈接被牆了，需要科學上網解決，或者在文末獲取相關資源
wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
kubectl apply -f kube-flannel.yml
# 查看部署進度(可能會出現鏡像拉取失敗的情況，耐心等待一會就好了)
kubectl get pods -n kube-system

查看集羣健康狀態：

kubectl get cs
kubectl cluster-info

至此，k8s 集羣基本搭建完畢！

  1. 測試 kubernetes 集羣

在 Kubernetes 集羣中創建一個 pod，驗證是否正常運行，這裏以 nginx 爲例：

# 創建deployment
kubectl create deployment nginx --image=nginx
# 修改端口類型爲nodePort供外界訪問 編輯方式跟vim一樣
kubectl edit svc nginx
...
spec:
  clusterIP: 10.106.212.113
  externalTrafficPolicy: Cluster
  ports:
  # 外界暴露指定端口 32627（30000-32767）
  - nodePort: 32627
    # 容器暴露的端口
    port: 80
    protocol: TCP
    # 集羣內訪問的單口
    targetPort: 80
  selector:
    app: nginx
  sessionAffinity: None
  # type改爲NodePort
  type: NodePort
  ...

訪問 http://192.168.40.136:32627：

至此，我們已經成功部署了一個 nginx 的 deployment，deployment 控制對應的 pod 的生命週期，service 則對外提供相應的服務。

  1. 部署 Dashboard

Dashboard 是 k8s 的一套桌面管理應用，通過 Dashboard 我們可以通過可視化的方式查看 k8s 集羣的狀態，執行相關的操作，但沒有 kubectl 來的簡單直接，瞭解一下即可。

首先需要下載 kubernetes-dashboard.yaml，這個文件現在也被牆了，大家可以通過科學上網或者文末獲取！

在 master 執行以下命令：

kubectl apply -f kubernetes-dashboard.yaml
# 開啓代理 ip寫自己實際ip
kubectl proxy --address=192.168.40.136 --disable-filter=true &

訪問 https://192.168.40.136:30001

谷歌訪問可能會被禁止，可以通過火狐訪問或以下操作解決：

mkdir key && cd key
#生成證書
openssl genrsa -out dashboard.key 2048 
openssl req -new -out dashboard.csr -key dashboard.key -subj '/CN=192.168.246.200'
openssl x509 -req -in dashboard.csr -signkey dashboard.key -out dashboard.crt 
#刪除原有的證書secret
kubectl delete secret kubernetes-dashboard-certs -n kube-system
#創建新的證書secret
kubectl create secret generic kubernetes-dashboard-certs --from-file=dashboard.key --from-file=dashboard.crt -n kube-system
#查看pod複製dashboard的pod名稱
kubectl get pod -n kube-system
#重啓pod（刪除會自動重啓）
kubectl delete pod <pod name> -n kube-system

如下，通過令牌方式訪問：

獲取 token：

kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk '/cluster-admin/{print $1}')

複製粘貼，點擊登錄，稍等片刻即可：

結語

本文到這裏就結束了，主要介紹了 k8s 集羣的部署方式以及具體步驟，感興趣的朋友可以在本地虛擬機搭建一套，至於 k8s 中組件的作用以及使用方式，大家可以在網上自行查閱，在集羣中執行相關命令自行體會學習，k8s 在實際的生產中主要用於系統的自動化部署，自動擴縮容等，幫助我們提升運維效率，作爲程序員我們也要熟悉其常用的命令以及原理，掌握到一定程度之後可以嘗試基於 k8s 開發一套自動化運維管理平臺，可以擴充我們的知識面，提升自己的技術水平！

注：關注公衆號 螺旋編程極客 發送 k8s 獲取相關 yaml 資源

本文由 Readfog 進行 AMP 轉碼，版權歸原作者所有。
來源：https://mp.weixin.qq.com/s/QDJx2p8T5bKJmW6rxcF-EQ

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