【云原生】Kubeadmin安装k8s集群

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前言：

一 环境部署

1.1 服务器部署功能

1.2 环境准备（所有节点）

二 安装docker（所有节点）

三 所有节点安装kubeadm，kubelet和kubectl

3.1 定义kubernetes源

3.2 开机自启kubelet

四 部署K8S集群

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4.1 查看初始化需要的镜像

4.2 master节点上传压缩包

4.3 复制镜像和脚本到 node 节点

4.4 初始化 kubeadm 

4.5 证书生成结果

4.6 设定kubectl（Master节点）

五 所有节点部署网络插件flannel

5.1 部署flannel

5.2 在master节点查看节点状态

5.3 测试 pod 资源创建 

5.4 暴露端口提供服务 

 六  部署 Dashboard 

6.1 Master节点上传recommended.yaml文件

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

七 安装Harbor私有仓库

7.1 所有节点加上主机名映射

7.2 安装 docker

8 安装 Harbor

8.1 上传并解压修改配置文件

8.2 生成证书

8.3 生成证书签名请求文件

8.4 备份私钥

8.5 清除私钥密码

8.6 签名证书

8.7 在一个node节点上登录harbor

8.9 上传镜像并测试

十 内核参数优化方案

十一 总结以及流程梳理

---

前言：

• Kubeadm 是一个提供了 kubeadm init 和 kubeadm join 的工具， 作为创建 Kubernetes 集群的 “快捷途径” 的最佳实践
• kubeadm 通过执行必要的操作来启动和运行最小可用集群。 按照设计，它只关注启动引导，而非配置机器。同样的， 安装各种 “锦上添花” 的扩展，例如 Kubernetes Dashboard、 监控方案、以及特定云平台的扩展，都不在讨论范围内。相反，我们希望在 kubeadm 之上构建更高级别以及更加合规的工具， 理想情况下，使用 kubeadm 作为所有部署工作的基准将会更加易于创建一致性集群。

一 环境部署

1.1 服务器部署功能

节点角色	IP地址	部署服务
master(2C4G)	192.168.181.100	docker,kubeadm,kubelet,kubectl ,flannel
node01 (2C2G)	192.168.181.101	docker,kubeadm,kubelet,kubectl ,flannel
node02(2C2G)	192.168.181.102	docker,kubeadm,kubelet,kubectl ,flannel
Harbor节点(hub.lbj.com)	192.168.181.103	docker,docker-Compose ,harbor-offline-v1.2.2

1.2 环境准备（所有节点）

//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
hostnamectl set-hostname node01
hostnamectl set-hostname node02

//所有节点修改hosts文件
vim /etc/hosts
192.168.181.100 master01
192.168.181.101 node01
192.168.181.102 node02

//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  

二 安装docker（所有节点）

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://这里我用的是阿里云加速器"],
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "log-driver": "json-file",
  "log-opts": {
    "max-size": "100m"
  }
}
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 docker.service 

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

• registry-mirrors：配置镜像加速地址
   
• 阿里云的镜像加速： 控制台---->在产品与镜像服务搜索容器镜像服务----> 镜像工具------>镜像加速器
• exec-opts:
• 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。
• log-driver ; log-opts
• 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。

三 所有节点安装kubeadm，kubelet和kubectl

3.1 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-1.20.11 kubeadm-1.20.11 kubectl-1.20.11

3.2 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

四 部署K8S集群

4.1 查看初始化需要的镜像

kubeadm config images list

4.2 master节点上传压缩包

unzip v1.20.11.zip -d /opt/k8s
cd /opt/k8s/v1.20.11
for i in $(ls *.tar); do docker load -i $i; done

4.3 复制镜像和脚本到 node 节点

scp -r /opt/k8s root@node01:/opt
scp -r /opt/k8s root@node02:/opt

#### node节点
cd /opt/k8s/v1.20.11
for i in $(ls *.tar); do docker load -i $i; done

4.4 初始化 kubeadm 

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

cd /opt/
vim kubeadm-config.yaml
......
11 localAPIEndpoint:
12   advertiseAddress: 192.168.181.100		#指定master节点的IP地址
13   bindPort: 6443
......
34 kubernetesVersion: v1.20.11				#指定kubernetes版本号
35 networking:
36   dnsDomain: cluster.local
37   podSubnet: "10.244.0.0/16"				#指定pod网段，10.244.0.0/16用于匹配flannel默认网段
38   serviceSubnet: 10.96.0.0/16			#指定service网段
39 scheduler: {}
#末尾再添加以下内容
--- 
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
kind: KubeProxyConfiguration
mode: ipvs									#把默认的kube-proxy调度方式改为ipvs模式

wq！
###############

kubeadm init --config=kubeadm-config.yaml --upload-certs | tee kubeadm-init.log
#--experimental-upload-certs 参数可以在后续执行加入节点时自动分发证书文件，K8S V1.16版本开始替换为 --upload-certs
#tee kubeadm-init.log 用以输出日志


//查看 kubeadm-init 日志
less kubeadm-init.log

//kubernetes配置文件目录
ls /etc/kubernetes/

//存放ca等证书和密码的目录
ls /etc/kubernetes/pki

4.5 证书生成结果

提示：
......
Your Kubernetes control-plane 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

Alternatively, if you are the root user, you can run:

  export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf

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/

Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:

kubeadm join 192.168.181.100:6443 --token wfjo7j.baa0aheyw39w3m7h \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:77100ff66b20100cbd9f1c289788e43aee69c5b4e24cc2c74c2e5d634a074fdc 

• 
• Token密钥必须保存好，下一步会用到

4.6 设定kubectl（Master节点）

 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

######### 因为node节点还没加入 所以scheduler和controller-manager会显示unhealthy

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=192.168.181.100		#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192.168.181.100（有两处）
#- --port=0					# 搜索port=0，把这一行注释掉

systemctl restart kubelet

五 所有节点部署网络插件flannel

5.1 部署flannel

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

kubectl apply -f https://github.com/flannel-io/flannel/releases/latest/download/kube-flannel.yml


//在 node 节点上执行 kubeadm join 命令加入群集
kubeadm join 192.168.181.100:6443 --token rc0kfs.a1sfe3gl4dvopck5 \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:864fe553c812df2af262b406b707db68b0fd450dc08b34efb73dd5a4771d37a2
 
##########
因为Token密钥因为Token密钥失效时间是24h，如果Token失效，可以使用以下命令重新生成
###########

kubeadm token create  
####生成token密钥

openssl x509 -pubkey -in /etc/kubernetes/pki/ca.crt | openssl rsa -pubin -outform der 2>/dev/null | openssl dgst -sha256 -hex | sed 's/^.* //'
####生成openssl十六进制密钥

5.2 在master节点查看节点状态

kubectl get nodes

kubectl get pods -n kube-system

5.3 测试 pod 资源创建 

kubectl create deployment nginx --image=nginx

5.4 暴露端口提供服务 

kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort

####查看service通信
kubectl get svc

####测试访问
curl http://node01:31044

 六  部署 Dashboard 

6.1 Master节点上传recommended.yaml文件

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

6.2 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 安装Harbor私有仓库

7.1 所有节点加上主机名映射

echo '192.168.181.103 hub.lbj.com' >> /etc/hosts

7.2 安装 docker

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://阿里云加速器URL"],
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "log-driver": "json-file",
  "log-opts": {
    "max-size": "100m"
  },
  "insecure-registries": ["https://hub.lbj.com"]
}
EOF

#####
这里算是个彩蛋吧，网址这里说一下 lbj的全称是Lebron James 本人20年老詹密 lbj一般是我的首选域名~
#####


systemctl start docker
systemctl enable docker

8 安装 Harbor

8.1 上传并解压修改配置文件

//上传 harbor-offline-installer-v1.2.2.tgz 和 docker-compose 文件到 /opt 目录
cd /opt
cp docker-compose /usr/local/bin/
chmod +x /usr/local/bin/docker-compose

tar zxvf harbor-offline-installer-v1.2.2.tgz
cd harbor/



vim harbor.cfg
5  hostname = hub.kgc.com
9  ui_url_protocol = https
24 ssl_cert = /data/cert/server.crt
25 ssl_cert_key = /data/cert/server.key
59 harbor_admin_password = Harbor12345

8.2 生成证书

mkdir -p /data/cert
cd /data/cert
#生成私钥
openssl genrsa -des3 -out server.key 2048
输入两遍密码：123456

8.3 生成证书签名请求文件

openssl req -new -key server.key -out server.csr
输入私钥密码：123456
输入国家名：CN
输入省名：BJ
输入市名：BJ
输入组织名：LBJ
输入机构名：LBJ
输入域名：hub.lbj.com
输入管理员邮箱：[email protected]
其它跳过 直接回车（两次）

8.4 备份私钥

cp server.key server.key.org

8.5 清除私钥密码

openssl rsa -in server.key.org -out server.key
输入私钥密码：123456

8.6 签名证书

openssl x509 -req -days 1000 -in server.csr -signkey server.key -out server.crt

chmod +x /data/cert/*

cd /opt/harbor/
./install.sh

在本地使用火狐浏览器访问：https://hub.lbj.com
添加例外 -> 确认安全例外
用户名：admin
密码：Harbor12345

8.7 在一个node节点上登录harbor

docker login -u admin -p Harbor12345 https://hub.lbj.com

8.9 上传镜像并测试

//上传镜像
docker tag nginx:latest hub.kgc.com/library/nginx:v1
docker push hub.kgc.com/library/nginx:v1

//在master节点上删除之前创建的nginx资源
kubectl delete deployment nginx

kubectl create deployment nginx-deployment --image=hub.lbj.com/library/nginx:v1 --port=80 --replicas=3

kubectl expose deployment nginx-deployment --port=30000 --target-port=80

kubectl get svc,pods
NAME                       TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)     AGE
service/kubernetes         ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP     10m
service/nginx-deployment   ClusterIP   10.96.222.161   <none>        30000/TCP   3m15s

NAME                                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/nginx-deployment-77bcbfbfdc-bv5bz   1/1     Running   0          16s
pod/nginx-deployment-77bcbfbfdc-fq8wr   1/1     Running   0          16s
pod/nginx-deployment-77bcbfbfdc-xrg45   1/1     Running   0          3m39s


yum install ipvsadm -y
ipvsadm -Ln

curl 10.96.222.161:30000


kubectl edit svc nginx-deployment
25   type: NodePort						#把调度策略改成NodePort

kubectl get svc
NAME                       TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)           AGE
service/kubernetes         ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP           29m
service/nginx-deployment   NodePort    10.96.222.161   <none>        30000:32340/TCP   22m

浏览器访问：
192.168.181.100:32340
192.168.181.101:32340
192.168.181.102:32340


#将cluster-admin角色权限授予用户system:anonymous
kubectl create clusterrolebinding cluster-system-anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous

十 内核参数优化方案

cat > /etc/sysctl.d/kubernetes.conf <<EOF
net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1
net.ipv4.ip_forward=1
net.ipv4.tcp_tw_recycle=0
vm.swappiness=0									#禁止使用 swap 空间，只有当系统内存不足（OOM）时才允许使用它
vm.overcommit_memory=1							#不检查物理内存是否够用
vm.panic_on_oom=0								#开启 OOM
fs.inotify.max_user_instances=8192
fs.inotify.max_user_watches=1048576
fs.file-max=52706963							#指定最大文件句柄数
fs.nr_open=52706963								#仅4.4以上版本支持
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
net.netfilter.nf_conntrack_max=2310720
EOF

十一 总结以及流程梳理

1、在所有节点上安装Docker和kubeadm
2、部署Kubernetes Master
3、部署容器网络插件
4、部署 Kubernetes Node，将节点加入Kubernetes集群中
5、部署 Dashboard Web 页面，可视化查看Kubernetes资源
6、部署 Harbor 私有仓库，存放镜像资源

（感谢看官~ 文章中有彩蛋，欢迎大家评论区和我互动哈~~）