kubeadm 手动搭建kubernetes 集群

[TOC]

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。

安装参考- https://kubernetes.io/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/create-cluster-kubeadm/

每一个节点主机上包括master节点都要手动安装并运行docker，同时也都要手动安装并运行kubelet。如果将第一个节点初始化为master节点，在执行初始化这个步骤，其实就是通过kubeadm工具将API Server、etcd、controller-manager、scheduler各组件运行为Pod，也就是跑在docker上。而其他node节点，因已经运行了kubelet、docker组件，剩下的kube-proxy组件也是要运行在Pod上。

kubeadm

K8S 组件构成

kubectl
kubeadm
K8s Master
- kubelet
- kube-proxy
- kube-apiserver
- kube-scheduler
- kube-controller-manager
- etcd
K8s Node
- kubelet
- kube-proxy
calico
coredns

环境准备 (以ubuntu系统为例）

1. kubernetes集群机器

机器IP	机器hostname	K8s集群角色	机器操作系统
172.20.249.16	172-20-249-16	master	ubuntu16.04
172.20.249.17	172-20-249-17	node	ubuntu16.04
172.20.249.18	172-20-249-18	node	ubuntu16.04

使用如下命令设置hostname: (非必须)

# 172.20.249.16
hostnamectl --static set-hostname k8s-master
# 172.20.249.17
hostnamectl --static set-hostname k8s-node-01
# 172.20.249.18
hostnamectl --static set-hostname k8s-node-02

Kubernetes v1.8+ 要求关闭系统 Swap，请在所有节点利用以下指令关闭（否则kubelet会出错！）

swapoff -a && sed -i '/ swap / s/^/#/' /etc/fstab

2. 安装 docker、 kubeadm、kubelet、kubectl

2.1 在每台机器上安装 docker

# step 1: 安装必要的一些系统工具
sudo apt-get update
sudo apt-get -y install apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common

# step 2: 安装GPG证书
curl -fsSL http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

# Step 3: 写入软件源信息
sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"

# Step 4: 更新并安装 Docker-CE (可指定版本)
sudo apt-get -y update
sudo apt-get -y install docker-ce

sudo apt-get -y install docker-ce=17.03.0~ce-0~ubuntu-xenial

2.2 每台机器上安装 kubelet 、kubeadm 、kubectl

kubeadm: the command to bootstrap the cluster.
kubectl: the command line util to talk to your cluster
kubelet: the component that runs on all of the machines in your cluster and does things like starting pods and containers.

apt-get update && apt-get install -y apt-transport-https

# 安装 GPG 证书
curl https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/doc/apt-key.gpg | apt-key add -

# 写入软件源；注意：我们用系统代号为 bionic，但目前阿里云不支持，所以沿用 16.04 的 xenial
cat <<EOF >/etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
deb https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/ kubernetes-xenial main
EOF

apt-get update

apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl

# 指定版本
apt-get install -y kubelet=1.18.8-00 kubeadm=1.18.8-00 kubectl=1.18.8-00

创建 kubernetes 集群

kubeadm

kubeadm是一个构建k8s集群的工具。它提供的kubeadm init和 kubeadm join 两个命令是快速构建k8s集群的最佳实践。其次，kubeadm工具只为构建最小可用集群，它只关心集群中最基础的组件，至于其他的插件（比如dashboard、CNI等）则不会涉及

kubeadm init to bootstrap the initial Kubernetes control-plane node.
kubeadm join to bootstrap a Kubernetes worker node or an additional control plane node, and join it to the cluster.
kubeadm upgrade to upgrade a Kubernetes cluster to a newer version.
kubeadm reset to revert any changes made to this host by kubeadm init or kubeadm join.

更多了解 kubeadm - https://www.cnblogs.com/shoufu/p/13047723.html

在 master 节点 init 集群

kubeadm 初始化整个集群的过程，会生成相关的各种证书、kubeconfig 文件、bootstraptoken 等等

注意： 如果使用直接使用kubeadm init，会使用默认配置（如下）

kubeadm config print init-defaults --kubeconfig ClusterConfiguration > kubeadm.yml 可打印默认配置

apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
bootstrapTokens:
- groups:
  - system:bootstrappers:kubeadm:default-node-token
  token: abcdef.0123456789abcdef
  ttl: 24h0m0s
  usages:
  - signing
  - authentication
kind: InitConfiguration
localAPIEndpoint:
  advertiseAddress: 1.2.3.4
  bindPort: 6443
nodeRegistration:
  criSocket: /var/run/dockershim.sock
  name: k8s-master
  taints:
  - effect: NoSchedule
    key: node-role.kubernetes.io/master
---
apiServer:
  timeoutForControlPlane: 4m0s
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
certificatesDir: /etc/kubernetes/pki
clusterName: kubernetes
controllerManager: {}
dns:
  type: CoreDNS
etcd:
  local:
    dataDir: /var/lib/etcd
imageRepository: k8s.gcr.io
# 默认情况下kubeadm会到k8s.gcr.io拉取镜像，不过对于一些私有化部署（比如国内存在墙的情况下，上面的地址是访问不到的），就需要自定义镜像地址了 如： imageRepository: registry.aliyuncs.com/google_containers
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.18.0
networking:
  dnsDomain: cluster.local
  podSubnet: 10.244.0.0/16 # 添加该配置
  serviceSubnet: 10.96.0.0/12
scheduler: {}

修改配置文件后，执行命令 kubeadm init --config kubeadm.yml即可

或者直接传递参数执行（如下）

kubeadm init --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers --pod-network-cidr=10.244.0.0/16



#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
#选择flannel作为 Pod 的网络插件，所以需要指定 --pod-network-cidr=192.168.0.0/16

参数说明：

--apiserver-advertise-address：这个参数指定了监听的API地址。若没有设置，则使用默认网络接口。

--apiserver-bind-port：这个参数指定了API服务器暴露出的端口号，默认是6443

--kubernetes-version：指定kubeadm安装的kubernetes版本。这个是很重要的，因为默认情况下kubeadm会安装与它版本相同的kubernetes版本

--image-repository 可以指定国内的镜像仓库。 默认k8s.gcr.io 国内无法访问

-- token-ttl：令牌被删除前的时间，默认是24h。kubeadm初始化完毕后会生成一个令牌，让其他节点能够加入集群，过时之后这个令牌会自动删除。如果设置为0之后令牌就永不过期

如下所示，kubeadm init 会 pull 必要的镜像，可能时间会比较长 (kubeadm config images pull 可测试是否可以拉取镜像，如果加了 --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers，不会担心在国内拉取镜像问题)

user@k8s-master:~$ kubeadm config images list
k8s.gcr.io/kube-apiserver:v1.18.9
k8s.gcr.io/kube-controller-manager:v1.18.9
k8s.gcr.io/kube-scheduler:v1.18.9
k8s.gcr.io/kube-proxy:v1.18.9
k8s.gcr.io/pause:3.2
k8s.gcr.io/etcd:3.4.3-0
k8s.gcr.io/coredns:1.6.7

init 完后，可以看到如下提示：

按照提示在 master 节点执行以下命令: (否则会出错)

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

此时， master 处于ready 状态

NAME         STATUS   ROLES    AGE   VERSION
k8s-master   Ready    master   14m   v1.18.6

在worker 节点执行命令 join 到集群

拷贝在 master 节点 init 后的 join 命令，在其他两个 worker 节点执行:

kubeadm join 172.20.249.16:6443 --token cma8ob.ow9sfv5erqgkkp30 \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:def379576eacaddbb4bbf4ca12fbb8a0b77383e4521cbf238f21c8dd3cb80fab

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。

mkdir -p $HOME/.kube
# copy master "/etc/kubernetes/admin.conf"
sudo scp root@172.20.249.16:/etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

要注意将上面的加入集群的命令保存下面，如果忘记，可以使用以下命令获取

kubeadm token create --print-join-command

安装 Pod Network (在 master 节点 flannel/Calico 网络插件)

在 master 节点查看集群情况,可以看到节点的 status 还是 NotReady，这是由于还没有网络插件。

以 flannel插件为例,在 master 节点执行

#For Kubernetes v1.7+
wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
kubectl apply -f  kube-flannel.yml

Calico插件- 参考 https://docs.projectcalico.org/getting-started/kubernetes/quickstart

等待所有的 pod 都是 running 状态，可以看到所有 node 的 status 是 running 的状态，这时 kubernetes 集群就搭建好了。

至此3个节点的集群搭建完成，后续可以继续添加node节点，或者部署dashboard、helm包管理工具、EFK日志系统、Prometheus Operator监控系统、rook+ceph存储系统等组件

部署一个简单示例

kubectl create -f nginx-deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  replicas: 3
  strategy:
    type: RollingUpdate
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx:latest
          ports:
            - containerPort: 80

发布服务,暴露端口

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

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2.2 每台机器上安装 kubelet 、kubeadm 、kubectl

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在worker 节点执行命令 join 到集群

安装 Pod Network (在 master 节点 flannel/Calico 网络插件)

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2.1 在每台机器上安装 docker

2.2 每台机器上安装 kubelet 、kubeadm 、kubectl

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在worker 节点执行命令 join 到集群

安装 Pod Network (在 master 节点 flannel/Calico 网络插件)

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