纯手工搭建k8s集群(二)核心模块部署-每日运维

1. 部署ETCD（主节点）

1.1 简介

kubernetes需要存储很多东西，像它本身的节点信息，组件信息，还有通过kubernetes运行的pod，deployment，service等等。都需要持久化。etcd就是它的数据中心。生产环境中为了保证数据中心的高可用和数据的一致性，一般会部署最少三个节点。我们这里以学习为主就只在主节点部署一个实例。

如果你的环境已经有了etcd服务(不管是单点还是集群)，可以忽略这一步。前提是你在生成配置的时候填写了自己的etcd endpoint哦~

1.2 部署

etcd的二进制文件和服务的配置我们都已经准备好，现在的目的就是把它做成系统服务并启动。

#把服务配置文件copy到系统服务目录
$ cp ~/kubernetes-starter/target/master-node/etcd.service /lib/systemd/system/
#enable服务
$ systemctl enable etcd.service
#创建工作目录(保存数据的地方)
$ mkdir -p /var/lib/etcd
# 启动服务
$ service etcd start
# 查看服务日志，看是否有错误信息，确保服务正常
$ journalctl -f -u etcd.service

2. 部署APIServer（主节点）

2.1 简介

kube-apiserver是Kubernetes最重要的核心组件之一，主要提供以下的功能

提供集群管理的REST API接口，包括认证授权（我们现在没有用到）数据校验以及集群状态变更等
提供其他模块之间的数据交互和通信的枢纽（其他模块通过API Server查询或修改数据，只有API Server才直接操作etcd）

生产环境为了保证apiserver的高可用一般会部署2+个节点，在上层做一个lb做负载均衡，比如haproxy。由于单节点和多节点在apiserver这一层说来没什么区别，所以我们学习部署一个节点就足够啦

2.2 部署

APIServer的部署方式也是通过系统服务。部署流程跟etcd完全一样，不再注释

$ cp target/master-node/kube-apiserver.service /lib/systemd/system/
$ systemctl enable kube-apiserver.service
$ service kube-apiserver start
$ journalctl -f -u kube-apiserver

2.3 重点配置说明

[Unit]
Description=Kubernetes API Server
…
[Service]
#可执行文件的位置
ExecStart=/home/michael/bin/kube-apiserver \
#非安全端口(8080)绑定的监听地址这里表示监听所有地址
–insecure-bind-address=0.0.0.0 \
#不使用https
–kubelet-https=false \
#kubernetes集群的虚拟ip的地址范围
–service-cluster-ip-range=10.68.0.0/16 \
#service的nodeport的端口范围限制
–service-node-port-range=20000-40000 \
#很多地方都需要和etcd打交道，也是唯一可以直接操作etcd的模块
–etcd-servers=http://192.168.1.102:2379 \
…

3. 部署ControllerManager（主节点）

3.1 简介

Controller Manager由kube-controller-manager和cloud-controller-manager组成，是Kubernetes的大脑，它通过apiserver监控整个集群的状态，并确保集群处于预期的工作状态。
kube-controller-manager由一系列的控制器组成，像Replication Controller控制副本，Node Controller节点控制，Deployment Controller管理deployment等等
cloud-controller-manager在Kubernetes启用Cloud Provider的时候才需要，用来配合云服务提供商的控制

controller-manager、scheduler和apiserver 三者的功能紧密相关，一般运行在同一个机器上，我们可以把它们当做一个整体来看，所以保证了apiserver的高可用即是保证了三个模块的高可用。也可以同时启动多个controller-manager进程，但只有一个会被选举为leader提供服务。

3.2 部署

通过系统服务方式部署

$ cp target/master-node/kube-controller-manager.service /lib/systemd/system/
$ systemctl enable kube-controller-manager.service
$ service kube-controller-manager start
$ journalctl -f -u kube-controller-manager

3.3 重点配置说明

[Unit]
Description=Kubernetes Controller Manager
…
[Service]
ExecStart=/home/michael/bin/kube-controller-manager \
#对外服务的监听地址，这里表示只有本机的程序可以访问它
–address=127.0.0.1 \
#apiserver的url
–master=http://127.0.0.1:8080 \
#服务虚拟ip范围，同apiserver的配置
–service-cluster-ip-range=10.68.0.0/16 \
#pod的ip地址范围
–cluster-cidr=172.20.0.0/16 \
#下面两个表示不使用证书，用空值覆盖默认值
–cluster-signing-cert-file= \
–cluster-signing-key-file= \
…

4. 部署Scheduler（主节点）

4.1 简介

kube-scheduler负责分配调度Pod到集群内的节点上，它监听kube-apiserver，查询还未分配Node的Pod，然后根据调度策略为这些Pod分配节点。我们前面讲到的kubernetes的各种调度策略就是它实现的。

4.2 部署

通过系统服务方式部署

$ cp target/master-node/kube-scheduler.service /lib/systemd/system/
$ systemctl enable kube-scheduler.service
$ service kube-scheduler start
$ journalctl -f -u kube-scheduler

4.3 重点配置说明

[Unit]
Description=Kubernetes Scheduler
…
[Service]
ExecStart=/home/michael/bin/kube-scheduler \
#对外服务的监听地址，这里表示只有本机的程序可以访问它
–address=127.0.0.1 \
#apiserver的url
–master=http://127.0.0.1:8080 \
…

5. 部署CalicoNode（所有节点）

5.1 简介

Calico实现了CNI接口，是kubernetes网络方案的一种选择，它一个纯三层的数据中心网络方案（不需要Overlay），并且与OpenStack、Kubernetes、AWS、GCE等IaaS和容器平台都有良好的集成。
Calico在每一个计算节点利用Linux Kernel实现了一个高效的vRouter来负责数据转发，而每个vRouter通过BGP协议负责把自己上运行的workload的路由信息像整个Calico网络内传播——小规模部署可以直接互联，大规模下可通过指定的BGP route reflector来完成。这样保证最终所有的workload之间的数据流量都是通过IP路由的方式完成互联的。

5.2 部署

calico是通过系统服务+docker方式完成的

$ cp target/all-node/kube-calico.service /lib/systemd/system/
$ systemctl enable kube-calico.service
$ service kube-calico start
$ journalctl -f -u kube-calico

5.3 calico可用性验证

查看容器运行情况

$ docker ps
CONTAINER ID   IMAGE                COMMAND        CREATED ...
4d371b58928b   calico/node:v2.6.2   "start_runit"  3 hours ago...

查看节点运行情况

$ calicoctl node status
Calico process is running.
IPv4 BGP status
+---------------+-------------------+-------+----------+-------------+
| PEER ADDRESS  |     PEER TYPE     | STATE |  SINCE   |    INFO     |
+---------------+-------------------+-------+----------+-------------+
| 192.168.1.103 | node-to-node mesh | up    | 13:13:13 | Established |
+---------------+-------------------+-------+----------+-------------+
IPv6 BGP status
No IPv6 peers found.

查看端口BGP 协议是通过TCP 连接来建立邻居的，因此可以用netstat 命令验证 BGP Peer

$ netstat -natp|grep ESTABLISHED|grep 179
tcp        0      0 192.168.1.102:60959     192.168.1.103:179       ESTABLISHED 29680/bird

查看集群ippool情况

$ calicoctl get ipPool -o yaml
- apiVersion: v1
  kind: ipPool
  metadata:
    cidr: 172.20.0.0/16
  spec:
    nat-outgoing: true

5.4 重点配置说明

[Unit]
Description=calico node
…
[Service]
#以docker方式运行
ExecStart=/usr/bin/docker run –net=host –privileged –name=calico-node \
#指定etcd endpoints（这里主要负责网络元数据一致性，确保Calico网络状态的准确性）
-e ETCD_ENDPOINTS=http://192.168.1.102:2379 \
#网络地址范围（同上面ControllerManager）
-e CALICO_IPV4POOL_CIDR=172.20.0.0/16 \
#镜像名，为了加快大家的下载速度，镜像都放到了阿里云上
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/imooc/calico-node:v2.6.2

6. 配置kubectl命令（任意节点）

6.1 简介

kubectl是Kubernetes的命令行工具，是Kubernetes用户和管理员必备的管理工具。
kubectl提供了大量的子命令，方便管理Kubernetes集群中的各种功能。

6.2 初始化

使用kubectl的第一步是配置Kubernetes集群以及认证方式，包括：

cluster信息：api-server地址
用户信息：用户名、密码或密钥
Context：cluster、用户信息以及Namespace的组合

我们这没有安全相关的东西，只需要设置好api-server和上下文就好啦：

#指定apiserver地址（ip替换为你自己的api-server地址）
kubectl config set-cluster kubernetes  --server=http://192.168.1.102:8080
#指定设置上下文，指定cluster
kubectl config set-context kubernetes --cluster=kubernetes
#选择默认的上下文
kubectl config use-context kubernetes

通过上面的设置最终目的是生成了一个配置文件：~/.kube/config，当然你也可以手写或复制一个文件放在那，就不需要上面的命令了。

7. 配置kubelet（工作节点）

7.1 简介

每个工作节点上都运行一个kubelet服务进程，默认监听10250端口，接收并执行master发来的指令，管理Pod及Pod中的容器。每个kubelet进程会在API Server上注册节点自身信息，定期向master节点汇报节点的资源使用情况，并通过cAdvisor监控节点和容器的资源。

7.2 部署

通过系统服务方式部署，但步骤会多一些，具体如下：

#确保相关目录存在
$ mkdir -p /var/lib/kubelet
$ mkdir -p /etc/kubernetes
$ mkdir -p /etc/cni/net.d

#复制kubelet服务配置文件
$ cp target/worker-node/kubelet.service /lib/systemd/system/
#复制kubelet依赖的配置文件
$ cp target/worker-node/kubelet.kubeconfig /etc/kubernetes/
#复制kubelet用到的cni插件配置文件
$ cp target/worker-node/10-calico.conf /etc/cni/net.d/

$ systemctl enable kubelet.service
$ service kubelet start
$ journalctl -f -u kubelet

7.3 重点配置说明

kubelet.service

[Unit]
Description=Kubernetes Kubelet
[Service]
#kubelet工作目录，存储当前节点容器，pod等信息
WorkingDirectory=/var/lib/kubelet
ExecStart=/home/michael/bin/kubelet \
#对外服务的监听地址
–address=192.168.1.103 \
#指定基础容器的镜像，负责创建Pod 内部共享的网络、文件系统等，这个基础容器非常重要：K8S每一个运行的 POD里面必然包含这个基础容器，如果它没有运行起来那么你的POD 肯定创建不了
–pod-infra-container-image=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/imooc/pause-amd64:3.0 \
#访问集群方式的配置，如api-server地址等
–kubeconfig=/etc/kubernetes/kubelet.kubeconfig \
#声明cni网络插件
–network-plugin=cni \
#cni网络配置目录，kubelet会读取该目录下得网络配置
–cni-conf-dir=/etc/cni/net.d \
#指定 kubedns 的 Service IP(可以先分配，后续创建 kubedns 服务时指定该 IP)，–cluster-domain 指定域名后缀，这两个参数同时指定后才会生效
–cluster-dns=10.68.0.2 \
…

kubelet.kubeconfig
kubelet依赖的一个配置，格式看也是我们后面经常遇到的yaml格式，描述了kubelet访问apiserver的方式

apiVersion: v1
clusters:
– cluster:
#跳过tls，即是kubernetes的认证
insecure-skip-tls-verify: true
#api-server地址
server: http://192.168.1.102:8080
…

10-calico.conf
calico作为kubernets的CNI插件的配置

{  
  "name": "calico-k8s-network",  
  "cniVersion": "0.1.0",  
  "type": "calico",  
    
    "ed_endpoints": "http://192.168.1.102:2379",  
    "logevel": "info",  
    "ipam": {  
        "type": "calico-ipam"  
   },  
    "kubernetes": {  
        
        "k8s_api_root": "http://192.168.1.102:8080"  
    }  
}

8. 小试牛刀

到这里最基础的kubernetes集群就可以工作了。下面我们就来试试看怎么去操作，控制它。
我们从最简单的命令开始，尝试一下kubernetes官方的入门教学：playground的内容。了解如何创建pod，deployments，以及查看他们的信息，深入理解他们的关系。
具体内容请看慕课网的视频吧：《Docker+k8s微服务容器化实践》

9. 为集群增加service功能 – kube-proxy（工作节点）

9.1 简介

每台工作节点上都应该运行一个kube-proxy服务，它监听API server中service和endpoint的变化情况，并通过iptables等来为服务配置负载均衡，是让我们的服务在集群外可以被访问到的重要方式。

9.2 部署

通过系统服务方式部署：

#确保工作目录存在
$ mkdir -p /var/lib/kube-proxy
#复制kube-proxy服务配置文件
$ cp target/worker-node/kube-proxy.service /lib/systemd/system/
#复制kube-proxy依赖的配置文件
$ cp target/worker-node/kube-proxy.kubeconfig /etc/kubernetes/

$ systemctl enable kube-proxy.service
$ service kube-proxy start
$ journalctl -f -u kube-proxy

9.3 重点配置说明

kube-proxy.service

[Unit]
Description=Kubernetes Kube-Proxy Server
…
[Service]
#工作目录
WorkingDirectory=/var/lib/kube-proxy
ExecStart=/home/michael/bin/kube-proxy \
#监听地址
–bind-address=192.168.1.103 \
#依赖的配置文件，描述了kube-proxy如何访问api-server
–kubeconfig=/etc/kubernetes/kube-proxy.kubeconfig \
…

kube-proxy.kubeconfig
配置了kube-proxy如何访问api-server，内容与kubelet雷同，不再赘述。

10. 为集群增加dns功能 – kube-dns（app）

10.1 简介

kube-dns为Kubernetes集群提供命名服务，主要用来解析集群服务名和Pod的hostname。目的是让pod可以通过名字访问到集群内服务。它通过添加A记录的方式实现名字和service的解析。普通的service会解析到service-ip。headless service会解析到pod列表。

10.2 部署

通过kubernetes应用的方式部署
kube-dns.yaml文件基本与官方一致（除了镜像名不同外）。
里面配置了多个组件，之间使用”—“分隔

#到kubernetes-starter目录执行命令
$ kubectl create -f target/services/kube-dns.yaml

10.3 重点配置说明

请直接参考配置文件中的注释。

纯手工搭建k8s集群(二)核心模块部署

1.1 简介

1.2 部署

2.1 简介

2.2 部署

2.3 重点配置说明

3.1 简介

3.2 部署

3.3 重点配置说明

4.1 简介

4.2 部署

4.3 重点配置说明

5.1 简介

5.2 部署

5.3 calico可用性验证

5.4 重点配置说明

6.1 简介

6.2 初始化

7.1 简介

7.2 部署

7.3 重点配置说明

9.1 简介

9.2 部署

9.3 重点配置说明

10.1 简介

10.2 部署

10.3 重点配置说明

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3.3 重点配置说明

4.1 简介

4.2 部署

4.3 重点配置说明

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