kubeadm HA master(v1.14.0)离线包 + 自动化脚本 + 常用插件 For Centos/Fedora

0x00 文章楔子

工作原因，本系列不再更新后续版本，抱歉

关于kubernetes v1.14.0:

• kubeadm开始建议使用systemd作为节点的cgroup控制器，因此建议读者参考本文流程配置docker为使用systemd，而非默认的Cgroupfs。
• kubelet额外的引入了对conntrack的依赖。
• Linux 5.0.x版内核已被支持。

关于其他plugins:

• 本次release集成的是calico3.5.3版本，使用host-local模式ipam。最新版的calico(3.6.0)中，calico-ipam功能已经成熟并在官方manifest中默认启用，然而3.6.0存在一些问题因而没能通过我的部署测试。
• 本次release集成的traefik是最新的稳定版本1.7.9，traefik:2.0已经发布，但尚处于alpha2测试阶段。
• 我在项目的feature-prom-rook分支添加了Rook和Prometheus的测试yaml，读者有兴趣的话可以试用一下。

理论上升级内核并不是必要的，为私有仓库单独准备一台机器也并不是必要的，但本指导为了简化步骤，将假设读者会按照本文步骤升级内核，并为私有仓库准备了一台单独的机器。如果读者跳过这些步骤后出现问题，本文不会提供解决这些问题所需要进行的额外配置。

本文中出现的全部下载连接见下表：

本文中的自动化部署脚本可以在Lentil1016/kubeadm-ha找到，欢迎Star/Fork/提issue和PR。

升级过程的录像可以在本链接查看

集群方案：

• 发行版：CentOS 7 & Fedora 29
• 容器运行时：Docker-18.09.3-ce
• 内核： 5.0.3-200.fc29.x86_64
• 版本：Kubernetes: 1.14.0
• 网络方案: Calico v3.5.3
• kube-proxy mode: IPVS
• master高可用方案：keepalived LVS
• DNS插件: CoreDNS 1.3.1
• metrics插件：metrics-server v0.3.1
• dashboard：kubernetes-dashboard v1.10.1
• ingress控制器：traefik 1.7.9
• helm & tiller：v2.13.1

0x01 Kubernetes集群搭建

集群结构摘要

此处为举列说明，假定各个机器的主机信息以及IP分布如下，需要额外说明的是，由于私有仓库需要占用80端口，与ingress controller冲突，因此为私有仓库单独准备一台机器是必要的：

进行系统配置

在所有机器上下载内核rpm包，并且执行下面的脚本，配置注记：

• 关闭防火墙、selinux
• 关闭系统的Swap，Kubernetes 1.8开始要求。
• 关闭linux swap空间的swappiness
• 配置L2网桥在转发包时会被iptables的FORWARD规则所过滤，该配置被CNI插件需要，更多信息请参考Network Plugin Requirements
• 升级内核到最新，原因见issue#19
• 开启IPVS

如果发现elrepo-kernel源中的内核版本过高或过低，无法满足要求，可以使用下面测试过的5.0.4版本rpm包：

# 所有主机：基本系统配置

# 关闭Selinux/firewalld
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
sed -i "s/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g" /etc/selinux/config
 
# 关闭交换分区
swapoff -a
yes | cp /etc/fstab /etc/fstab_bak
cat /etc/fstab_bak |grep -v swap > /etc/fstab
 
# 设置网桥包经IPTables，core文件生成路径
echo """
vm.swappiness = 0
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.ipv4.conf.all.rp_filter = 1
net.ipv4.ip_forward = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
""" > /etc/sysctl.conf
sysctl -p
 
# 同步时间
yum install -y ntpdate
ntpdate -u ntp.api.bz
 
# 升级内核
rpm -Uvh http://www.elrepo.org/elrepo-release-7.0-2.el7.elrepo.noarch.rpm ;yum --enablerepo=elrepo-kernel install kernel-ml-devel kernel-ml -y
 
# 检查默认内核版本是否大于4.14，否则请调整默认启动参数
grub2-editenv list
 
#重启以更换内核
reboot
 
# 确认内核版本后，开启IPVS
uname -a
cat > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules &1
 if [ $? -eq 0 ]; then
 /sbin/modprobe ${kernel_module}
 fi
done
EOF
chmod 755 /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && lsmod | grep ip_vs

执行sysctl -p报错请参考centos7添加bridge-nf-call-ip6tables出现No such file or directory

Kubernetes要求集群中所有机器具有不同的Mac地址、产品uuid、Hostname。可以使用如下命令查看Mac和uuid

# 所有主机：检查UUID和Mac

cat /sys/class/dmi/id/product_uuid
ip link

安装配置Docker

Docker从1.13版本开始调整了默认的防火墙规则，禁用了iptables filter表中FOWARD链，这样会引起Kubernetes集群中跨Node的Pod无法通信，因此docker安装完成后，还需要手动修改iptables规则。

# 所有主机：安装配置docker

# 安装docker
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
yum-config-manager 
 --add-repo 
 https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
 
yum makecache fast
yum install -y docker-ce
 
# 编辑systemctl的Docker启动文件和配置文件
sed -i "13i ExecStartPost=/usr/sbin/iptables -P FORWARD ACCEPT" /usr/lib/systemd/system/docker.service
mkdir -p /etc/docker
cat > /etc/docker/daemon.json  /etc/hosts

下载地址：

随后将该文件放置到registry机器上，并在registry主机上加载、启动该镜像

# registry：启动私有镜像库
docker load -i /path/to/k8s-repo-1.14.0
docker run --restart=always -d -p 80:5000 --name repo harbor.io:1180/system/k8s-repo:v1.14.0

该镜像库中包含如下镜像，全部来源于官方镜像站。

镜像列表

安装配置kubernetes

基本安装

下载文件：

并放置在k8s各个master和worker主机上

# master & worker：安装kubernetes

yum install -y socat keepalived ipvsadm conntrack
cd /path/to/downloaded/file
tar -xzvf k8s-v1.14.0-rpms.tgz
cd k8s-v1.14.0
rpm -Uvh * --force
systemctl enable kubelet
kubeadm version -o short

配置免密码登陆

# master-1：生成ssh密钥对

ssh-keygen
# 三次回车后，密钥生成完成
cat ~/.ssh/id_rsa.pub
# 得到该机器的公钥如下图

将该公钥复制，并分别登陆到master-1 master-2 master-3的root用户，将它令起一行粘贴到 ~/.ssh/authorized_keys 文件中，包括master-1自己

复制完成后，从master-1上分别登陆master-1 master-2 master-3测试是否可以免密码登陆(请不要跳过这一步)，可以的话便可以继续执行下一步

部署HA Master

HA Master的部署过程已经自动化，请在master-1上执行如下命令，并注意修改IP

# 部署HA master

cd ~/
 
# 创建集群信息文件
echo """
CP0_IP=10.130.29.80
CP1_IP=10.130.29.81
CP2_IP=10.130.29.82
VIP=10.130.29.83
NET_IF=eth0
CIDR=10.244.0.0/16
""" > ./cluster-info
 
bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Lentil1016/kubeadm-ha/1.14.0/kubeha-gen.sh)"
# 该步骤将可能持续2到10分钟，在该脚本进行安装部署前，将有一次对安装信息进行检查确认的机会

可以在本链接查看我在自己的环境上安装全过程的录像，安装结束后会打印出如下的信息，最后一行为加入集群的命令。

访问dashboard

如果需要访问kubernetes dashboard或traefik dashboard，只需要在浏览器所在机器上配置到任意master的hosts解析，然后访问对应域名即可。

echo """
10.130.29.80 dashboard.multi.io ingress.multi.io""" >> /etc/hosts

测试发现有时kubernetes dashboard容器会不响应请求，如果出现该情况请尝试删除dashboard的pod以重新启动该pod，即可解决该问题。

安装helm

如果需要安装helm，请先下载离线包：

cd /path/to/helm-v2.13.1-linux-amd64.tar.gz/
tar -xzvf helm-v2.13.1-linux-amd64.tar.gz
cd linux-amd64
cp helm /usr/local/bin
helm init --service-account=kubernetes-dashboard-admin --skip-refresh --upgrade
helm version

加入work node

现在可以将各节点入编到集群中。join command是由kubeadm动态生成的，其基本形式如下

# worker：将worker编入集群
kubeadm join 10.130.29.83:6443 --token 4n3hvt.sb8qjmno6l47tsww --discovery-token-ca-cert-hash sha256:a7f1de577bd8677a5d7fe4d765993645ae25d8b52a63a1133b74a595a7bb2e0f

其中包含了节点入编集群所需要携带的验证token，以防止外部恶意的节点进入集群。每个token自生成起24小时后过期。届时如果需要加入新的节点，则需要重新生成新的join token，请使用下面的命令生成，注意改写IP：

# master-1：生成指向VIP的Join Command
kubeadm token create --print-join-command

随后到worker节点执行刚刚生成的join command即可将该节点编入集群。

至此，HA master Kubernetes 集群搭建完毕