目录
[2. etcd 集群](#2. etcd 集群)
[5.部署 etcd 集群](#5.部署 etcd 集群)
[6.部署 docker 引擎](#6.部署 docker 引擎)
[2. 环境部署](#2. 环境部署)
[3.部署 etcd 集群](#3.部署 etcd 集群)
[4.部署 docker 引擎](#4.部署 docker 引擎)
[1.etcd 报错](#1.etcd 报错)
[3. 如何永久关闭swap](#3. 如何永久关闭swap)
一、理论
1.K8S单Master架构
(1) 架构

2. etcd 集群
(1)概念
etcd是CoreOS团队于2013年6月发起的开源项目,他的目标是构建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。
(2)特点
etcd 目的默认使用2379端口提供HTTP API服务,2380端口和peer通信(这两个端口已经被 TANA(互联网数字分配机构)官方预留给etcd)。
既etcd默认使用2379端口对外为客户端提供通讯,使用端口2380来进行服务器间内部通讯。
etcd 再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。
主要特点如下:
bash
• 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
(3)准备签发证书环境
CFSSL 是 CloudFlare 公司开源的一款 PKI/TLS 工具。 CESSL 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:
bash
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。
表1 签发证书
|------------------------------|---------------------------------|
| 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 |
3.flannel网络
(1)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)共享同一个网络命令空间,相当于它们在网一台机器上一样,可以用localhost地址访间彼此的端口
●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 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,dockor0 网段与宿主机网卡是两个不同的网段,且不同Nodo之间的通信贝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(类似于VPN)
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 包里而进行路由转发和通信,目前己经支持UDP、VXLAN、host-GW 3种数据转发方式
(2)工作原理

数据从 node1 上的 Pod 源容器中发出后,经由所在主机的 docker0 虚拟网卡转发到flannel.1 虚拟网卡;flanneld服务监听在 flannel.1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 node01 的flanneld 服务将原本的数据内容封装到 UDP 中后根据自己的路由表通过物理网卡投递给目的节点 node02 的 flanneld 服务,数据到达以后被解包,然后直接进入目的节点的 flannel.1 虚拟网卡,之后被转发到目的主机的 docker0 虚拟网卡,最后就像本机容器通信一样由 docker0 转发到目标容器。
ETCD之Flannel 提供说明:
存储管理Flanne1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
4.K8S单Master架构环境部署
本实验所需要的软件及脚本:【免费】k8s单Master节点(软件与脚本)资源-CSDN文库
(1)关闭防火墙
bash
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
(2)关闭selinux
bash
setenforce 0 #临时关闭
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config #永久关闭
(3)关闭swap
bash
swapoff -a
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab
(4)根据规划设置主机名
bash
hostnamectl set-hostname master01
hostnamectl set-hostname node01
hostnamectl set-hostname node02
(5)在master添加hosts
bash
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.204.171 master01
192.168.204.173 node01
192.168.204.175 node02
EOF
(6)将桥接的IPv4流量传递到iptables的链
bash
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables =1
EOF
sysctl --system #重新载入一下
(7)时间同步
bash
yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com
5.部署 etcd 集群
(1)在 master01 节点上操作
下载证书制作工具
bash
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
或
curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssl
curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssljson
curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssl-certinfo
chmod +x /usr/local/bin/cfssl*
也可以提前将软件包传入了opt目录中
bash
mv cfssl* /usr/local/bin/
#查看
ls /usr/local/bin/ |grep cfssl*
chmod +x /usr/local/bin/cfssl*
创建k8s工作目录
bash
mkdir /opt/k8s
cd /opt/k8s/
上传 etcd-cert.sh 和 etcd.sh 到 /opt/k8s/ 目录中
bash
chmod +x etcd-cert.sh etcd.sh
创建用于生成CA证书、etcd服务器证书以及私钥的目录
bash
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
(2)启动etcd服务
bash
etcd二进制包地址: https://github.com/etcd-io/etcd/releases
也可以上传 etcd-v3.3.10-1inux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s/ 目录中,解压 etcd 压缩包
bash
cd /opt/k8s/
tar zxvf etcd-v3.3.10-linux-amd64.tar.gz
ls etcd-v3.3.10-linux-amd64
创建用于存放 etcd 配置文件,命令文件,证书的目录
bash
mkdir -p /opt/etcd/{cfg,bin,ssl}
mv /opt/k8s/etcd-v3.3.10-linux-amd64/etcd /opt/k8s/etcd-v3.3.10-linux-amd64/etcdctl /opt/etcd/bin/
cp /opt/k8s/etcd-cert/*.pem /opt/etcd/ssl/
./etcd.sh etcd01 192.168.204.171 etcd02=https://192.168.204.173:2380,etcd03=https://192.168.204.175:2380
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
另外打开一个窗口查看etcd进程是否正常
bash
ps -ef | grep etcd
把etcd相关证书文件和命令文件全部拷贝到另外两个
bash
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.204.173:/opt/
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.204.175:/opt/
把etcd服务管理文件拷贝到另外两个etcd集群节点
bash
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.204.173:/usr/lib/systemd/system/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.204.175:/usr/lib/systemd/system/
注意修改etcd-cert.sh配置
bash
vim etcd-cert.sh
(3)在node节点修改
在node1节点修改
bash
cd /opt/etcd/cfg/
vim etcd
#[Member]
ETCD_NAME="etcd02"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.204.173:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.204.173:2379"
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.204.173:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.204.173:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.204.171:2380,etcd02=https://192.168.204.173:2380,etcd03=https://192.168.204.175:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
systemctl daemon-reload
systemctl enable --now etcd.service
systemctl status etcd
在node2节点修改
bash
cd /opt/etcd/cfg/
vim etcd
#[Member]
ETCD_NAME="etcd03"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.204.175:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.204.175:2379"
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.204.175:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.204.175:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.204.171:2380,etcd02=https://192.168.204.173:2380,etcd03=https://192.168.204.175:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
systemctl daemon-reload
systemctl enable --now etcd.service
systemctl status etcd
首先在master1节点上进行启动
bash
cd /opt/k8s/
./etcd.sh etcd01 192.168.204.171 etcd02=https://192.168.204.173:2380,etcd03=https://192.168.204.175:2380
接着在node1和node2节点分别进行启动
bash
systemctl start etcd.service
(4)在 master01 节点上操作
bash
ln -s /opt/etcd/bin/etcd* /usr/local/bin
检查etcd群集状态
bash
cd /opt/etcd/ssl
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://192.168.204.171:2379,https://192.168.204.173:2379,https://192.168.204.175:2379" endpoint health --write-out=table
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://192.168.204.171:2379,https://192.168.204.173:2379,https://192.168.204.175:2379" endpoint status --write-out=table
参数解释:
bash
--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
切换到etcd3版本查看集群节点状态和成员列表
bash
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://192.168.204.171:2379,https://192.168.204.173:2379,https://192.168.204.175:2379" --write-out=table member list
6.部署 docker 引擎
(1)所有node节点部署docker引擎
bash
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 dqsker-ce-cli containerd.io
systemctl start docker.service
systemctl enable docker.service
7.flannel网络配置
(1)在 master01 节点上操作
添加 flannel 网路配置信息,写入分配的子网段到 etcd 中,供 flannel 使用
bash
cd /opt/etcd/ssl
/opt/etcd/bin/etcdctl \
--ca-file=ca.pem \
--cert-file=server.pem \
--key-file=server-key.pem \
--endpoints="https://192.168.204.171:2379,https://192.168.204.173:2379,https://192.168.204.175:2379" \
set /coreos.com/network/config '{"Network": "172.17.0.0/16","Backend": {"Type": "vxlan"}}'
查看写入的信息
bash
/opt/etcd/bin/etcdctl \
--ca-file=ca.pem \
--cert-file=server.pem \
--key-file=server-key.pem \
--endpoints="https://192.168.204.171:2379,https://192.168.204.173:2379,https://192.168.204.175:2379" \
get /coreos.com/network/config
参数解释
bash
set <key> <value>
set /coreos.com/network/config 添加一条网络配置记求,这个配置将用于flannel分配给每个docker的虛拟IP地址段
get <key>
got /coreos.com/network/config获取网络配置记录,后面不用再跟参数了
Network:用于指定Flannel地址池
Backend:用于指定数据包以什么方式转发,默认为udp模式,Backend为vxlan比起预设的udp性能相对好一些
(2)在所有node节点上操作
上传flannel.sh 和flanne1-v0.10.0-1inux-amd64.tar.gz 到/opt 目录中,解压flannel 压缩包
bash
cd /opt
tar zxvf flannel-v0.10.0-linux-amd64.tar.gz
创建 kubernetes 工作目录
bash
mkdir -p /opt/kubernetes/{cfg,bin,ssl}
cd /opt
mv mk-docker-opts.sh flanneld /opt/kubernetes/bin/
启动flanneld服务,开启flanne1网络功能
bash
cd /opt
chmod +x flannel.sh
./flannel.sh https://192.168.204.171:2379,https://192.168.204.173:2379,https://192.168.111.175:2379
flanne1启动后会生成一个docker网络相关信息配置文件/run/flannel/subnet.env,包含了docker要使用flannel通讯的相关参数
bash
cat /run/flannel/subnet.env
bash
DOCKER_OPT_BIP="--bip=172.17.26.1/24"
DOCKER_OPT_IPMASQ="--ip-masq= false"
DOCKER_OPT_MTU="--mtu=1450"
DOCKER_NETWORK_OPTIONS=" --bip=172.17.26.1/24 --ip-masq=false --mtu=1450"
------------------------------------------------
--bip: 指定 docker 启动时的子网
--ip-masq: 设置 ipmasq=false 关闭 snat 伪装策略
--mtu=1450: mtu要留出50字节给外层的vxlan封包的额外开销使用
Flannel启动过程解析:
1、从etcd中获取network的配置信息
2、划分subnet, 并在etcd中进行注册
3、将子网信息记录到/run/flannel/subnet.env中
------------------------------------------------
修改docker服务管理文件,配置docker连接flannel
bash
vim /lib/systemd/system/docker.service
[Service]
Type=notify
# the default is not to use systemd for cgroups because the delegate issues stillt
# exists and systemd currently dges not support the cgroup feature set requi red
# for containers run by docker
EnvironmentFile=/run/flannel/subnet.env
#添加
ExecStart=/usr/bin/dockerd $DOCKER_NETWORK_OPTIONS -H fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock
#修改
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
TimeoutSec=0
RestartSec=2
Restart=always
重启docker服务
bash
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker
查看flannel网络
bash
ifconfig
测试能否ping通对方docker0网卡
bash
ping -I 172.17.80.0 172.17.14.0
如果部署的k8s中途暂停了,导致flannel(或Docker)网络不通,可以配置ipv4转发功能解决
bash
cat >> /etc/sysctl.conf << EOF
net.ipv4.ip_forward=1
EOF
二、实验
1.二进制部署K8S单Master架构
(1)环境
表2 K8S环境
|---------------|-----------------|------------------------------------------------------------|------|
| 主机 | IP | 软件 | 硬件 |
| k8s集群master01 | 192.168.204.171 | kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler etcd | 4核4G |
| k8s集群node1 | 192.168.204.173 | kubelet kube-proxy docker flannel | 4核4G |
| k8s集群node2 | 192.168.204.175 | kubelet kube-proxy docker flannel | 4核4G |
2. 环境部署
(1)关闭防火墙
(2)关闭selinux


(3)关闭swap

(4)根据规划设置主机名



(5)在master添加hosts


(6)将桥接的IPv4流量传递到iptables的链



(7)时间同步
安装软件



同步时间



3.部署 etcd 集群
(1)在 master01 节点上操作
可提前将软件包传入了opt目录中

创建k8s工作目录

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

创建用于生成CA证书、etcd服务器证书以及私钥的目录
查看
(2)启动etcd服务
上传 etcd-v3.3.10-1inux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s/ 目录中,解压 etcd 压缩包
创建用于存放 etcd 配置文件,命令文件,证书的目录

指定服务器IP和端口启动,会卡在这这时需要再打开一个终端

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
另外打开一个窗口查看etcd进程是否正常
把etcd相关证书文件和命令文件全部拷贝到另外两个
把etcd服务管理文件拷贝到另外两个etcd集群节点
注意修改etcd-cert.sh配置


(3)在node节点修改
在node1节点修改
启动成功

在node2节点修改
启动成功

首先在master1节点上进行启动

接着在node1和node2节点分别进行启动
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
(4)在 master01 节点上操作

检查etcd群集状态


切换到etcd3版本查看集群节点状态和成员列表
4.部署 docker 引擎
(1) 所有node节点部署docker引擎

5.flannel网络配置
(1)在 master01 节点上操作
添加 flannel 网路配置信息,写入分配的子网段到 etcd 中,供 flannel 使用

查看写入的信息

(2)在所有node节点上操作
上传flannel.sh 和flanne1-v0.10.0-1inux-amd64.tar.gz 到/opt 目录中,解压flannel 压缩包

创建 kubernetes 工作目录

启动flanneld服务,开启flanne1网络功能

flanne1启动后会生成一个docker网络相关信息配置文件/run/flannel/subnet.env,包含了docker要使用flannel通讯的相关参数

修改docker服务管理文件,配置docker连接flannel




重启docker服务


查看flannel网络
node1节点为flannel的 172.17.80.0

node1节点为flannel的172.17.14.0

测试能否ping通对方docker0网卡

配置ipv4转发功能



三、问题
1.etcd 报错
(1)报错
日志显示
bash
error "remote error: tls: bad certificate", ServerName "")
(2)原因分析
etcd证书请求文件中未增加hosts参数
(3)解决方法
etcd证书请求文件中增加hosts参数将etcd节点加入后重新生成证书文件
2.安装etcd问题
(1)报错
bash
etcd:Job for etcd.service failed because a timeout was exceeded. See "systemctl status etcd.service"
(2)原因分析
系统支持及配置文件
(3)解决方法
解决方案1:
bash
在etcd.conf配置文件中的其他节点信息必须使用: " http:" 而不能使用" https: "。
解决方案2:
bash
更新etcd系统默认配置
当前使用的是etcd v3版本,系统默认的是v2,通过下面命令修改配置。
# vim /etc/profile
在文件末尾追加:
export ETCDCTL_API=3
让更改生效:
# source /etc/profile
3. 如何永久关闭swap
(1)解决方法
bash
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab
sed命令选项与参数:
bash
-n : 使用静默模式,在一般的sed的用法中,所有来自stdin(标准输出)的数据一般都会被列出到屏幕上。
但如果加上-n参数后,则只要经过sed特殊处理的那行才会被列出来。
-e : 直接在命令行模式上进行sed的操作编辑
-f : 直接将sed的操作写在一个文件内,-f filename则可以执行filename内的sed操作
-r : 使用扩展正则表达式的语法
-i : 直接修改文件内容,而不是输出到屏幕上
command说明:[n1][,n2] action
n1,n2 : 一般代表【选择进行操作(action)的行数】,举例:如果我的操作是需要在
5行到20行之间进行的,则【5,20[action]】。
action的参数:
单行模式空间
a : 新增。a的后面接字符,而这些字符会在新增到下一行
i : 插入。i的后面接字符,而这些字符会在新增到上一行
c : 替换。c的后面接字符,这些字符替换n1到n2的行
d : 删除。因为是删除,所以d后面通常不接任何东西
p : 打印。将匹配的数据打印出来。通常p会与选项-n一起使用
s : 替换。将文件原内容替换为新内容。举例:s/lod/new/g
n : 读取匹配的数据的下一行,覆盖模型空间的前一行(也就是被匹配的行),结果交给下一个参数处理
多行模式空间
N : 读取匹配的数据的下一行追加到模式空间,同时将两行看做一行,但是两行之间依然含有\n换行符
P : 打印。打印模式空间开端至\n(换行)之间的内容,并追加到默认输出之前。
D : 如果模式空间包含换行符,则删除模式空间开端至\n(换行)之间的内容, 并不会读取新的输入行,
而使用合成的模式空间重新启动循环。如果模式空间不包含换行符,则会像发出d命令那样启动正常的新循环
替换标记
g 表示行内全面替换。
p 表示打印行。
w 表示把行写入一个文件。
x 表示互换模板块中的文本和缓冲区中的文本。
y 表示把一个字符翻译为另外的字符(但是不用于正则表达式)
\\1 子串匹配标记
& 已匹配字符串标记
其它
! 表示后面的命令对所有没有被选定的行发生作用。
= 打印当前行号码。
# 把注释扩展到下一个换行符以前。
四、总结
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。
Flannel启动过程解析:
bash
1、从etcd中获取network的配置信息
2、划分subnet, 并在etcd中进行注册
3、将子网信息记录到/run/flannel/subnet.env中