二进制安装部署k8s高可用集群V1.20（一）

时间：2021-04-12 18:25:43 阅读：91 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

二进制安装部署k8s高可用集群V1.20

作者：运维人在路上

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个人简介：本人是一枚大型电商平台的运维工程师，对开发及运维有一定了解，现分享技术干货，欢迎大家交流！

一、环境准备

1.1、部署k8s的两种方式

1）方式一：kubeadm部署

Kubeadm是一个K8s部署工具，提供kubeadm init和kubeadm join，用于快速部署Kubernetes集群。

2）方式二：二进制软件包

从github下载发行版的二进制包，手动部署每个组件，组成Kubernetes集群

3）两种方式对比

Kubeadm降低部署门槛，但屏蔽了很多细节，遇到问题很难排查。如果想更容易可控，推荐使用二进制包部署Kubernetes集群，虽然手动部署麻烦点，期间可以学习很多工作原理，也利于后期维护

1.2、准备环境

1.2.1、服务器要求

1）建议最小硬件配置：2核CPU、2G内存、30G硬盘

2）服务器最好可以访问外网，会有从网上拉取镜像需求，如果服务器不能上网，需要提前下载对应镜像并导入节点

1.2.2、软件环境

软件	版本
操作系统	CentOS7.x_x64 （mini）
容器引擎	Docker CE 19
Kubernetes	Kubernetes v1.20

1.2.3、服务器整体规划

角色	IP	组件
k8s-master1	10.0.0.71	kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler，kubelet，kube-proxy，docker，etcd，nginx，keepalived
k8s-master2	10.0.0.74	kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler，kubelet，kube-proxy，docker，nginx，keepalived
k8s-node1	10.0.0.72	kubelet，kube-proxy，docker，etcd
k8s-node2	10.0.0.73	kubelet，kube-proxy，docker，etcd
负载均衡器IP	10.0.0.88 (VIP)

搭建这套K8s高可用集群分两部分实施，先部署一套单Master架构（3台），再扩容为多Master架构（4台或6台）

单Master架构图：

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单Master服务器规划：

角色	IP	组件
k8s-master	10.0.0.71	kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler，etcd
k8s-node1	10.0.0.72	kubelet，kube-proxy，docker，etcd
k8s-node2	10.0.0.73	kubelet，kube-proxy，docker，etcd

1.2.4、操作系统初始化配置

# 1、关闭防火墙 
systemctl stop firewalld 
systemctl disable firewalld 
 
# 2、关闭selinux 
sed -i ‘s/enforcing/disabled/‘ /etc/selinux/config  # 永久 
setenforce 0  # 临时 
 
# 3、关闭swap 
swapoff -a  # 临时 
sed -ri ‘s/.*swap.*/#&/‘ /etc/fstab    # 永久 
 
# 4、根据规划设置主机名 
hostnamectl set-hostname <hostname> 
 
# 5、在master添加hosts 
cat >> /etc/hosts << EOF 
10.0.0.71 k8s-master01
10.0.0.74 k8s-master02
10.0.0.72 k8s-node01 
10.0.0.73 k8s-node02 
EOF
 
# 6、将桥接的IPv4流量传递到iptables的链 
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF 
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1 
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1 
EOF 
sysctl --system  # 生效 
 
# 7、时间同步 
yum install ntpdate -y 
ntpdate time.windows.com

1.3、证书说明

k8s集群需要用到很多证书，先将证书做一个简单的说明：

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二、部署Etcd集群

Etcd 是一个分布式键值存储系统，Kubernetes使用Etcd进行数据存储，所以先准备一个Etcd数据库，为解决Etcd单点故障，应采用集群方式部署，这里使用3台组建集群，可容忍1台机器故障，当然，你也可以使用5台组建集群，可容忍2台机器故障。

节点名称	IP
etcd-1	10.0.0.71
etcd-2	10.0.0.72
etcd-3	10.0.0.73

注：为了节省机器，这里与K8s节点机器复用。也可以独立于k8s集群之外部署，只要apiserver能连接到就行

2.1、准备cfssl证书生成工具

cfssl是一个开源的证书管理工具，使用json文件生成证书，相比openssl更方便使用。找任意一台服务器操作，这里用Master节点

# 下载软件包
mkdir cfssl && cd cfssl/
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64
chmod +x cfssl_linux-amd64 cfssljson_linux-amd64 cfssl-certinfo_linux-amd64
mv cfssl_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl
mv cfssljson_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssljson
mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/bin/cfssl-certinfo

2.2、生成Etcd证书

2.2.1、自签证书颁发机构（CA）

# 1、创建工作目录
mkdir -p ~/TLS/{etcd,k8s} && cd ~/TLS/etcd

# 2、自签CA
cat > ca-config.json << EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "www": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF

cat > ca-csr.json << EOF
{
    "CN": "etcd CA",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing"
        }
    ]
}
EOF

# 3、生成证书：会生成ca.pem和ca-key.pem文件
cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -

2.2.2、使用自签CA签发Etcd Https证书

# 创建证书请求文件
cat > server-csr.json << EOF
{
    "CN": "etcd",
    "hosts": [
    "10.0.0.71",
    "10.0.0.72",
    "10.0.0.73"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "BeiJing"
        }
    ]
}
EOF

注：上述文件hosts字段中IP为所有etcd节点的集群内部通信IP，一个都不能少！为了方便后期扩容可以多写几个预留的IP。

# 生成证书，会生成server.pem和server-key.pem文件
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=www server-csr.json | cfssljson -bare server

2.3、部署Etcd集群

1）下载etcd二进制文件

地址：https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.4.9/etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz

2）创建工作目录并解压二进制包

mkdir /opt/etcd/{bin,cfg,ssl} -p
tar zxvf etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
mv etcd-v3.4.9-linux-amd64/{etcd,etcdctl} /opt/etcd/bin/

3）创建etcd配置文件

cat > /opt/etcd/cfg/etcd.conf << EOF
#[Member]
ETCD_NAME="etcd-1"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://10.0.0.71:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://10.0.0.71:2379"

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://10.0.0.71:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://10.0.0.71:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://10.0.0.71:2380,etcd-2=https://10.0.0.72:2380,etcd-3=https://10.0.0.73:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
EOF

配置文件说明：

ETCD_NAME：节点名称，集群中唯一

ETCD_DATA_DIR：数据目录

ETCD_LISTEN_PEER_URLS：集群通信监听地址

ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS：客户端访问监听地址

ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEERURLS：集群通告地址

ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS：客户端通告地址

ETCD_INITIAL_CLUSTER：集群节点地址

ETCD_INITIALCLUSTER_TOKEN：集群Token

ETCD_INITIALCLUSTER_STATE：加入集群的当前状态，new是新集群，existing表示加入已有集群

4）systemd管理etcd

cat > /usr/lib/systemd/system/etcd.service << EOF
[Unit]
Description=Etcd Server
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target

[Service]
Type=notify
EnvironmentFile=/opt/etcd/cfg/etcd.conf
ExecStart=/opt/etcd/bin/etcd --cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem --key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --peer-cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem --peer-key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem --peer-trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem --logger=zap
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

5）拷贝生成的证书至指定位置

# 把刚才生成的证书拷贝到配置文件中的路径
cp ~/TLS/etcd/ca*pem ~/TLS/etcd/server*pem /opt/etcd/ssl/

6）启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start etcd
systemctl enable etcd

注意：此时启动一台etcd会显示hang住，这是因为其他两个节点并没有启动，可以查看日志/var/log/messages

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7）将上面节点1所有生成的文件拷贝到节点2和节点3

scp -r /opt/etcd/ root@10.0.0.72:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@10.0.0.72:/usr/lib/systemd/system/
scp -r /opt/etcd/ root@10.0.0.73:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@10.0.0.73:/usr/lib/systemd/system/

8）在节点2和节点3分别修改etcd.conf配置文件中的节点名称和当前服务器IP

vim /opt/etcd/cfg/etcd.conf

#[Member]
ETCD_NAME="etcd-1"   # 修改此处，节点2改为etcd-2，节点3改为etcd-3
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://10.0.0.71:2380"   # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://10.0.0.71:2379" # 修改此处为当前服务器IP

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://10.0.0.71:2380" # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://10.0.0.71:2379" # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://10.0.0.71:2380,etcd-2=https://10.0.0.72:2380,etcd-3=https://10.0.0.73:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"

9）启动etcd并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start etcd
systemctl enable etcd

10）查看集群状态

ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints="https://10.0.0.71:2379,https://10.0.0.72:2379,https://10.0.0.73:2379" endpoint health --write-out=table

# 显示结果如下，说明部署成功
+------------------------+--------+-------------+-------+
|        ENDPOINT        | HEALTH |    TOOK     | ERROR |
+------------------------+--------+-------------+-------+
| https://10.0.0.72:2379 |   true |  15.05078ms |       |
| https://10.0.0.71:2379 |   true | 15.120261ms |       |
| https://10.0.0.73:2379 |   true |  17.14033ms |       |
+------------------------+--------+-------------+-------+

如果有问题第一步先看日志：/var/log/message 或 journalctl -u etcd

三、安装docker

这里使用Docker作为容器引擎，也可以换成别的，例如containerd

下载地址：https://download.docker.com/linux/static/stable/x86_64/docker-19.03.9.tgz

以下在所有节点操作。这里采用二进制安装，用yum安装也一样。

1）解压二进制软件包

tar zxvf docker-19.03.9.tgz
mv docker/* /usr/bin
docker version

2）systemd管理docker

cat > /usr/lib/systemd/system/docker.service << EOF
[Unit]
Description=Docker Application Container Engine
Documentation=https://docs.docker.com
After=network-online.target firewalld.service
Wants=network-online.target

[Service]
Type=notify
ExecStart=/usr/bin/dockerd
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
LimitNOFILE=infinity
LimitNPROC=infinity
LimitCORE=infinity
TimeoutStartSec=0
Delegate=yes
KillMode=process
Restart=on-failure
StartLimitBurst=3
StartLimitInterval=60s

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

3）创建配置文件

mkdir /etc/docker
cat > /etc/docker/daemon.json << EOF
{
  "registry-mirrors": ["https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF

4）启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start docker
systemctl enable docker

四、部署Master Node

4.1、部署kube-apiserver

4.1.1、自签证书签发机构（CA）

cd ~/TLS/k8s

cat > ca-config.json << EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "kubernetes": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF
cat > ca-csr.json << EOF
{
    "CN": "kubernetes",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing",
            "O": "k8s",
            "OU": "System"
        }
    ]
}
EOF

# 生成证书：生成ca.pem和ca-key.pem文件
cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -

4.1.2、使用自签CA签发kube-apiserver HTTPS证书

# 创建证书请求文件
cat > server-csr.json << EOF
{
    "CN": "kubernetes",
    "hosts": [
      "10.0.0.1",
      "127.0.0.1",
      "10.0.0.71",
      "10.0.0.72",
      "10.0.0.73",
      "10.0.0.74",
      "10.0.0.88",
      "kubernetes",
      "kubernetes.default",
      "kubernetes.default.svc",
      "kubernetes.default.svc.cluster",
      "kubernetes.default.svc.cluster.local"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "BeiJing",
            "O": "k8s",
            "OU": "System"
        }
    ]
}
EOF

注意：上述文件hosts字段中IP为所有Master/LB/VIP IP，一个都不能少！为了方便后期扩容可以多写几个预留的IP

# 生成证书，生成server.pem和server-key.pem
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes server-csr.json | cfssljson -bare server

4.1.3、部署kube-apiserver步骤

下载地址：https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/CHANGELOG/CHANGELOG-1.20.md

注：打开链接你会发现里面有很多包，下载一个server包就够了，包含了Master和Worker Node二进制文件

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1）下载并解压二进制软件包

mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs} 
tar zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
cd kubernetes/server/bin
cp kube-apiserver kube-scheduler kube-controller-manager /opt/kubernetes/bin
cp kubectl /usr/bin/

2）创建配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf << EOF
KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=false \--v=2 \--log-dir=/opt/kubernetes/logs \--etcd-servers=https://10.0.0.71:2379,https://10.0.0.72:2379,https://10.0.0.73:2379 \--bind-address=10.0.0.71 \--secure-port=6443 \--advertise-address=10.0.0.71 \--allow-privileged=true \--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 \--enable-admission-plugins=NamespaceLifecycle,LimitRanger,ServiceAccount,ResourceQuota,NodeRestriction \--authorization-mode=RBAC,Node \--enable-bootstrap-token-auth=true \--token-auth-file=/opt/kubernetes/cfg/token.csv \--service-node-port-range=30000-32767 \--kubelet-client-certificate=/opt/kubernetes/ssl/server.pem \--kubelet-client-key=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \--tls-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/server.pem  \--tls-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \--client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \--service-account-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \--service-account-issuer=api \--service-account-signing-key-file=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \--etcd-cafile=/opt/etcd/ssl/ca.pem \--etcd-certfile=/opt/etcd/ssl/server.pem \--etcd-keyfile=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \--requestheader-client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \--proxy-client-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/server.pem \--proxy-client-key-file=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \--requestheader-allowed-names=kubernetes \--requestheader-extra-headers-prefix=X-Remote-Extra- \--requestheader-group-headers=X-Remote-Group \--requestheader-username-headers=X-Remote-User \--enable-aggregator-routing=true \--audit-log-maxage=30 \--audit-log-maxbackup=3 \--audit-log-maxsize=100 \--audit-log-path=/opt/kubernetes/logs/k8s-audit.log"
EOF

注：上面两个\ \ 第一个是转义符，第二个是换行符，使用转义符是为了使用EOF保留换行符

参数说明：

--logtostderr：启用日志

--v：日志等级

--log-dir：日志目录

--etcd-servers：etcd集群地址

--bind-address：监听地址

--secure-port：https安全端口

--advertise-address：集群通告地址

--allow-privileged：启用授权

--service-cluster-ip-range：Service虚拟IP地址段

--enable-admission-plugins：准入控制模块

--authorization-mode：认证授权，启用RBAC授权和节点自管理

--enable-bootstrap-token-auth：启用TLS bootstrap机制

--token-auth-file：bootstrap token文件

--service-node-port-range：Service nodeport类型默认分配端口范围

--kubelet-client-xxx：apiserver访问kubelet客户端证书

--tls-xxx-file：apiserver https证书

1.20版本必须加的参数：--service-account-issuer，--service-account-signing-key-file

--etcd-xxxfile：连接Etcd集群证书

--audit-log-xxx：审计日志

启动聚合层相关配置：--requestheader-client-ca-file，--proxy-client-cert-file，--proxy-client-key-file，--requestheader-allowed-names，--requestheader-extra-headers-prefix，--requestheader-group-headers，--requestheader-username-headers，--enable-aggregator-routing

3）拷贝生成的证书

# 把刚才生成的证书拷贝到配置文件中的路径
cp ~/TLS/k8s/ca*pem ~/TLS/k8s/server*pem /opt/kubernetes/ssl/

4）启用 TLS Bootstrapping 机制

TLS Bootstraping：Master apiserver启用TLS认证后，Node节点kubelet和kube-proxy要与kube-apiserver进行通信，必须使用CA签发的有效证书才可以，当Node节点很多时，这种客户端证书颁发需要大量工作，同样也会增加集群扩展复杂度。为了简化流程，Kubernetes引入了TLS bootstraping机制来自动颁发客户端证书，kubelet会以一个低权限用户自动向apiserver申请证书，kubelet的证书由apiserver动态签署。所以强烈建议在Node上使用这种方式，目前主要用于kubelet，kube-proxy还是由我们统一颁发一个证书。

TLS bootstraping 工作流程：

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5）创建token文件

# 格式：token，用户名，UID，用户组
cat > /opt/kubernetes/cfg/token.csv << EOF
c47ffb939f5ca36231d9e3121a252940,kubelet-bootstrap,10001,"system:node-bootstrapper"
EOF

token也可自行生成替换：

head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ‘ ‘

6）systemd管理apiserver

cat > /usr/lib/systemd/system/kube-apiserver.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes API Server
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes

[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-apiserver \$KUBE_APISERVER_OPTS
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

7）启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start kube-apiserver 
systemctl enable kube-apiserver

4.2、部署kube-controller-manager

1）创建配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.conf << EOF
KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS="--logtostderr=false \--v=2 \--log-dir=/opt/kubernetes/logs \--leader-elect=true \--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig \--bind-address=127.0.0.1 \--allocate-node-cidrs=true \--cluster-cidr=10.244.0.0/16 \--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 \--cluster-signing-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \--cluster-signing-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem  \--root-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \--service-account-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \--cluster-signing-duration=87600h0m0s"
EOF

配置说明：

--kubeconfig：连接apiserver配置文件

--leader-elect：当该组件启动多个时，自动选举（HA）

--cluster-signing-cert-file/--cluster-signing-key-file：自动为kubelet颁发证书的CA，与apiserver保持一致

2）生成kubeconfig文件

生成kube-controller-manager证书：

# 切换工作目录
cd ~/TLS/k8s

# 创建证书请求文件
cat > kube-controller-manager-csr.json << EOF
{
  "CN": "system:kube-controller-manager",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "BeiJing", 
      "ST": "BeiJing",
      "O": "system:masters",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

# 生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-controller-manager-csr.json | cfssljson -bare kube-controller-manager

生成kubeconfig文件（以下是shell命令，直接在终端执行）：

KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://10.0.0.71:6443"

kubectl config set-cluster kubernetes   --certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem   --embed-certs=true   --server=${KUBE_APISERVER}   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials kube-controller-manager   --client-certificate=./kube-controller-manager.pem   --client-key=./kube-controller-manager-key.pem   --embed-certs=true   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default   --cluster=kubernetes   --user=kube-controller-manager   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

3）systemd管理controller-manager

cat > /usr/lib/systemd/system/kube-controller-manager.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Controller Manager
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes

[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-controller-manager \$KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

4）启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start kube-controller-manager
systemctl enable kube-controller-manager

4.3、部署kube-scheduler

1）创建配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.conf << EOF
KUBE_SCHEDULER_OPTS="--logtostderr=false \--v=2 \--log-dir=/opt/kubernetes/logs \--leader-elect \--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig \--bind-address=127.0.0.1"
EOF

参数说明：

--kubeconfig：连接apiserver配置文件

--leader-elect：当该组件启动多个时，自动选举（HA）

2）生成kubeconfig文件

生成kube-scheduler证书：

# 切换工作目录
cd ~/TLS/k8s

# 创建证书请求文件
cat > kube-scheduler-csr.json << EOF
{
  "CN": "system:kube-scheduler",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "BeiJing",
      "ST": "BeiJing",
      "O": "system:masters",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

# 生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-scheduler-csr.json | cfssljson -bare kube-scheduler

生成kubeconfig文件（以下是shell命令，直接在终端执行）：

KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://10.0.0.71:6443"

kubectl config set-cluster kubernetes   --certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem   --embed-certs=true   --server=${KUBE_APISERVER}   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials kube-scheduler   --client-certificate=./kube-scheduler.pem   --client-key=./kube-scheduler-key.pem   --embed-certs=true   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default   --cluster=kubernetes   --user=kube-scheduler   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

3）systemd管理scheduler

cat > /usr/lib/systemd/system/kube-scheduler.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Scheduler
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes

[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-scheduler \$KUBE_SCHEDULER_OPTS
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

4）启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start kube-scheduler
systemctl enable kube-scheduler

5）查看集群状态

生成kubectl连接集群的证书：

cat > admin-csr.json <<EOF
{
  "CN": "admin",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "BeiJing",
      "ST": "BeiJing",
      "O": "system:masters",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes admin-csr.json | cfssljson -bare admin

生成kubeconfig文件：

mkdir /root/.kube

KUBE_CONFIG="/root/.kube/config"
KUBE_APISERVER="https://10.0.0.71:6443"

kubectl config set-cluster kubernetes   --certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem   --embed-certs=true   --server=${KUBE_APISERVER}   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials cluster-admin   --client-certificate=./admin.pem   --client-key=./admin-key.pem   --embed-certs=true   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default   --cluster=kubernetes   --user=cluster-admin   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

通过kubectl工具查看当前集群组件状态：

kubectl get cs

# 如下输出说明Master节点组件运行正常
Warning: v1 ComponentStatus is deprecated in v1.19+
NAME                 STATUS    MESSAGE             ERROR
scheduler            Healthy   ok                  
controller-manager   Healthy   ok                  
etcd-2               Healthy   {"health":"true"}   
etcd-1               Healthy   {"health":"true"}   
etcd-0               Healthy   {"health":"true"}

6）授权kubelet-bootstrap用户允许请求证书

kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap --clusterrole=system:node-bootstrapper --user=kubelet-bootstrap

五、部署Worker Node

下面还是在Master Node上操作，即同时作为Worker Node

5.1、创建工作目录并拷贝二进制文件

# 在所有worker node创建工作目录（master已创建，新加入节点需要创建）
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}

# 从解压的k8s server压缩包中拷贝文件
cd /root/soft/kubernetes/server/bin
cp kubelet kube-proxy /opt/kubernetes/bin

5.2、部署kubelet

1）创建配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf << EOF
KUBELET_OPTS="--logtostderr=false \--v=2 \--log-dir=/opt/kubernetes/logs \--hostname-override=k8s-master1 \--network-plugin=cni \--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig \--bootstrap-kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig \--config=/opt/kubernetes/cfg/kubelet-config.yml \--cert-dir=/opt/kubernetes/ssl \--pod-infra-container-image=lizhenliang/pause-amd64:3.0"
EOF

参数说明：

--hostname-override：显示名称，集群中唯一

--network-plugin：启用CNI

--kubeconfig：空路径，会自动生成，后面用于连接apiserver

--bootstrap-kubeconfig：首次启动向apiserver申请证书

--config：配置参数文件

--cert-dir：kubelet证书生成目录

--pod-infra-container-image：管理Pod网络容器的镜像

2）配置参数文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kubelet-config.yml << EOF
kind: KubeletConfiguration
apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
address: 0.0.0.0
port: 10250
readOnlyPort: 10255
cgroupDriver: cgroupfs
clusterDNS:
- 10.0.0.2
clusterDomain: cluster.local 
failSwapOn: false
authentication:
  anonymous:
    enabled: false
  webhook:
    cacheTTL: 2m0s
    enabled: true
  x509:
    clientCAFile: /opt/kubernetes/ssl/ca.pem 
authorization:
  mode: Webhook
  webhook:
    cacheAuthorizedTTL: 5m0s
    cacheUnauthorizedTTL: 30s
evictionHard:
  imagefs.available: 15%
  memory.available: 100Mi
  nodefs.available: 10%
  nodefs.inodesFree: 5%
maxOpenFiles: 1000000
maxPods: 110
EOF

3）生成kubelet初次加入集群引导kubeconfig文件

KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://10.0.0.71:6443" # apiserver IP:PORT
TOKEN="c47ffb939f5ca36231d9e3121a252940" # 与token.csv里保持一致

# 生成 kubelet bootstrap kubeconfig 配置文件
kubectl config set-cluster kubernetes   --certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem   --embed-certs=true   --server=${KUBE_APISERVER}   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials "kubelet-bootstrap"   --token=${TOKEN}   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default   --cluster=kubernetes   --user="kubelet-bootstrap"   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

4）systemd管理kubelet

cat > /usr/lib/systemd/system/kubelet.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Kubelet
After=docker.service

[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kubelet \$KUBELET_OPTS
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

5）启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start kubelet
systemctl enable kubelet

6）批准kubelet证书申请并加入集群

# 查看kubelet证书请求
kubectl get csr
NAME                                                   AGE   SIGNERNAME                                    REQUESTOR           CONDITION
node-csr-jaqXhwxFBnD-1ui9omPdF__0SGovk2ZRhszz_QMGJxI   62s   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Pending

# 批准申请
kubectl certificate approve node-csr-jaqXhwxFBnD-1ui9omPdF__0SGovk2ZRhszz_QMGJxI

# 查看节点（由于网络插件还没有部署，节点会没有准备就绪 NotReady）
kubectl get node
NAME          STATUS     ROLES    AGE   VERSION
k8s-master1   NotReady   <none>   7s    v1.20.4

5.3、部署kube-proxy

1）创建配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.conf << EOF
KUBE_PROXY_OPTS="--logtostderr=false \--v=2 \--log-dir=/opt/kubernetes/logs \--config=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml"
EOF

2）配置参数文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml << EOF
kind: KubeProxyConfiguration
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
bindAddress: 0.0.0.0
metricsBindAddress: 0.0.0.0:10249
clientConnection:
  kubeconfig: /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig
hostnameOverride: k8s-master1
clusterCIDR: 10.0.0.0/24
EOF

3）生成kube-proxy.kubeconfig文件

生成kube-proxy证书：

# 切换工作目录
cd ~/TLS/k8s

# 创建证书请求文件
cat > kube-proxy-csr.json << EOF
{
  "CN": "system:kube-proxy",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "BeiJing",
      "ST": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

# 生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy

生成kubeconfig文件：

KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://10.0.0.71:6443"

kubectl config set-cluster kubernetes   --certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem   --embed-certs=true   --server=${KUBE_APISERVER}   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials kube-proxy   --client-certificate=./kube-proxy.pem   --client-key=./kube-proxy-key.pem   --embed-certs=true   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default   --cluster=kubernetes   --user=kube-proxy   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

4）systemd管理kube-proxy

cat > /usr/lib/systemd/system/kube-proxy.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Proxy
After=network.target

[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-proxy \$KUBE_PROXY_OPTS
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

5）启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start kube-proxy
systemctl enable kube-proxy

5.4、部署网络组件Calico

Calico是一个纯三层的数据中心网络方案，是目前Kubernetes主流的网络方案。

下载地址：https://docs.projectcalico.org/

# 部署Calico
kubectl apply -f calico.yaml
kubectl get pods -n kube-system

NAME                                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
calico-kube-controllers-97769f7c7-q9thh   1/1     Running   0          2m12s
calico-node-pjxtr                         1/1     Running   0          2m12s

# 等Calico Pod都Running，节点也会准备就绪
kubectl get node
NAME          STATUS   ROLES    AGE   VERSION
k8s-master1   Ready    <none>   18m   v1.20.4

5.5、授权apiserver访问kubelet

应用场景：例如kubectl logs

cat > apiserver-to-kubelet-rbac.yaml << EOF
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  annotations:
    rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate: "true"
  labels:
    kubernetes.io/bootstrapping: rbac-defaults
  name: system:kube-apiserver-to-kubelet
rules:
  - apiGroups:
      - ""
    resources:
      - nodes/proxy
      - nodes/stats
      - nodes/log
      - nodes/spec
      - nodes/metrics
      - pods/log
    verbs:
      - "*"
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: system:kube-apiserver
  namespace: ""
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: system:kube-apiserver-to-kubelet
subjects:
  - apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
    kind: User
    name: kubernetes
EOF

kubectl apply -f apiserver-to-kubelet-rbac.yaml

5.6、新增Worker Node

1）拷贝已部署好的Node相关文件到新节点

# 在Master节点将Worker Node涉及文件拷贝到新节点10.0.0.72/73
scp -r /opt/kubernetes root@10.0.0.72:/opt/

scp -r /usr/lib/systemd/system/{kubelet,kube-proxy}.service root@10.0.0.72:/usr/lib/systemd/system

scp /opt/kubernetes/ssl/ca.pem root@10.0.0.72:/opt/kubernetes/ssl

2）删除kubelet证书和kubeconfig文件

注：这几个文件是证书申请审批后自动生成的，每个Node不同，必须删除

rm -f /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig 
rm -f /opt/kubernetes/ssl/kubelet*

3）修改配置文件中的主机名

vim /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
--hostname-override=k8s-node1

vim /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml
hostnameOverride: k8s-node1

4）启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start kubelet kube-proxy
systemctl enable kubelet kube-proxy

5）在Master上批准新Node kubelet证书申请

# 查看证书请求
kubectl get csr
NAME                                                   AGE   SIGNERNAME                                    REQUESTOR           CONDITION
node-csr-E0cAzR_Tv7S1l6eThCsx5IeVG20AYSeTLOrgW5mAZFA   70s   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Pending

# 同意授权请求
kubectl certificate approve node-csr-E0cAzR_Tv7S1l6eThCsx5IeVG20AYSeTLOrgW5mAZFA

6）查看Node状态

kubectl get nodes
NAME          STATUS   ROLES    AGE    VERSION
k8s-master1   Ready    <none>   31m    v1.20.4
k8s-node01    Ready    <none>   111s   v1.20.4

Node2（10.0.0.73 ）节点同上。记得修改主机名！

六、部署Dashboard和CoreDNS

6.1、部署Dashboard

kubectl apply -f kubernetes-dashboard.yaml

# 查看部署
kubectl get pods,svc -n kubernetes-dashboard

技术分享图片

访问地址：https://NodeIP:30001

创建service account并绑定默认cluster-admin管理员集群角色：

kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kube-system
kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard-admin
kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk ‘/dashboard-admin/{print $1}‘)

使用输出的token登录Dashboard：

技术分享图片

6.2、部署CoreDNS

CoreDNS用于集群内部Service名称解析：

kubectl apply -f coredns.yaml 
 
kubectl get pods -n kube-system  
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE 
coredns-5ffbfd976d-j6shb      1/1     Running   0          32s

DNS解析测试：

kubectl run -it --rm dns-test --image=busybox:1.28.4 sh

If you don‘t see a command prompt, try pressing enter.
/ # nslookup kubernetes
Server:    10.0.0.2
Address 1: 10.0.0.2 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      kubernetes
Address 1: 10.0.0.1 kubernetes.default.svc.cluster.local

解析没问题。

至此一个单Master集群就搭建完成了！这个环境就足以满足学习实验了，如果你的服务器配置较高，可继续扩容多Master集群！

二进制安装部署k8s高可用集群V1.20（一）

原文：https://www.cnblogs.com/hujinzhong/p/14648961.html

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