Kubernetes：（二）K8Sv1.20二进制部署

文章目录

一、k8s项目架构
二、二进制搭建 Kubernetes v1.20 （单master节点）
- 1.操作系统初始化配置
- 2.部署 docker引擎
- 3. etcd的概念
- 4. 证书认证
- 5. node01 节点操作（192.168.44.10）
- 6. node02 节点操作（192.168.44.40）
- 7.master组件签发证书
三、部署 Worker Node 组件
四、K8S 中 Pod 网络通信
五、部署 CNI 网络组件（flannel方式）
- 在node01部署 flannel（192.168.44.10）
六、部署 Calico
- k8s 组网方案对比:
- Calico 工作原理：
七、部署 CoreDN
八、master02 节点部署（192.168.44.30）
九、负载均衡部署
十、部署 Dashboard
十一、总结
- Etcd安装步骤：
- master组件安装步骤：
- kubernetes多集群部署：

一、k8s项目架构

集群名称	IP地址	安装软件
k8s集群master01	192.168.44.80	kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler etcd
k8s集群master02	192.168.44.70	kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler etcd
k8s集群node01	192.168.44.10	kubelet kube-proxy docker
k8s集群node02	192.168.44.40	kubelet kube-proxy docker
etcd集群节点1	192.168.44.80	etcd
etcd集群节点2	192.168.44.10	etcd
etcd集群节点3	192.168.44.40	etcd
负载均衡nginx+keepalive01（master）	192.168.44.50	nginx keepalive
负载均衡nginx+keepalive02（backup）	192.168.10.60	nginx keepalive

etcd集群在企业里是单独的服务器，因为博主机器能力有限，所以做到了k8s集群中

二、二进制搭建 Kubernetes v1.20 （单master节点）

集群名称	IP地址	安装软件
k8s集群master01	192.168.44.80	kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler etcd
k8s集群node01	192.168.44.10	kubelet kube-proxy docker
k8s集群node02	192.168.44.40	kubelet kube-proxy docker
etcd集群节点1	192.168.44.80	etcd
etcd集群节点2	192.168.44.10	etcd
etcd集群节点3	192.168.44.40	etcd

1.操作系统初始化配置

关闭防火墙

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X

关闭selinux

setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config

关闭swap

swapoff -a
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab

根据规划设置主机名

hostnamectl set-hostname master01
hostnamectl set-hostname node01
hostnamectl set-hostname node02

在master添加hosts

cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.44.80 master01
192.168.44.70 master02
192.168.44.40 node01
192.168.44.10 node02
EOF

调整内核参数

cat > /etc/sysctl.d/k8s.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


sysctl --system                     #刷新内核参数

时间同步

vim /etc/resolv.conf
nameserver 218.2.135.1              #更改域名服务器

yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com

2.部署 docker引擎

所有 node 节点部署docker引擎

yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2 
#设置阿里云镜像源
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo 
#安装 Docker-CE并设置为开机自动启动
yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io

添加自己的加速器

vi /etc/docker/daemon.json
{
    "registry-mirrors": [ "https://8a15142ab6504da8a767986da6e1ce1a.mirror.swr.myhuaweicloud.com" ]
}
systemctl start docker.service
systemctl enable docker.service

3. etcd的概念

etcd是一个高可用的分布式键值（key-value）数据库。etcd内部采用raft协议作为一致性算法，etcd是go语言编写的。

etcd 作为服务发现系统，有以下的特点：
简单：安装配置简单，而且提供了HTTP API进行交互，使用也很简单
安全：支持SSL证书验证
快速：单实例支持每秒2k+读操作
可靠：采用raft算法，实现分布式系统数据的可用性和一致性

etcd 目前默认使用2379端口提供HTTP API服务， 2380端口和peer通信(这两个端口已经被IANA(互联网数字分配机构)官方预留给etcd)。即etcd默认使用2379端口对外为客户端提供通讯，使用2380端口来进行服务器间内部通讯。

etcd 在生产环境中一般推荐集群方式部署。由于etcd 的leader选举机制，要求至少为3台或以上的奇数台。

准备签发证书环境（安全认证）

CFSSL 是 CloudFlare 公司开源的一款 PKI/TLS 工具。 CFSSL 包含一个命令行工具和一个用于签名、验证和捆绑 TLS 证书的 HTTP API 服务。使用Go语言编写。
CFSSL 使用配置文件生成证书，因此自签之前，需要生成它识别的 json 格式的配置文件，CFSSL 提供了方便的命令行生成配置文件。
CFSSL 用来为 etcd 提供 TLS 证书，它支持签三种类型的证书：
1、client 证书，服务端连接客户端时携带的证书，用于客户端验证服务端身份，如 kube-apiserver 访问 etcd；
2、server 证书，客户端连接服务端时携带的证书，用于服务端验证客户端身份，如 etcd 对外提供服务；
3、peer 证书，相互之间连接时使用的证书，如 etcd 节点之间进行验证和通信。
这里全部都使用同一套证书认证。

4. 证书认证

在 master01 节点上操作（192.168.44.10）
准备cfssl证书生成工具

wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssl
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssljson
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssl-certinfo

chmod +x /usr/local/bin/cfssl*

在这里插入图片描述

cfssl：证书签发的工具命令
cfssljson：将 cfssl 生成的证书（json格式）变为文件承载式证书
cfssl-certinfo：验证证书的信息
cfssl-certinfo -cert <证书名称>			#查看证书的信息

生成Etcd证书

mkdir /opt/k8s
cd /opt/k8s/

上传 etcd-cert.sh 和 etcd.sh 到 /opt/k8s/ 目录中

chmod +x etcd-cert.sh etcd.sh

在这里插入图片描述
配置文件说明（etcd-cert.sh）：

#!/bin/bash
#配置证书生成策略，让 CA 软件知道颁发有什么功能的证书，生成用来签发其他组件证书的根证书
cat > ca-config.json <<EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "www": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF

#ca-config.json：可以定义多个 profiles，分别指定不同的过期时间、使用场景等参数；
#后续在签名证书时会使用某个 profile；此实例只有一个 www 模板。
#expiry：指定了证书的有效期，87600h 为10年，如果用默认值一年的话，证书到期后集群会立即宕掉
#signing：表示该证书可用于签名其它证书；生成的 ca.pem 证书中 CA=TRUE；
#key encipherment：表示使用非对称密钥加密，如 RSA 加密；
#server auth：表示client可以用该 CA 对 server 提供的证书进行验证；
#client auth：表示server可以用该 CA 对 client 提供的证书进行验证；
#注意标点符号，最后一个字段一般是没有逗号的。


#-----------------------
#生成CA证书和私钥（根证书和私钥）
#特别说明： cfssl和openssl有一些区别，openssl需要先生成私钥，然后用私钥生成请求文件，最后生成签名的证书和私钥等，但是cfssl可以直接得到请求文件。
cat > ca-csr.json <<EOF
{
    "CN": "etcd",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing"
        }
    ]
}
EOF

#CN：Common Name，浏览器使用该字段验证网站或机构是否合法，一般写的是域名 
#key：指定了加密算法，一般使用rsa（size：2048）
#C：Country，国家
#ST：State，州，省
#L：Locality，地区,城市
#O: Organization Name，组织名称，公司名称
#OU: Organization Unit Name，组织单位名称，公司部门

cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca

#生成的文件：
#ca-key.pem：根证书私钥
#ca.pem：根证书
#ca.csr：根证书签发请求文件

#cfssl gencert -initca <CSRJSON>：使用 CSRJSON 文件生成生成新的证书和私钥。如果不添加管道符号，会直接把所有证书内容输出到屏幕。
#注意：CSRJSON 文件用的是相对路径，所以 cfssl 的时候需要 csr 文件的路径下执行，也可以指定为绝对路径。
#cfssljson 将 cfssl 生成的证书（json格式）变为文件承载式证书，-bare 用于命名生成的证书文件。


#-----------------------
#生成 etcd 服务器证书和私钥
cat > server-csr.json <<EOF
{
    "CN": "etcd",
    "hosts": [
    "192.168.44.80",
    "192.168.44.10",
    "192.168.44.40"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "BeiJing"
        }
    ]
}
EOF

#hosts：将所有 etcd 集群节点添加到 host 列表，需要指定所有 etcd 集群的节点 ip 或主机名不能使用网段，新增 etcd 服务器需要重新签发证书。

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=www server-csr.json | cfssljson -bare server

#生成的文件：
#server.csr：服务器的证书请求文件
#server-key.pem：服务器的私钥
#server.pem：服务器的数字签名证书

#-config：引用证书生成策略文件 ca-config.json
#-profile：指定证书生成策略文件中的的使用场景，比如 ca-config.json 中的 www

在这里插入图片描述

创建用于生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥的目录

mkdir /opt/k8s/etcd-cert
mv etcd-cert.sh etcd-cert/
cd /opt/k8s/etcd-cert/
./etcd-cert.sh			       #生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥

在这里插入图片描述
上传 etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s 目录中，启动etcd服务

cd /opt/k8s/
https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.4.9/etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
tar zxvf etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
ls etcd-v3.4.9-linux-amd64


etcd就是etcd 服务的启动命令，后面可跟各种启动参数
etcdctl主要为etcd 服务提供了命令行操作

在这里插入图片描述
创建用于存放 etcd 配置文件，命令文件，证书的目录

mkdir -p /opt/etcd/{cfg,bin,ssl}

cd /opt/k8s/etcd-v3.4.9-linux-amd64/
mv etcd etcdctl /opt/etcd/bin/
cp /opt/k8s/etcd-cert/*.pem /opt/etcd/ssl/         #把证书移到ssl目录下

cd /opt/k8s/
./etcd.sh etcd01 192.168.44.80 etcd02=https://192.168.44.10:2380,etcd03=https://192.168.44.40:2380

进入卡住状态等待其他节点加入，这里需要三台etcd服务同时启动，如果只启动其中一台后，服务会卡在那里，
直到集群中所有etcd节点都已启动，可忽略这个情况

etcd.sh脚本

#!/bin/bash
#example: ./etcd.sh etcd01 192.168.44.80 etcd02=https://192.168.44.10:2380,etcd03=https://192.168.44.40:2380

#创建etcd配置文件/opt/etcd/cfg/etcd
ETCD_NAME=$1
ETCD_IP=$2
ETCD_CLUSTER=$3

WORK_DIR=/opt/etcd

cat > $WORK_DIR/cfg/etcd  <<EOF
#[Member]
ETCD_NAME="${ETCD_NAME}"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://${ETCD_IP}:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://${ETCD_IP}:2379"

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://${ETCD_IP}:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://${ETCD_IP}:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://${ETCD_IP}:2380,${ETCD_CLUSTER}"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
EOF

#Member:成员配置
#ETCD_NAME：节点名称，集群中唯一。成员名字，集群中必须具备唯一性，如etcd01
#ETCD_DATA_DIR：数据目录。指定节点的数据存储目录，这些数据包括节点ID，集群ID，集群初始化配置，Snapshot文件，若未指定-wal-dir，还会存储WAL文件；如果不指定会用缺省目录
#ETCD_LISTEN_PEER_URLS：集群通信监听地址。用于监听其他member发送信息的地址。ip为全0代表监听本机所有接口
#ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS：客户端访问监听地址。用于监听etcd客户发送信息的地址。ip为全0代表监听本机所有接口

#Clustering：集群配置
#ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS：集群通告地址。其他member使用，其他member通过该地址与本member交互信息。一定要保证从其他member能可访问该地址。静态配置方式下，该参数的value一定要同时在--initial-cluster参数中存在
#ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS：客户端通告地址。etcd客户端使用，客户端通过该地址与本member交互信息。一定要保证从客户侧能可访问该地址
#ETCD_INITIAL_CLUSTER：集群节点地址。本member使用。描述集群中所有节点的信息，本member根据此信息去联系其他member
#ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN：集群Token。用于区分不同集群。本地如有多个集群要设为不同
#ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE：加入集群的当前状态，new是新集群，existing表示加入已有集群。


#创建etcd.service服务管理文件
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=${WORK_DIR}/cfg/etcd
ExecStart=${WORK_DIR}/bin/etcd \
--cert-file=${WORK_DIR}/ssl/server.pem \
--key-file=${WORK_DIR}/ssl/server-key.pem \
--trusted-ca-file=${WORK_DIR}/ssl/ca.pem \
--peer-cert-file=${WORK_DIR}/ssl/server.pem \
--peer-key-file=${WORK_DIR}/ssl/server-key.pem \
--peer-trusted-ca-file=${WORK_DIR}/ssl/ca.pem \
--logger=zap \
--enable-v2
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

#--enable-v2：开启 etcd v2 API 接口。当前 flannel 版本不支持 etcd v3 通信
#--logger=zap：使用 zap 日志框架。zap.Logger 是go语言中相对日志库中性能最高的
#--peer开头的配置项用于指定集群内部TLS相关证书（peer 证书），这里全部都使用同一套证书认证
#不带--peer开头的的参数是指定 etcd 服务器TLS相关证书（server 证书），这里全部都使用同一套证书认证


systemctl daemon-reload
systemctl enable etcd
systemctl restart etcd

在这里插入图片描述

把etcd相关证书文件、命令文件和服务管理文件全部拷贝到另外两个etcd集群节点

scp -r /opt/etcd/ root@192.168.44.10:/opt/
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.44.40:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.44.10:/usr/lib/systemd/system/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.44.40:/usr/lib/systemd/system/

5. node01 节点操作（192.168.44.10）

vim /opt/etcd/cfg/etcd


#[Member]
ETCD_NAME="etcd02"											#修改
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.44.10:2380"			#修改
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.44.10:2379"		#修改

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.44.10:2380"		#修改
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.44.10:2379"				#修改
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.10.80:2380,etcd02=https://192.168.10.18:2380,etcd03=https://192.168.10.19:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"

在这里插入图片描述
启动etcd服务

systemctl start etcd
systemctl enable etcd     ##systemctl enable --now etcd
systemctl在enable、disable、mask子命令里面增加了--now选项，可以激活同时启动服务，激活同时停止服务等。

systemctl status etcd

在这里插入图片描述

6. node02 节点操作（192.168.44.40）

vim /opt/etcd/cfg/etcd


#[Member]
ETCD_NAME="etcd03"											#修改
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.10.19:2380"			#修改
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.10.19:2379"		#修改

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.10.19:2380"		#修改
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.10.19:2379"				#修改
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.10.80:2380,etcd02=https://192.168.10.18:2380,etcd03=https://192.168.10.19:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"

在这里插入图片描述
启动etcd服务

systemctl start etcd
systemctl enable etcd
systemctl status etcd

在这里插入图片描述
检查 etcd 集群中各个成员节点的健康状态

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://192.168.44.80:2379,https://192.168.44.10:2379,https://192.168.44.40:2379" endpoint health --write-out=table

在这里插入图片描述
检查 etcd 集群中各个成员节点的状态

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://192.168.44.80:2379,https://192.168.44.10:2379,https://192.168.44.40:2379" endpoint status --write-out=table


------------------------------------------------------------------------------------------
--cert-file：识别HTTPS端使用SSL证书文件
--key-file：使用此SSL密钥文件标识HTTPS客户端
--ca-file：使用此CA证书验证启用https的服务器的证书
--endpoints：集群中以逗号分隔的机器地址列表
cluster-health：检查etcd集群的运行状况

在这里插入图片描述
查看etcd集群成员列表

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://192.168.44.80:2379,https://192.168.44.10:2379,https://192.168.44.40:2379" --write-out=table member list

在这里插入图片描述

7.master组件签发证书

在 master01 节点上操作
上传 master.zip 和 k8s-cert.sh 到 /opt/k8s 目录中，解压 master.zip 压缩包

cd /opt/k8s/
unzip master.zip
chmod +x *.sh

创建kubernetes工作目录

mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}

创建用于生成CA证书、相关组件的证书和私钥的目录

mkdir /opt/k8s/k8s-cert
mv /opt/k8s/k8s-cert.sh /opt/k8s/k8s-cert
cd /opt/k8s/k8s-cert/
./k8s-cert.sh				#生成CA证书、相关组件的证书和私钥

k8s-cert.sh脚本（IP后面的注释要删掉）

#!/bin/bash
#配置证书生成策略，让 CA 软件知道颁发有什么功能的证书，生成用来签发其他组件证书的根证书
cat > ca-config.json <<EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "kubernetes": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF

#生成CA证书和私钥（根证书和私钥）
cat > ca-csr.json <<EOF
{
    "CN": "kubernetes",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing",
      	    "O": "k8s",
            "OU": "System"
        }
    ]
}
EOF

cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -


#-----------------------
#生成 apiserver 的证书和私钥（apiserver和其它k8s组件通信使用）
#hosts中将所有可能作为 apiserver 的 ip 添加进去，后面 keepalived 使用的 VIP 也要加入
cat > apiserver-csr.json <<EOF
{
    "CN": "kubernetes",
    "hosts": [
      "10.0.0.1",
      "127.0.0.1",
      "192.168.44.80",		#master01
      "192.168.44.70",		#master02
      "192.168.44.100",		#vip，后面 keepalived 使用
      "192.168.44.50",		#load balancer01（master）
      "192.168.44.70",		#load balancer02（backup）
      "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

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


#-----------------------
#生成 kubectl 连接集群的证书和私钥，具有admin权限
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 kube-proxy 的证书和私钥
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

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

在这里插入图片描述

ls *pem

在这里插入图片描述
复制CA证书、apiserver相关证书和私钥到 kubernetes工作目录的 ssl 子目录中

cp ca*pem apiserver*pem /opt/kubernetes/ssl/

上传 kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s/ 目录中，解压 kubernetes 压缩包
下载地址：https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/release-1.20/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。

cd /opt/k8s/
tar zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz

复制master组件的关键命令文件到 kubernetes工作目录的 bin 子目录中

cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
cp kube-apiserver kubectl kube-controller-manager kube-scheduler /opt/kubernetes/bin/
ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/

创建 bootstrap token 认证文件，apiserver 启动时会调用，然后就相当于在集群内创建了一个这个用户，接下来就可以用 RBAC 给他授权

cd /opt/k8s/

用于在 kubelet（运行在集群中每个节点上的组件）加入集群时进行身份认证

vim token.sh

#!/bin/bash
#获取随机数前16个字节内容，以十六进制格式输出，并删除其中空格
BOOTSTRAP_TOKEN=$(head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' ') 
#生成 token.csv 文件，按照 Token序列号,用户名,UID,用户组 的格式生成
cat > /opt/kubernetes/cfg/token.csv <<EOF
${BOOTSTRAP_TOKEN},kubelet-bootstrap,10001,"system:kubelet-bootstrap"
EOF

在这里插入图片描述
二进制文件、token、证书都准备好后，开启 apiserver 服务

cd /opt/k8s/
chmod +x *.sh
./apiserver.sh 192.168.44.80 https://192.168.44.80:2379,https://192.168.44.10:2379,https://192.168.44.40:2379

apiserver.sh脚本

#!/bin/bash
#example: apiserver.sh 192.168.44.80 https://192.168.44.80:2379,https://192.168.44.10:2379,https://192.168.44.40:2379
#创建 kube-apiserver 启动参数配置文件
MASTER_ADDRESS=$1
ETCD_SERVERS=$2

cat >/opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver <<EOF
KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=false  \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--etcd-servers=${ETCD_SERVERS} \\
--bind-address=${MASTER_ADDRESS} \\
--secure-port=6443 \\
--advertise-address=${MASTER_ADDRESS} \\
--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=30000-50000 \\
--kubelet-client-certificate=/opt/kubernetes/ssl/apiserver.pem \\
--kubelet-client-key=/opt/kubernetes/ssl/apiserver-key.pem \\
--tls-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/apiserver.pem  \\
--tls-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/apiserver-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/apiserver-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/apiserver.pem \\
--proxy-client-key-file=/opt/kubernetes/ssl/apiserver-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

#--logtostderr=true：启用日志。输出日志到标准错误控制台，不输出到文件
#--v=4：日志等级。指定输出日志的级别，v=4为调试级别详细输出
#--etcd-servers：etcd集群地址。指定etcd服务器列表（格式：//ip:port），逗号分隔
#--bind-address：监听地址。指定 HTTPS 安全接口的监听地址，默认值0.0.0.0
#--secure-port：https安全端口。指定 HTTPS 安全接口的监听端口，默认值6443
#--advertise-address：集群通告地址。通过该 ip 地址向集群其他节点公布 api server 的信息，必须能够被其他节点访问
#--allow-privileged=true：启用授权。允许拥有系统特权的容器运行，默认值false
#--service-cluster-ip-range：Service虚拟IP地址段。指定 Service Cluster IP 地址段
#--enable-admission-plugins：准入控制模块。kuberneres集群的准入控制机制，各控制模块以插件的形式依次生效，集群时必须包含ServiceAccount，运行在认证（Authentication）、授权（Authorization）之后，Admission Control是权限认证链上的最后一环， 对请求API资源对象进行修改和校验
#--authorization-mode：认证授权，启用RBAC授权和节点自管理。在安全端口使用RBAC,Node授权模式，未通过授权的请求拒绝，默认值AlwaysAllow。RBAC是用户通过角色与权限进行关联的模式；Node模式（节点授权）是一种特殊用途的授权模式，专门授权由kubelet发出的API请求，在进行认证时，先通过用户名、用户分组验证是否是集群中的Node节点，只有是Node节点的请求才能使用Node模式授权
#--enable-bootstrap-token-auth：启用TLS bootstrap机制。在apiserver上启用Bootstrap Token 认证
#--token-auth-file=/opt/kubernetes/cfg/token.csv：指定bootstrap token认证文件路径
#--service-node-port-range：指定 Service  NodePort 的端口范围，默认值30000-32767
#–-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


#创建 kube-apiserver.service 服务管理文件
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
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-apiserver \$KUBE_APISERVER_OPTS
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl enable kube-apiserver
systemctl restart kube-apiserver

在这里插入图片描述

检查进程是否启动成功

ps aux | grep kube-apiserver
netstat -natp | grep 6443

在这里插入图片描述
启动 scheduler 服务

cd /opt/k8s/
chmod +x *.sh
./scheduler.sh
ps aux | grep kube-scheduler

在这里插入图片描述

scheduler.sh脚本

#!/bin/bash
##创建 kube-scheduler 启动参数配置文件
MASTER_ADDRESS=$1

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

#-–kubeconfig：连接 apiserver 用的配置文件，用于识别 k8s 集群
#--leader-elect=true：当该组件启动多个时，自动启动 leader 选举
#k8s中Controller-Manager和Scheduler的选主逻辑：k8s中的etcd是整个集群所有状态信息的存储，涉及数据的读写和多个etcd之间数据的同步，对数据的一致性要求严格，所以使用较复杂的 raft 算法来选择用于提交数据的主节点。而 apiserver 作为集群入口，本身是无状态的web服务器，多个 apiserver 服务之间直接负载请求并不需要做选主。Controller-Manager 和 Scheduler 作为任务类型的组件，比如 controller-manager 内置的 k8s 各种资源对象的控制器实时的 watch apiserver 获取对象最新的变化事件做期望状态和实际状态调整，调度器watch未绑定节点的pod做节点选择，显然多个这些任务同时工作是完全没有必要的，所以 controller-manager 和 scheduler 也是需要选主的，但是选主逻辑和 etcd 不一样的，这里只需要保证从多个 controller-manager 和 scheduler 之间选出一个 leader 进入工作状态即可，而无需考虑它们之间的数据一致和同步。


##生成kube-scheduler证书
cd /opt/k8s/k8s-cert/
#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
KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://192.168.44.80:6443"

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}


##创建 kube-scheduler.service 服务管理文件
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
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-scheduler \$KUBE_SCHEDULER_OPTS
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl enable kube-scheduler
systemctl restart kube-scheduler

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
启动 controller-manager 服务

chmod +x *.sh
./controller-manager.sh
ps aux | grep kube-controller-manager

在这里插入图片描述

controller-manager.sh脚本

#!/bin/bash
##创建 kube-controller-manager 启动参数配置文件
MASTER_ADDRESS=$1

cat >/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager <<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

#––leader-elect：当该组件启动多个时，自动选举（HA）
#-–kubeconfig：连接 apiserver 用的配置文件，用于识别 k8s 集群
#--cluster-signing-cert-file/–-cluster-signing-key-file：自动为kubelet颁发证书的CA，与apiserver保持一致。指定签名的CA机构根证书，用来签名为 TLS BootStrapping 创建的证书和私钥
#--root-ca-file：指定根CA证书文件路径，用来对 kube-apiserver 证书进行校验，指定该参数后，才会在 Pod 容器的 ServiceAccount 中放置该 CA 证书文件
#--experimental-cluster-signing-duration：设置为 TLS BootStrapping 签署的证书有效时间为10年，默认为1年


##生成kube-controller-manager证书
cd /opt/k8s/k8s-cert/
#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
KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://192.168.44.80:6443"

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}


##创建 kube-controller-manager.service 服务管理文件
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
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-controller-manager \$KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

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

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
生成kubectl连接集群的kubeconfig文件

chmod +x *.sh
./admin.sh

admin.sh脚本（同样注意路径和IP）

#!/bin/bash
mkdir /root/.kube
KUBE_CONFIG="/root/.kube/config"
KUBE_APISERVER="https://192.168.44.80:6443"

cd /opt/k8s/k8s-cert/

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}

在这里插入图片描述
通过kubectl工具查看当前集群组件状态

kubectl get cs

在这里插入图片描述
查看版本信息

kubectl version

在这里插入图片描述

三、部署 Worker Node 组件

在所有 node 节点上操作（192.168.44.10,192.168.44.40）
创建kubernetes工作目录

mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}

上传 node.zip 到 /opt 目录中，解压 node.zip 压缩包，获得kubelet.sh、proxy.sh

cd /opt/
unzip node.zip
chmod +x kubelet.sh proxy.sh

kubelet.sh脚本

#!/bin/bash

NODE_ADDRESS=$1
DNS_SERVER_IP=${2:-"10.0.0.2"}

#创建 kubelet 启动参数配置文件
cat >/opt/kubernetes/cfg/kubelet <<EOF
KUBELET_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--hostname-override=${NODE_ADDRESS} \\
--network-plugin=cni \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig \\
--bootstrap-kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig \\
--config=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.config \\
--cert-dir=/opt/kubernetes/ssl \\
--pod-infra-container-image=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google-containers/pause-amd64:3.0"
EOF

#--hostname-override：指定kubelet节点在集群中显示的主机名或IP地址，默认使用主机hostname；kube-proxy和kubelet的此项参数设置必须完全一致
#--network-plugin：启用CNI
#--kubeconfig：指定kubelet.kubeconfig文件位置，当前为空路径，会自动生成，用于如何连接到apiserver，里面含有kubelet证书，master授权完成后会在node节点上生成 kubelet.kubeconfig 文件
#--bootstrap-kubeconfig：指定连接 apiserver 的 bootstrap.kubeconfig 文件
#--config：指定kubelet配置文件的路径，启动kubelet时将从此文件加载其配置
#--cert-dir：指定master颁发的kubelet证书生成目录
#--pod-infra-container-image：指定Pod基础容器（Pause容器）的镜像。Pod启动的时候都会启动一个这样的容器，每个pod里容器之间的相互通信需要Pause的支持，启动Pause需要Pause基础镜像


#----------------------
#创建kubelet配置文件（该文件实际上就是一个yml文件，语法非常严格，不能出现tab键，冒号后面必须要有空格，每行结尾也不能有空格）
cat >/opt/kubernetes/cfg/kubelet.config <<EOF
kind: KubeletConfiguration
apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
address: ${NODE_ADDRESS}
port: 10250
readOnlyPort: 10255
cgroupDriver: cgroupfs
clusterDNS:
- ${DNS_SERVER_IP} 
clusterDomain: cluster.local
failSwapOn: false
authentication:
  anonymous:
    enabled: true
EOF

#PS：当命令行参数与此配置文件（kubelet.config）有相同的值时，就会覆盖配置文件中的该值。


#----------------------
#创建 kubelet.service 服务管理文件
cat >/usr/lib/systemd/system/kubelet.service <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Kubelet
After=docker.service
Requires=docker.service

[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kubelet
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kubelet \$KUBELET_OPTS
Restart=on-failure
KillMode=process

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl enable kubelet
systemctl restart kubelet

在这里插入图片描述

proxy.sh脚本

#!/bin/bash

NODE_ADDRESS=$1

#创建 kube-proxy 启动参数配置文件
cat >/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy <<EOF
KUBE_PROXY_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--hostname-override=${NODE_ADDRESS} \\
--cluster-cidr=10.244.0.0/16 \\
--proxy-mode=ipvs \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig"
EOF

#--hostnameOverride: 参数值必须与 kubelet 的值一致，否则 kube-proxy 启动后会找不到该 Node，从而不会创建任何 ipvs 规则
#--cluster-cidr：指定 Pod 网络使用的聚合网段，Pod 使用的网段和 apiserver 中指定的 service 的 cluster ip 网段不是同一个网段。 kube-proxy 根据 --cluster-cidr 判断集群内部和外部流量，指定 --cluster-cidr 选项后 kube-proxy 才会对访问 Service IP 的请求做 SNAT，即来自非 Pod 网络的流量被当成外部流量，访问 Service 时需要做 SNAT。
#--kubeconfig: 指定连接 apiserver 的 kubeconfig 文件
#--proxy-mode：指定流量调度模式为ipvs模式，可添加--ipvs-scheduler选项指定ipvs调度算法（rr|lc|dh|sh|sed|nq）
#rr: round-robin，轮询。
#lc: least connection，最小连接数。
#dh: destination hashing，目的地址哈希。
#sh: source hashing ,原地址哈希。
#sed: shortest expected delay，最短期望延时。
#nq: never queue ，永不排队。

#----------------------
#创建 kube-proxy.service 服务管理文件
cat >/usr/lib/systemd/system/kube-proxy.service <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Proxy
After=network.target

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

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl enable kube-proxy
systemctl restart kube-proxy

在这里插入图片描述
在 master01 节点上操作（192.168.44.80）
把 kubelet、kube-proxy 拷贝到 node 节点

cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
scp kubelet kube-proxy root@192.168.44.10:/opt/kubernetes/bin/
scp kubelet kube-proxy root@192.168.44.40:/opt/kubernetes/bin/

上传kubeconfig.sh文件到/opt/k8s/kubeconfig目录中，生成kubelet初次加入集群引导kubeconfig文件和kube-proxy.kubeconfig文件
kubeconfig 文件包含集群参数（CA 证书、API Server 地址），客户端参数（上面生成的证书和私钥），集群 context 上下文参数（集群名称、用户名）。Kubenetes 组件（如 kubelet、kube-proxy）通过启动时指定不同的 kubeconfig 文件可以切换到不同的集群，连接到 apiserver。

mkdir /opt/k8s/kubeconfig

cd /opt/k8s/kubeconfig
chmod +x kubeconfig.sh
./kubeconfig.sh 192.168.44.80 /opt/k8s/k8s-cert/

kubeconfig.sh脚本

#!/bin/bash
#example: kubeconfig 192.168.44.80 /opt/k8s/k8s-cert/
#创建bootstrap.kubeconfig文件
#该文件中内置了 token.csv 中用户的 Token，以及 apiserver CA 证书；kubelet 首次启动会加载此文件，使用 apiserver CA 证书建立与 apiserver 的 TLS 通讯，使用其中的用户 Token 作为身份标识向 apiserver 发起 CSR 请求

BOOTSTRAP_TOKEN=$(awk -F ',' '{print $1}' /opt/kubernetes/cfg/token.csv)
APISERVER=$1
SSL_DIR=$2

export KUBE_APISERVER="https://$APISERVER:6443"

# 设置集群参数
kubectl config set-cluster kubernetes \
  --certificate-authority=$SSL_DIR/ca.pem \
  --embed-certs=true \
  --server=${KUBE_APISERVER} \
  --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig
#--embed-certs=true：表示将ca.pem证书写入到生成的bootstrap.kubeconfig文件中

# 设置客户端认证参数，kubelet 使用 bootstrap token 认证
kubectl config set-credentials kubelet-bootstrap \
  --token=${BOOTSTRAP_TOKEN} \
  --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig

# 设置上下文参数
kubectl config set-context default \
  --cluster=kubernetes \
  --user=kubelet-bootstrap \
  --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig

# 使用上下文参数生成 bootstrap.kubeconfig 文件
kubectl config use-context default --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig

#----------------------

#创建kube-proxy.kubeconfig文件
# 设置集群参数
kubectl config set-cluster kubernetes \
  --certificate-authority=$SSL_DIR/ca.pem \
  --embed-certs=true \
  --server=${KUBE_APISERVER} \
  --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig

# 设置客户端认证参数，kube-proxy 使用 TLS 证书认证
kubectl config set-credentials kube-proxy \
  --client-certificate=$SSL_DIR/kube-proxy.pem \
  --client-key=$SSL_DIR/kube-proxy-key.pem \
  --embed-certs=true \
  --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig

# 设置上下文参数
kubectl config set-context default \
  --cluster=kubernetes \
  --user=kube-proxy \
  --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig

# 使用上下文参数生成 kube-proxy.kubeconfig 文件
kubectl config use-context default --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig

在这里插入图片描述
把配置文件 bootstrap.kubeconfig、kube-proxy.kubeconfig 拷贝到 node 节点

scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@192.168.44.10:/opt/kubernetes/cfg/
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@192.168.44.40:/opt/kubernetes/cfg/

RBAC授权，使用户 kubelet-bootstrap 能够有权限发起 CSR 请求证书

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

若执行失败，可先给kubectl绑定默认cluster-admin管理员集群角色，授权集群操作权限（不一定需要这步）

kubectl create clusterrolebinding cluster-system-anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous

kubelet 首次访问 API Server 时，是使用 token 做认证，通过后，Controller Manager 会为 kubelet 生成一个证书，以后的访问都是用证书做认证了。

在 node 节点上操作（192.168.44.10，192.168.44.40）
启动 kubelet 服务

cd /opt/
chmod +x *.sh
./kubelet.sh 192.168.44.10       #node02改一下ip就行
ps aux | grep kubelet

在这里插入图片描述
在 master01 节点上操作，通过 CSR 请求（192.168.44.80）
检查到 node01 节点的 kubelet 发起的 CSR 请求，Pending 表示等待集群给该节点签发证书

kubectl get csr

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通过 CSR 请求

kubectl certificate approve node-csr-owm7rqRpPD_fzTbs8P3pAGidydqDsj9wWwdYtmHYIP4

Approved,Issued 表示已授权 CSR 请求并签发证书

kubectl get csr

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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

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在 node 节点上操作（192.168.44.10，192.168.44.40）
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

启动proxy服务

cd /opt/
./proxy.sh 192.168.44.10
ps aux | grep kube-proxy

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四、K8S 中 Pod 网络通信

●Pod 内容器与容器之间的通信
在同一个 Pod 内的容器（Pod 内的容器是不会跨宿主机的）共享同一个网络命名空间，相当于它们在同一台机器上一样，可以用 localhost 地址访问彼此的端口。

●同一个 Node 内 Pod 之间的通信
每个 Pod 都有一个真实的全局 IP 地址，同一个 Node 内的不同 Pod 之间可以直接采用对方 Pod 的 IP 地址进行通信，Pod1 与 Pod2 都是通过 Veth 连接到同一个 docker0/cni0 网桥，网段相同，所以它们之间可以直接通信。

●不同 Node 上 Pod 之间的通信
Pod 地址与 docker0 在同一网段，docker0 网段与宿主机网卡是两个不同的网段，且不同 Node 之间的通信只能通过宿主机的物理网卡进行。
要想实现不同 Node 上 Pod 之间的通信，就必须想办法通过主机的物理网卡 IP 地址进行寻址和通信。因此要满足两个条件：Pod 的 IP 不能冲突；将 Pod 的 IP 和所在的 Node 的 IP 关联起来，通过这个关联让不同 Node 上 Pod 之间直接通过内网 IP 地址通信。

Overlay Network：
叠加网络，在二层或者三层基础网络上叠加的一种虚拟网络技术模式，该网络中的主机通过虚拟链路隧道连接起来。
通过Overlay技术（可以理解成隧道技术），在原始报文外再包一层四层协议（UDP协议），通过主机网络进行路由转发。这种方式性能有一定损耗，主要体现在对原始报文的修改。目前Overlay主要采用VXLAN。

VXLAN：
将源数据包封装到UDP中，并使用基础网络的IP/MAC作为外层报文头进行封装，然后在以太网上传输，到达目的地后由隧道端点解封装并将数据发送给目标地址。

Flannel:
Flannel 的功能是让集群中的不同节点主机创建的 Docker 容器都具有全集群唯一的虚拟 IP 地址。
Flannel 是 Overlay 网络的一种，也是将 TCP 源数据包封装在另一种网络包里面进行路由转发和通信，目前支持 UDP、VXLAN、Host-gw 3种数据转发方式。

#Flannel UDP 模式的工作原理：
数据从主机 A 上 Pod 的源容器中发出后，经由所在主机的 docker0/cni0 网络接口转发到 flannel0 接口，flanneld 服务监听在 flannel0 虚拟网卡的另外一端。
Flannel 通过 Etcd 服务维护了一张节点间的路由表。源主机 A 的 flanneld 服务将原本的数据内容封装到 UDP 报文中，根据自己的路由表通过物理网卡投递给目的节点主机 B 的 flanneld 服务，数据到达以后被解包，然后直接进入目的节点的 flannel0 接口，之后被转发到目的主机的 docker0/cni0 网桥，最后就像本机容器通信一样由 docker0/cni0 转发到目标容器。

#ETCD 之 Flannel 提供说明:
存储管理Flannel可分配的IP地址段资源
监控 ETCD 中每个 Pod 的实际地址，并在内存中建立维护 Pod 节点路由表

由于 UDP 模式是在用户态做转发，会多一次报文隧道封装，因此性能上会比在内核态做转发的 VXLAN 模式差。

#VXLAN 模式：
VXLAN 模式使用比较简单，flannel 会在各节点生成一个 flannel.1 的 VXLAN 网卡（VTEP设备，负责 VXLAN 封装和解封装）。
VXLAN 模式下作是由内核进行的。flannel 不转发数据，仅动态设置 ARP 表和 MAC 表项。
UDP 模式的 flannel0 网卡是三层转发，使用 flannel0 时在物理网络之上构建三层网络，属于 ip in udp ；VXLAN封包与解包的工模式是二层实现，overlay 是数据帧，属于 mac in udp 。

#Flannel VXLAN 模式跨主机的工作原理：
1、数据帧从主机 A 上 Pod 的源容器中发出后，经由所在主机的 docker0/cni0 网络接口转发到 flannel.1 接口
2、flannel.1 收到数据帧后添加 VXLAN 头部，封装在 UDP 报文中
3、主机 A 通过物理网卡发送封包到主机 B 的物理网卡中
4、主机 B 的物理网卡再通过 VXLAN 默认端口 4789 转发到 flannel.1 接口进行解封装
5、解封装以后，内核将数据帧发送到 cni0，最后由 cni0 发送到桥接到此接口的容器 B 中。

五、部署 CNI 网络组件（flannel方式）

在node01部署 flannel（192.168.44.10）

上传 cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz 和 flannel.tar 到 /opt 目录中

cd /opt/
docker load -i flannel.tar

mkdir -p /opt/cni/bin
tar zxvf cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz -C /opt/cni/bin

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在 master01 节点上操作（192.168.44.80）
上传 kube-flannel.yml 文件到 /opt/k8s 目录中，部署 CNI 网络

cd /opt/k8s
kubectl apply -f kube-flannel.yml

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kubectl get pods -n kube-system    #获取 Kubernetes 集群中 kube-system 命名空间（Namespace）下的所有 Pod 的列表
kubectl get nodes

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六、部署 Calico

k8s 组网方案对比:

●flannel方案
需要在每个节点上把发向容器的数据包进行封装后，再用隧道将封装后的数据包发送到运行着目标Pod的node节点上。目标node节点再负责去掉封装，将去除封装的数据包发送到目标Pod上。数据通信性能则大受影响。但是配置简单，网络并发量不高可以使用。

●calico方案
Calico不使用隧道或NAT来实现转发，而是把Host当作Internet中的路由器，使用BGP同步路由，并使用iptables来做安全访问策略，完成跨Host转发。
采用直接路由的方式，这种方式性能损耗最低，不需要修改报文数据，但是如果网络比较复杂场景下，路由表会很复杂，对运维同事提出了较高的要求。

Calico 主要由三个部分组成：
Calico CNI插件：主要负责与kubernetes对接，供kubelet调用使用。
Felix：负责维护宿主机上的路由规则、FIB转发信息库等。
BIRD：负责分发路由规则，类似路由器。
Confd：配置管理组件。

Calico 工作原理：

Calico 是通过路由表来维护每个 pod 的通信。Calico 的 CNI 插件会为每个容器设置一个 veth pair 设备，然后把另一端接入到宿主机网络空间，由于没有网桥，CNI 插件还需要在宿主机上为每个容器的 veth pair 设备配置一条路由规则，用于接收传入的 IP 包。
有了这样的 veth pair 设备以后，容器发出的 IP 包就会通过 veth pair 设备到达宿主机，然后宿主机根据路由规则的下一跳地址，发送给正确的网关，然后到达目标宿主机，再到达目标容器。
这些路由规则都是 Felix 维护配置的，而路由信息则是 Calico BIRD 组件基于 BGP 分发而来。
calico 实际上是将集群里所有的节点都当做边界路由器来处理，他们一起组成了一个全互联的网络，彼此之间通过 BGP 交换路由，这些节点我们叫做 BGP Peer。

目前比较常用的CNI网络组件是flannel和calico，flannel的功能比较简单，不具备复杂的网络策略配置能力，calico是比较出色的网络管理插件，但具备复杂网络配置能力的同时，往往意味着本身的配置比较复杂，所以相对而言，比较小而简单的集群使用flannel，考虑到日后扩容，未来网络可能需要加入更多设备，配置更多网络策略，则使用calico更好。

flannel卸载
在master节点删除flannel

kubectl delete -f /opt/k8s/kube-flannel.yml

在node01节点清理flannel网络留下的文件

ifconfig flannel.1 down
ip link delete flannel.1
rm -f /etc/cni/net.d/*
systemctl restart kubelet

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在 master节点上操作
上传 calico.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中，部署 CNI 网络

cd /opt/k8s
vim calico.yaml

#修改里面定义 Pod 的网络（CALICO_IPV4POOL_CIDR），需与前面 kube-controller-manager 配置文件指定的 cluster-cidr 网段一样
    - name: CALICO_IPV4POOL_CIDR
      value: "10.244.0.0/16"        #Calico 默认使用的网段为 192.168.0.0/16

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

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kubectl get nodes

在这里插入图片描述
node节点会多这几个镜像，如果下载不了，也可以上传用docker加载

七、部署 CoreDN

CoreDNS：可以为集群中的 service 资源创建一个域名与 IP 的对应关系解析
在所有 node 节点上操作
上传 coredns.tar 到 /opt 目录中

cd /opt
docker load -i coredns.tar

在 master01 节点上操作
上传 coredns.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中，部署 CoreDNS

cd /opt/k8s
kubectl apply -f coredns.yaml

kubectl get pods -n kube-system

在这里插入图片描述
DNS 解析测试

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

注：
如果出现以下报错

[root@master01 k8s]# kubectl run -it  --image=busybox:1.28.4 sh
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
Error attaching, falling back to logs: unable to upgrade connection: Forbidden (user=system:anonymous, verb=create, resource=nodes, subresource=proxy)
Error from server (Forbidden): Forbidden (user=system:anonymous, verb=get, resource=nodes, subresource=proxy) ( pods/log sh)

需要添加 rbac的权限直接使用kubectl绑定 clusteradmin 管理员集群角色授权操作权限

[root@master01 k8s]# kubectl create clusterrolebinding cluster-system-anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous

八、master02 节点部署（192.168.44.30）

从 master01 节点上拷贝证书文件、各master组件的配置文件和服务管理文件到 master02 节点

scp -r /opt/etcd/ root@192.168.44.30:/opt/
scp -r /opt/kubernetes/ root@192.168.44.30:/opt
scp -r /root/.kube root@192.168.44.30:/root
scp /usr/lib/systemd/system/{kube-apiserver,kube-controller-manager,kube-scheduler}.service root@192.168.44.30:/usr/lib/systemd/system/

修改配置文件kube-apiserver中的IP

vim /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver
KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=true \
--v=4 \
--etcd-servers=https://192.168.10.80:2379,https://192.168.10.18:2379,https://192.168.10.19:2379 \
--bind-address=192.168.10.20 \				#修改
--secure-port=6443 \
--advertise-address=192.168.10.20 \			#修改
......

在 master02 节点上启动各服务并设置开机自启

systemctl start kube-apiserver.service
systemctl enable kube-apiserver.service
systemctl start kube-controller-manager.service
systemctl enable kube-controller-manager.service
systemctl start kube-scheduler.service
systemctl enable kube-scheduler.service

查看node节点状态

ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/
kubectl get nodes
kubectl get nodes -o wide			#-o=wide：输出额外信息；对于Pod，将输出Pod所在的Node名
//此时在master02节点查到的node节点状态仅是从etcd查询到的信息，而此时node节点实际上并未与master02节点建立通信连接，因此需要使用一个VIP把node节点与master节点都关联起来

九、负载均衡部署

集群名称	IP地址
负载均衡nginx+keepalive01（master）	192.168.44.50
负载均衡nginx+keepalive02（backup）	192.168.10.60
VIP	192.168.10.100

配置load balancer集群双机热备负载均衡（nginx实现负载均衡，keepalived实现双机热备）
在lb01、lb02节点上操作
配置nginx的官方在线yum源，配置本地nginx的yum源

cat > /etc/yum.repos.d/nginx.repo << 'EOF'
[nginx]
name=nginx repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/7/$basearch/
gpgcheck=0
EOF

yum install nginx -y

修改nginx配置文件，配置四层反向代理负载均衡，指定k8s群集2台master的节点ip和6443端口

vim /etc/nginx/nginx.conf
events {
    worker_connections  1024;
}

#添加
stream {
    log_format  main  '$remote_addr $upstream_addr - [$time_local] $status $upstream_bytes_sent';
    
	access_log  /var/log/nginx/k8s-access.log  main;

    upstream k8s-apiserver {
        server 192.168.10.80:6443;
        server 192.168.10.20:6443;
    }
    server {
        listen 6443;
        proxy_pass k8s-apiserver;
    }
}

http {
......

检查配置文件语法

nginx -t

启动nginx服务，查看已监听6443端口

systemctl start nginx
systemctl enable nginx
netstat -natp | grep nginx

部署keepalived服务

yum install keepalived -y

修改keepalived配置文件

vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   # 接收邮件地址
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   # 邮件发送地址
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id NGINX_MASTER	#lb01节点的为 NGINX_MASTER，lb02节点的为 NGINX_BACKUP
}

添加一个周期性执行的脚本

vrrp_script check_nginx {
    script "/etc/nginx/check_nginx.sh"	#指定检查nginx存活的脚本路径
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER			#lb01节点的为 MASTER，lb02节点的为 BACKUP
    interface ens33			#指定网卡名称 ens33
    virtual_router_id 51	#指定vrid，两个节点要一致
    priority 100			#lb01节点的为 100，lb02节点的为 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.10.100/24	#指定 VIP
    }
    track_script {
        check_nginx			#指定vrrp_script配置的脚本
    }
}

创建nginx状态检查脚本

vim /etc/nginx/check_nginx.sh
#!/bin/bash
#egrep -cv "grep|$$" 用于过滤掉包含grep 或者 $$ 表示的当前Shell进程ID，即脚本运行的当前进程ID号
count=$(ps -ef | grep nginx | egrep -cv "grep|$$")

if [ "$count" -eq 0 ];then
    systemctl stop keepalived
fi


chmod +x /etc/nginx/check_nginx.sh

启动keepalived服务（一定要先启动了nginx服务，再启动keepalived服务）

systemctl start keepalived
systemctl enable keepalived
ip a				#查看VIP是否生成

修改node节点上的bootstrap.kubeconfig,kubelet.kubeconfig配置文件为VIP

cd /opt/kubernetes/cfg/
vim bootstrap.kubeconfig 
server: https://192.168.44.100:6443
                      
vim kubelet.kubeconfig
server: https://192.168.44.100:6443
                        
vim kube-proxy.kubeconfig
server: https://192.168.44.100:6443

重启kubelet和kube-proxy服务

systemctl restart kubelet.service 
systemctl restart kube-proxy.service

在 lb01 上查看 nginx 和 node 、 master 节点的连接状态

netstat -natp | grep nginx

在 master01 节点上操作
测试创建pod

kubectl run nginx --image=nginx

查看Pod的状态信息

kubectl get pods
kubectl get pods -o wide

状态信息：

NAME                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE            NOMINATED NODE
nginx-dbddb74b8-26r9l   1/1     Running   0          10m   172.17.36.2   192.168.80.15   <none>

在对应网段的node节点上操作，可以直接使用浏览器或者curl命令访问

curl 172.17.36.2

这时在master01节点上查看nginx日志

kubectl logs nginx-dbddb74b8-nf9sk

十、部署 Dashboard

Dashboard 是可视化页面
仪表板是基于Web的Kubernetes用户界面。您可以使用仪表板将容器化应用程序部署到Kubernetes集群，对容器化应用程序进行故障排除，并管理集群本身及其伴随资源。您可以使用仪表板来概述群集上运行的应用程序，以及创建或修改单个Kubernetes资源（例如deployment，job，daemonset等）。例如，您可以使用部署向导扩展部署，启动滚动更新，重新启动Pod或部署新应用程序。仪表板还提供有关群集中Kubernetes资源状态以及可能发生的任何错误的信息。

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}')    #会显示token

使用输出的token登录Dashboard

https://NodeIP:30001

十一、总结

Etcd安装步骤：

1.准备ca证书和私钥文件，ca证书签发服务端证书和私钥文件
2.使用ca证书，服务端证书和私钥文件加上Etcd集群的配置文件去启动Etcd服务
3.复制Etcd工作目录和管理文件到另外几个节点上，修改Etcd集群配置文件并且启动Etcd服务
4.使用V3版本的接口执行Etcdctl和证书选项查看Etcd集群和节点状态

master组件安装步骤：

1.先安装API server，准备组件的相关证书和私钥文件，准备bootstarp token认证文件（kubectl启动要使用签发的证书），准备启动配置文件，启动API server服务端口 6443
2.启动controller-manager和scheduler，准备启动配置文件，准备证书和私钥文件生成kubeconfig文件（用于指定对接哪个API server，使用的证书路径，启动服务）
3.检查集群组件状态，需要准备kubeconfig文件把kubectl加入到集群中（用于指定对接哪个API server，使用的证书路径），kubectl get cs

kubernetes多集群部署：

1.首先复制master01配置文件（证书，服务，文件，etcd）部署和启动master02
2.然后搭建nginx/haproxy/lvs + keepalived 来实线高可用负载均衡器对接master，
3.修改node节点上的kubelet，kube-proxy的kubeconfig配置文件对接VIP，kubectl配置文件也要对接VIP或者当前节点