使用kubeadm 搭建kubernetes1.10.0集群环境

2018-08-15 本文已影响4人 Anson前行

架构

核心层：Kubernetes 最核心的功能，对外提供 API 构建高层的应用，对内提供插件式应用执行环境
应用层：部署（无状态应用、有状态应用、批处理任务、集群应用等）和路由（服务发现、DNS 解析等）
管理层：系统度量（如基础设施、容器和网络的度量），自动化（如自动扩展、动态 Provision 等）以及策略管理（RBAC、Quota、PSP、NetworkPolicy 等）
接口层：kubectl 命令行工具、客户端 SDK 以及集群联邦
生态系统：在接口层之上的庞大容器集群管理调度的生态系统，可以划分为两个范畴
Kubernetes 外部：日志、监控、配置管理、CI、CD、Workflow等
Kubernetes 内部：CRI、CNI、CVI、镜像仓库、Cloud Provider、集群自身的配置和管理等

在更进一步了解了k8s集群的架构后，我们就可以来证书的的安装我们的k8s集群环境了，我们这里使用的是kubeadm工具来进行集群的搭建。

kubeadm是Kubernetes官方提供的用于快速安装 Kubernetes 集群的工具，通过将集群的各个组件进行容器化安装管理，通过kubeadm的方式安装集群比二进制的方式安装要方便不少，但是目录kubeadm还处于beta状态，还不能用于生产环境.

环境准备

这里准备两台Centos7的主机用于安装，后续节点可以根究需要添加即可：

$ cat /etc/hosts
192.168.16.221 master
192.168.16.222 node01
禁用防火墙：
$ systemctl stop firewalld 
$ systemctl disable firewalld 
禁用SELINUX：
$ setenforce 0
$ cat /etc/selinux/config
SELINUX=disabled
创建/etc/sysctl.d/k8s.conf文件，添加如下内容：
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.ipv4.ip_forward = 1
执行如下命令使修改生效：
$ modprobe br_netfilter
##如过报错,则需升级系统内核
$ rpm --import https://www.elrepo.org/RPM-GPG-KEY-elrepo.org
$ yum install http://www.elrepo.org/elrepo-release-7.0-2.el7.elrepo.noarch.rpm 
$ yum --enablerepo=elrepo-kernel install kernel-ml 
$ reboot
$ sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf</pre>

安装docker

卸载之前安装的docker

$ yum install -y yum-utils  device-mapper-persistent-data  lvm2   ##安装依赖包
$  yum install  -y https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/7/x86_64/stable/Packages/docker-ce-selinux-17.03.2.ce-1.el7.centos.noarch.rpm 
$ yum install  -y https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/7/x86_64/stable/Packages/docker-ce-17.03.2.ce-1.el7.centos.x86_64.rpm 
$ systemctl start docker

下载镜像

master节点，执行下面的命令：

docker pull cnych/kube-apiserver-amd64:v1.10.0
docker pull cnych/kube-scheduler-amd64:v1.10.0
docker pull cnych/kube-controller-manager-amd64:v1.10.0
docker pull cnych/kube-proxy-amd64:v1.10.0
docker pull cnych/k8s-dns-kube-dns-amd64:1.14.8
docker pull cnych/k8s-dns-dnsmasq-nanny-amd64:1.14.8
docker pull cnych/k8s-dns-sidecar-amd64:1.14.8
docker pull cnych/etcd-amd64:3.1.12
docker pull cnych/flannel:v0.10.0-amd64
docker pull cnych/pause-amd64:3.1

docker tag cnych/kube-apiserver-amd64:v1.10.0 k8s.gcr.io/kube-apiserver-amd64:v1.10.0
docker tag cnych/kube-scheduler-amd64:v1.10.0 k8s.gcr.io/kube-scheduler-amd64:v1.10.0
docker tag cnych/kube-controller-manager-amd64:v1.10.0 k8s.gcr.io/kube-controller-manager-amd64:v1.10.0
docker tag cnych/kube-proxy-amd64:v1.10.0 k8s.gcr.io/kube-proxy-amd64:v1.10.0
docker tag cnych/k8s-dns-kube-dns-amd64:1.14.8 k8s.gcr.io/k8s-dns-kube-dns-amd64:1.14.8
docker tag cnych/k8s-dns-dnsmasq-nanny-amd64:1.14.8 k8s.gcr.io/k8s-dns-dnsmasq-nanny-amd64:1.14.8
docker tag cnych/k8s-dns-sidecar-amd64:1.14.8 k8s.gcr.io/k8s-dns-sidecar-amd64:1.14.8
docker tag cnych/etcd-amd64:3.1.12 k8s.gcr.io/etcd-amd64:3.1.12
docker tag cnych/flannel:v0.10.0-amd64 quay.io/coreos/flannel:v0.10.0-amd64
docker tag cnych/pause-amd64:3.1 k8s.gcr.io/pause-amd64:3.1

Node，执行下面的命令：

docker pull cnych/kube-proxy-amd64:v1.10.0
docker pull cnych/flannel:v0.10.0-amd64
docker pull cnych/pause-amd64:3.1
docker pull cnych/kubernetes-dashboard-amd64:v1.8.3
docker pull cnych/heapster-influxdb-amd64:v1.3.3
docker pull cnych/heapster-grafana-amd64:v4.4.3
docker pull cnych/heapster-amd64:v1.4.2

docker tag cnych/flannel:v0.10.0-amd64 quay.io/coreos/flannel:v0.10.0-amd64
docker tag cnych/pause-amd64:3.1 k8s.gcr.io/pause-amd64:3.1
docker tag cnych/kube-proxy-amd64:v1.10.0 k8s.gcr.io/kube-proxy-amd64:v1.10.0

docker tag cnych/kubernetes-dashboard-amd64:v1.8.3 k8s.gcr.io/kubernetes-dashboard-amd64:v1.8.3
docker tag cnych/heapster-influxdb-amd64:v1.3.3 k8s.gcr.io/heapster-influxdb-amd64:v1.3.3
docker tag cnych/heapster-grafana-amd64:v4.4.3 k8s.gcr.io/heapster-grafana-amd64:v4.4.3
docker tag cnych/heapster-amd64:v1.4.2 k8s.gcr.io/heapster-amd64:v1.4.2

上面的这些镜像是在Node节点中需要用到的镜像，在join节点之前也需要先下载到节点上面。

安装 kubeadm、kubelet、kubectl

在确保docker安装完成后，上面的相关环境配置也完成了，对应所需要的镜像(如果可以科学上网可以跳过这一步)也下载完成了，现在我们就可以来安装kubeadm了，我们这里是通过指定yum源的方式来进行安装的：

cat > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo <<EOF
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://packages.cloud.google.com/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://packages.cloud.google.com/yum/doc/yum-key.gpg
        https://packages.cloud.google.com/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF

当然了，上面的yum源也是需要科学上网的，如果不能科学上网的话，我们可以使用阿里云的源进行安装：

cat > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo <<EOF
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg
        http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF

目前阿里云的源最新版本已经是1.10.2版本，所以可以直接安装，由于我们上面的相关镜像是关联的1.10版本，所以我们安装的时候需要指定版本。yum源配置完成后，执行安装命令即可：

$ yum makecache fast && yum install -y kubelet-1.10.0-0 kubeadm-1.10.0-0 kubectl-1.10.0-0

正常情况我们可以都能顺利安装完成上面的文件。
配置 kubelet
安装完成后，我们还需要对kubelet进行配置，因为用yum源的方式安装的kubelet生成的配置文件将参数--cgroup-driver改成了systemd，而docker的cgroup-driver是cgroupfs，这二者必须一致才行，我们可以通过 docker info 命令查看：

$ docker info |grep Cgroup
  Cgroup Driver: cgroupfs

修改文件kubelet的配置文件/etc/systemd/system/kubelet.service.d/10-kubeadm.conf，将其中的KUBELET_CGROUP_ARGS参数更改成cgroupfs：
Environment="KUBELET_CGROUP_ARGS=--cgroup-driver=cgroupfs"
另外还有一个问题是关于交换分区的,Kubernetes从1.8开始要求关闭系统的 Swap ，如果不关闭，默认配置的kubelet将无法启动，我们可以通过 kubelet 的启动参数--fail-swap-on=false更改这个限制，所以我们需要在上面的配置文件中增加一项配置(在ExecStart之前)：
Environment="KUBELET_EXTRA_ARGS=--fail-swap-on=false"
当然最好的还是将swap给关掉，这样能提高kubelet的性能。修改完成后，重新加载我们的配置文件即可：
$ systemctl daemon-reload
也可以手动关闭swap
$ swapoff -a

集群安装初始化

到这里我们的准备工作就完成了，接下来我们就可以在master节点上用kubeadm命令来初始化我们的集群了：

 $ kubeadm init --kubernetes-version=v1.10.0 --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 --apiserver-advertise-address=10.151.30.57

命令非常简单，就是kubeadm init，后面的参数是需要安装的集群版本，因为我们这里选择flannel作为 Pod 的网络插件，所以需要指定–pod-network-cidr=10.244.0.0/16，然后是apiserver的通信地址，这里就是我们master节点的IP 地址。执行上面的命令，如果出现 running with swap on is not supported. Please disable swap之类的错误，则我们还需要增加一个参数–ignore-preflight-errors=Swap来忽略swap的错误提示信息：

$ kubeadm init \
   --kubernetes-version=v1.10.0 \
   --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
   --apiserver-advertise-address=10.151.30.57 \
   --ignore-preflight-errors=Swap
[init] Using Kubernetes version: v1.10.0
[init] Using Authorization modes: [Node RBAC]
[preflight] Running pre-flight checks.
    [WARNING FileExisting-crictl]: crictl not found in system pathSuggestion: go get github.com/kubernetes-incubator/cri-tools/cmd/crictl
[preflight] Starting the kubelet service
[certificates] Generated ca certificate and key.
[certificates] Generated apiserver certificate and key.
[certificates] apiserver serving cert is signed for DNS names [ydzs-master1 kubernetes kubernetes.default kubernetes.default.svc kubernetes.default.svc.cluster.local] and IPs [10.96.0.1 10.151.30.57]
[certificates] Generated apiserver-kubelet-client certificate and key.
[certificates] Generated etcd/ca certificate and key.
[certificates] Generated etcd/server certificate and key.
[certificates] etcd/server serving cert is signed for DNS names [localhost] and IPs [127.0.0.1]
[certificates] Generated etcd/peer certificate and key.
[certificates] etcd/peer serving cert is signed for DNS names [ydzs-master1] and IPs [10.151.30.57]
[certificates] Generated etcd/healthcheck-client certificate and key.
[certificates] Generated apiserver-etcd-client certificate and key.
[certificates] Generated sa key and public key.
[certificates] Generated front-proxy-ca certificate and key.
[certificates] Generated front-proxy-client certificate and key.
[certificates] Valid certificates and keys now exist in "/etc/kubernetes/pki"
[kubeconfig] Wrote KubeConfig file to disk: "/etc/kubernetes/admin.conf"
[kubeconfig] Wrote KubeConfig file to disk: "/etc/kubernetes/kubelet.conf"
[kubeconfig] Wrote KubeConfig file to disk: "/etc/kubernetes/controller-manager.conf"
[kubeconfig] Wrote KubeConfig file to disk: "/etc/kubernetes/scheduler.conf"
[controlplane] Wrote Static Pod manifest for component kube-apiserver to "/etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml"
[controlplane] Wrote Static Pod manifest for component kube-controller-manager to "/etc/kubernetes/manifests/kube-controller-manager.yaml"
[controlplane] Wrote Static Pod manifest for component kube-scheduler to "/etc/kubernetes/manifests/kube-scheduler.yaml"
[etcd] Wrote Static Pod manifest for a local etcd instance to "/etc/kubernetes/manifests/etcd.yaml"
[init] Waiting for the kubelet to boot up the control plane as Static Pods from directory "/etc/kubernetes/manifests".
[init] This might take a minute or longer if the control plane images have to be pulled.
[apiclient] All control plane components are healthy after 22.007661 seconds
[uploadconfig] Storing the configuration used in ConfigMap "kubeadm-config" in the "kube-system" Namespace
[markmaster] Will mark node ydzs-master1 as master by adding a label and a taint
[markmaster] Master ydzs-master1 tainted and labelled with key/value: node-role.kubernetes.io/master=""
[bootstraptoken] Using token: 8xomlq.0cdf2pbvjs2gjho3
[bootstraptoken] Configured RBAC rules to allow Node Bootstrap tokens to post CSRs in order for nodes to get long term certificate credentials
[bootstraptoken] Configured RBAC rules to allow the csrapprover controller automatically approve CSRs from a Node Bootstrap Token
[bootstraptoken] Configured RBAC rules to allow certificate rotation for all node client certificates in the cluster
[bootstraptoken] Creating the "cluster-info" ConfigMap in the "kube-public" namespace
[addons] Applied essential addon: kube-dns
[addons] Applied essential addon: kube-proxy

Your Kubernetes master has initialized successfully!

To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:

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

You should now deploy a pod network to the cluster.
Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:
  https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/

You can now join any number of machines by running the following on each node
as root:

  kubeadm join 10.151.30.57:6443 --token 8xomlq.0cdf2pbvjs2gjho3 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:92802317cb393682c1d1356c15e8b4ec8af2b8e5143ffd04d8be4eafb5fae368

要注意将上面的加入集群的命令保存下面，如果忘记保存上面的token和sha256值的话也不用担心，我们可以使用下面的命令来查找：

$ kubeadm token list
TOKEN                     TTL       EXPIRES                     USAGES                   DESCRIPTION                                                EXTRA GROUPS
i5gbaw.os1iow5tdo17rwdu   23h       2018-05-18T01:32:55+08:00   authentication,signing   The default bootstrap token generated by 'kubeadm init'.   system:bootstrappers:kubeadm:default-node-token

要查看CA证书的sha256的值的话，我们可以使用openssl来读取证书获取sha256的值：

$ openssl x509 -pubkey -in /etc/kubernetes/pki/ca.crt | openssl rsa -pubin -outform der 2>/dev/null | openssl dgst -sha256 -hex | sed 's/^.* //'`
e9ca4d9550e698105f1d8fae7ecfd297dd9331ca7d50b5493fa0491b2b4df40c

另外还需要注意的是当前版本的kubeadm支持的docker版本最大是17.03，所以要注意下。

上面的信息记录了kubeadm初始化整个集群的过程，生成相关的各种证书、kubeconfig文件、bootstraptoken等等，后边是使用kubeadm join往集群中添加节点时用到的命令，下面的命令是配置如何使用kubectl访问集群的方式：最后给出了将节点加入集群的命令：

我们根据上面的提示

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

配置好kubectl后，就可以使用kubectl来查看集群的信息了：

$ kubectl get cs
NAME                 STATUS    MESSAGE              ERROR
scheduler            Healthy   ok
controller-manager   Healthy   ok
etcd-0               Healthy   {"health": "true"}
$ kubectl get csr
NAME                                                   AGE       REQUESTOR                 CONDITION
node-csr-8qygb8Hjxj-byhbRHawropk81LHNPqZCTePeWoZs3-g   1h        system:bootstrap:8xomlq   Approved,Issued
$ kubectl get nodes
NAME           STATUS    ROLES     AGE       VERSION
ydzs-master1   Ready     master    3h        v1.10.0

如果你的集群安装过程中遇到了其他问题，我们可以使用下面的命令来进行重置：

$ kubeadm reset
$ ifconfig cni0 down && ip link delete cni0
$ ifconfig flannel.1 down && ip link delete flannel.1
$ rm -rf /var/lib/cni/

安装 Pod Network

接下来我们来安装flannel网络插件，很简单，和安装普通的POD没什么两样：

$ wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
$ kubectl apply -f  kube-flannel.yml
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io "flannel" created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io "flannel" created
serviceaccount "flannel" created
configmap "kube-flannel-cfg" created
daemonset.extensions "kube-flannel-ds" created

另外需要注意的是如果你的节点有多个网卡的话，需要在kube-flannel.yml中使用--iface参数指定集群主机内网网卡的名称，否则可能会出现dns无法解析。flanneld启动参数加上--iface=<iface-name>
args:- --ip-masq- --kube-subnet-mgr- --iface=eth0
安装完成后使用kubectl get pods命令可以查看到我们集群中的组件运行状态，如果都是Running状态的话，那么恭喜你，你的master节点安装成功了。

$ kubectl get pods --all-namespaces
NAMESPACE     NAME                                   READY     STATUS    RESTARTS   AGE
kube-system   etcd-ydzs-master1                      1/1       Running   0          10m
kube-system   kube-apiserver-ydzs-master1            1/1       Running   0          10m
kube-system   kube-controller-manager-ydzs-master1   1/1       Running   0          10m
kube-system   kube-dns-86f4d74b45-f5595              3/3       Running   0          10m
kube-system   kube-flannel-ds-qxjs2                  1/1       Running   0          1m
kube-system   kube-proxy-vf5fg                       1/1       Running   0          10m
kube-system   kube-scheduler-ydzs-master1            1/1       Running   0          10m

kubeadm初始化完成后，默认情况下Pod是不会被调度到master节点上的，所以现在还不能直接测试普通的Pod，需要添加一个工作节点后才可以。
添加节点
同样的上面的环境配置、docker 安装、kubeadmin、kubelet、kubectl 这些都在Node(10.151.30.62)节点安装配置好过后，我们就可以直接在 Node 节点上执行kubeadm join命令了（上面初始化的时候有），同样加上参数--ignore-preflight-errors=Swap

$ kubeadm join 10.151.30.57:6443 --token 8xomlq.0cdf2pbvjs2gjho3 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:92802317cb393682c1d1356c15e8b4ec8af2b8e5143ffd04d8be4eafb5fae368 --ignore-preflight-errors=Swap
[preflight] Running pre-flight checks.
    [WARNING Swap]: running with swap on is not supported. Please disable swap
    [WARNING FileExisting-crictl]: crictl not found in system pathSuggestion: go get github.com/kubernetes-incubator/cri-tools/cmd/crictl
[discovery] Trying to connect to API Server "10.151.30.57:6443"
[discovery] Created cluster-info discovery client, requesting info from "https://10.151.30.57:6443"
[discovery] Requesting info from "https://10.151.30.57:6443" again to validate TLS against the pinned public key
[discovery] Cluster info signature and contents are valid and TLS certificate validates against pinned roots, will use API Server "10.151.30.57:6443"
[discovery] Successfully established connection with API Server "10.151.30.57:6443"

This node has joined the cluster:
* Certificate signing request was sent to master and a response
  was received.
* The Kubelet was informed of the new secure connection details.

Run 'kubectl get nodes' on the master to see this node join the cluster.

我们可以看到该节点已经加入到集群中去了，然后我们把master节点的~/.kube/config文件拷贝到当前节点对应的位置即可使用kubectl命令行工具了。

$ kubectl get nodes
NAME           STATUS    ROLES     AGE       VERSION
evjfaxic       Ready     none      1h        v1.10.0
ydzs-master1   Ready     master    3h        v1.10.0

到这里就算我们的集群部署成功了，接下来就可以根据我们的需要安装一些附加的插件，比如 Dashboard、Heapster、Ingress-Controller等等，

安装 Dashboard 插件

Kubernetes Dashboard 是k8s集群的一个 WEB UI管理工具，代码托管在github上，地址：https://github.com/kubernetes/dashboard

安装：
直接使用官方的配置文件安装即可：

$ wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/master/src/deploy/recommended/kubernetes-dashboard.yaml

为了测试方便，我们将Service改成NodePort类型，然后直接部署新版本的dashboard即可。

$ kubectl create -f kubernetes-dashboard.yaml

然后我们可以查看dashboard的外网访问端口：

$ kubectl get svc kubernetes-dashboard -n kube-system
NAME                   TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)             AGE
haproxy                ClusterIP   10.254.125.90    <none>        8440/TCP,8442/TCP   2d
kubernetes-dashboard   NodePort    10.254.122.185   <none>        443:31694/TCP       10s

然后直接访问集群中的任何一个节点IP 加上上面的31694端口即可打开dashboard页面了
由于dashboard默认是自建的https证书，该证书是不受浏览器信任的，所以我们需要强制跳转就可以了。
默认dashboard会跳转到登录页面：

image.png

我们可以看到dashboard提供了Kubeconfig和token两种登录方式，我们可以直接跳过或者使用本地的Kubeconfig文件进行登录，可以看到会跳转到如下页面：
这是由于该用户没有对default命名空间的访问权限。

身份认证

登录dashboard 的时候支持Kubeconfig 和token 两种认证方式，Kubeconfig 中也依赖token 字段，所以生成token 这一步是必不可少的。
生成token
我们创建一个admin用户并授予admin 角色绑定，使用下面的yaml文件创建admin用户并赋予他管理员权限，然后就可以通过token 登陆dashbaord，这种认证方式本质实际上是通过Service Account 的身份认证加上Bearer token请求 API server 的方式实现

apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: admin
  namespace: kube-system


---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: admin
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
subjects

上面的admin用户创建完成后我们就可以获取到该用户对应的token了，如下命令：

$ kubectl get secret -n kube-system|grep admin-token
admin-token-d5jsg                  kubernetes.io/service-account-token   3         1d
$ kubectl get secret admin-token-d5jsg -o jsonpath={.data.token} -n kube-system |base64 -d

会生成一串很长的base64后的字符串

然后在dashboard登录页面上直接使用上面得到的token字符串即可登录，这样就可以拥有管理员权限操作整个kubernetes集群的对象，当然你也可以为你的登录用户新建一个指定操作权限的用户。