【kubernetes】kubeadm部署k8s集群（3主3从+keepalived/nginx负载均衡高可用）

一、完成系统初始化

步骤一：常规环境初始化

步骤二：内核版本升级以及内核限制文件参数修改

步骤三：提前准备好负载均衡器和keepalived(接着之前的二进制部署修改的)

二、所有节点部署docker，以及指定版本的kubeadm

步骤一：所有节点完成docker部署

编辑步骤二：所有节点安装kubeadm，kubelet和kubectl

三、在master01完成kubeadm初始化

步骤一：在master01节点上，完成kubeadm初始化

步骤二：修改了 kubeadm-config.yaml，将其传输给其他master节点，先完成所有master节点的镜像拉取

步骤三：在master01节点上完成证书生成

步骤四：master01根据提示信息完成kubectl的集群引导文件

四、完成其他master节点和node节点加入k8s集群中

步骤一：根据提示信息完成master02/03与集群对接

步骤二：根据提示信息完成master02/03的kubectl初始化

五、完成所有node节点加入k8s集群，部署网络插件calico

步骤一：所有node节点按照提示信息加入k8s集群中编辑

步骤一：部署网络插件calico（在master01节点上传）

六、部署dashboard

七、总结kubeadm部署k8s集群的步骤

一、完成系统初始化

步骤一：常规环境初始化

//所有节点，关闭防火墙规则，关闭selinux，关闭swap交换
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X
swapoff -a						#交换分区必须要关闭
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab		#永久关闭swap分区，&符号在sed命令中代表上次匹配的结果
#加载 ip_vs 模块
for i in $(ls /usr/lib/modules/$(uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs|grep -o "^[^.]*");do echo $i; /sbin/modinfo -F filename $i >/dev/null 2>&1 && /sbin/modprobe $i;done

//修改主机名
hostnamectl set-hostname master01/master02/master03
hostnamectl set-hostname node01/node02/node03

//所有节点修改hosts文件
cat >> /etc/hosts  << EOF
192.168.20.15 master01
192.168.20.16 master02
192.168.20.17 master03
192.168.20.10 node01
192.168.20.12 node02
192.168.20.30 node03
EOF

//调整内核参数
cat > /etc/sysctl.d/kubernetes.conf << EOF
#开启网桥模式，可将网桥的流量传递给iptables链
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1
#关闭ipv6协议
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
net.ipv4.ip_forward=1
EOF

//生效参数
sysctl --system

步骤二：内核版本升级以及内核限制文件参数修改

//内核升级
cat > /etc/yum.repos.d/elrepo.repo <<EOF
[elrepo]
name=elrepo
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/elrepo/kernel/el7/x86_64
gpgcheck=0
enabled=1
EOF

yum install -y kernel-lt kernel-lt-devel

awk -F\' '$1=="menuentry "{print i++ ":" $2}' /etc/grub2.cfg 

grub2-set-default 0

reboot

uname -r

cat >> /etc/security/limits.conf <<EOF
* hard noproc 65535
* soft  noproc 65535
* hard nofile 65535
* soft nofile 65535
* hard memlock unlimited
* soft  memlock unlimited
EOF

步骤三：提前准备好负载均衡器和keepalived(接着之前的二进制部署修改的)

二、所有节点部署docker，以及指定版本的kubeadm

步骤一：所有节点完成docker部署

yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2 
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo 
yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io

mkdir /etc/docker
cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
{
  "registry-mirrors": ["https://6ijb8ubo.mirror.aliyuncs.com"],
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "log-driver": "json-file",
  "log-opts": {
    "max-size": "500m", "max-file": "3"
  }
}
EOF
#使用Systemd管理的Cgroup来进行资源控制与管理，因为相对Cgroupfs而言，Systemd限制CPU、内存等资源更加简单和成熟稳定。
#日志使用json-file格式类型存储，大小为100M，保存在/var/log/containers目录下，方便ELK等日志系统收集和管理日志。

systemctl daemon-reload
systemctl restart docker.service
systemctl enable --now docker.service 

docker info | grep "Cgroup Driver"
Cgroup Driver: systemd

步骤二：所有节点安装kubeadm，kubelet和kubectl

-------------------- 所有节点安装kubeadm，kubelet和kubectl --------------------
//定义kubernetes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

yum install -y kubelet-1.20.15 kubeadm-1.20.15 kubectl-1.20.15

//开机自启kubelet
systemctl enable kubelet.service
#K8S通过kubeadm安装出来以后都是以Pod方式存在，即底层是以容器方式运行，所以kubelet必须设置开机自启


//查看初始化需要的镜像
kubeadm config images list --kubernetes-version 1.20.15

三、在master01完成kubeadm初始化

步骤一：在master01节点上，完成kubeadm初始化

kubeadm config print init-defaults > /opt/kubeadm-config.yaml

//修改yaml文件

kubeadm-config.yaml修改

apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
bootstrapTokens:
- groups:
  - system:bootstrappers:kubeadm:default-node-token
  token: abcdef.0123456789abcdef
  ttl: 24h0m0s
  usages:
  - signing
  - authentication
kind: InitConfiguration
localAPIEndpoint:
#设置当前主机监听的公告地址
  advertiseAddress: 192.168.20.15
  bindPort: 6443
nodeRegistration:
  criSocket: /var/run/dockershim.sock
  name: master01
  taints:
  - effect: NoSchedule
    key: node-role.kubernetes.io/master
---
apiServer:
#设置master的节点以及负载均衡器的vip地址
  certSANs:
  - 192.168.20.15
  - 192.168.20.16
  - 192.168.20.17
  - 192.168.20.100
  timeoutForControlPlane: 4m0s
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
certificatesDir: /etc/kubernetes/pki
clusterName: kubernetes
#设置vip的连接地址和端口号
controlPlaneEndpoint: "192.168.20.100:6443"
controllerManager: {}
dns:
  type: CoreDNS
etcd:
  local:
    dataDir: /var/lib/etcd
#修改拉取镜像的仓库为阿里云
imageRepository: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers
kind: ClusterConfiguration
#指定kubernetes的版本号
kubernetesVersion: v1.20.15
networking:
  dnsDomain: cluster.local
#指定pod网段，一般来说10.244.0.0对应是的flannel网络插件
  podSubnet: "10.244.0.0/16"
#指定service的网段
  serviceSubnet: 10.96.0.0/16
scheduler: {}
---
##把默认的kube-proxy调度方式改为ipvs模式
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
kind: KubeProxyConfiguration
mode: ipvs

步骤二：修改了 kubeadm-config.yaml，将其传输给其他master节点，先完成所有master节点的镜像拉取

//在线拉取镜像
kubeadm config images pull --config /opt/kubeadm-config.yaml

步骤三：在master01节点上完成证书生成

//初始化 master
kubeadm init --config=/opt/kubeadm-config.yaml --upload-certs | tee kubeadm-init.log
#--upload-certs 参数可以在后续执行加入节点时自动分发证书文件
#tee kubeadm-init.log 用以输出日志

[root@master01 k8s]# ls
kubeadm-config.yaml  kubeadm-init.log
[root@master01 k8s]# ls /etc/kubernetes/
admin.conf  controller-manager.conf  kubelet.conf  manifests  pki  scheduler.conf
[root@master01 k8s]# ls /etc/kubernetes/pki/
apiserver.crt              apiserver-etcd-client.key  apiserver-kubelet-client.crt  ca.crt  etcd                front-proxy-ca.key      front-proxy-client.key  sa.pub
apiserver-etcd-client.crt  apiserver.key              apiserver-kubelet-client.key  ca.key  front-proxy-ca.crt  front-proxy-client.crt  sa.key
[root@master01 k8s]# ls /etc/kubernetes/manifests/
etcd.yaml  kube-apiserver.yaml  kube-controller-manager.yaml  kube-scheduler.yaml

接下来需要根据提示去部署k8s集群其他节点

还可以通过命令行+参数直接初始化

kubeadm init \
--apiserver-advertise-address=192.168.80.10 \
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
--kubernetes-version=v1.20.15 \
--service-cidr=10.96.0.0/16 \
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
--token-ttl=0
--------------------------------------------------------------------------------------------
初始化集群需使用kubeadm init命令，可以指定具体参数初始化，也可以指定配置文件初始化。
可选参数：
--apiserver-advertise-address：apiserver通告给其他组件的IP地址，一般应该为Master节点的用于集群内部通信的IP地址，0.0.0.0表示节点上所有可用地址
--apiserver-bind-port：apiserver的监听端口，默认是6443
--cert-dir：通讯的ssl证书文件，默认/etc/kubernetes/pki
--control-plane-endpoint：控制台平面的共享终端，可以是负载均衡的ip地址或者dns域名，高可用集群时需要添加
--image-repository：拉取镜像的镜像仓库，默认是k8s.gcr.io
--kubernetes-version：指定kubernetes版本
--pod-network-cidr：pod资源的网段，需与pod网络插件的值设置一致。Flannel网络插件的默认为10.244.0.0/16，Calico插件的默认值为192.168.0.0/16；
--service-cidr：service资源的网段
--service-dns-domain：service全域名的后缀，默认是cluster.local
--token-ttl：默认token的有效期为24小时，如果不想过期，可以加上 --token-ttl=0 这个参数
---------------------------------------------------------------------------------------------

方法二初始化后需要修改 kube-proxy 的 configmap，开启 ipvs
kubectl edit cm kube-proxy -n=kube-system
修改mode: ipvs

步骤四：master01根据提示信息完成kubectl的集群引导文件

//设定kubectl
kubectl需经由API server认证及授权后方能执行相应的管理操作，kubeadm 部署的集群为其生成了一个具有管理员权限的认证配置文件 /etc/kubernetes/admin.conf，它可由 kubectl 通过默认的 “$HOME/.kube/config” 的路径进行加载。

mkdir -p $HOME/.kube
cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

如果 kubectl get cs 发现集群不健康，更改以下两个文件

//如果 kubectl get cs 发现集群不健康，更改以下两个文件
vim /etc/kubernetes/manifests/kube-scheduler.yaml 
vim /etc/kubernetes/manifests/kube-controller-manager.yaml
# 修改如下内容
把--bind-address=127.0.0.1变成--bind-address=192.168.20.15		#修改成k8s的控制节点master01的ip
把httpGet:字段下的hosts由127.0.0.1变成192.168.20.15（有两处）
#- --port=0					# 搜索port=0，把这一行注释掉

systemctl restart kubelet

[root@master01 k8s]# vim /etc/kubernetes/manifests/kube-scheduler.yaml
[root@master01 k8s]# vim /etc/kubernetes/manifests/kube-controller-manager.yaml 
[root@master01 k8s]# systemctl restart kubelet.service 
[root@master01 k8s]# kubectl get cs

四、完成其他master节点和node节点加入k8s集群中

其他master节点：

步骤一：根据提示信息完成master02/03与集群对接

步骤二：根据提示信息完成master02/03的kubectl初始化

五、完成所有node节点加入k8s集群，部署网络插件calico

步骤一：所有node节点按照提示信息加入k8s集群中

步骤一：部署网络插件calico（在master01节点上传）

验证一下

六、部署dashboard

//在 master01 节点上操作
#上传 recommended.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中
cd /opt/k8s
vim recommended.yaml
#默认Dashboard只能集群内部访问，修改Service为NodePort类型，暴露到外部：
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  ports:
    - port: 443
      targetPort: 8443
      nodePort: 30001     #添加
  type: NodePort          #添加
  selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
	
kubectl apply -f recommended.yaml

#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
https://NodeIP:30001

七、总结kubeadm部署k8s集群的步骤

K8S kubeadm搭建
kubeadm init：在使用kubeadm方式安装K8S集群时，可根据初始化配置文件或配置参数选项快速的初始化生成一个K8S的master管理平台
kubeadm join：根据kubeadm init初始化的提示信息快速的将一个node节点或其它master节点加入到K8S集群里

1）所有节点进行初始化，安装容器引擎、kubeadm、kubelet、kubectl，部署 nginx/haproxy 负载均衡器和 keepalived 高可用
2）执行 kubeadm config print init-defaults 命令生成K8S集群初始化配置文件并进行修改
3）执行 kubeadm init --config 指定初始化配置文件进行K8S集群的初始化，生成K8S的master管理控制节点
4）在其它节点执行 kubeadm join 命令将node节点或其它master节点加入到K8S集群里
5）安装 cni 网络插件（flannel或calico）

更新kubeadm搭建的K8S的证书有效期
1）备份老证书和kubeconfig配置文件
mkdir /root/k8s.bak
cp -r /etc/kubernetes/pki /root/k8s.bak/
cp /etc/kubernetes/*.yaml /root/k8s.bak/

2）更新证书
kubeadm alpha certs renew all --config=/opt/k8s/kubeadm-config.yaml

3）更新kubeconfig配置文件
kubeadm init phase kubeconfig all --config=/opt/k8s/kubeadm-config.yaml

4）重启kubelet进程和其它K8S组件的Pod
systemctl restart kubelet
mv /etc/kubernetes/manifests/*.yaml /tmp
mv /tmp/*.yaml /etc/kubernetes/manifests/

5）查看证书有效期
kubeadm alpha certs check-expiration
openssl x509 -noout -dates -in /etc/kubernetes/pki/XXX.crt