K8S云计算系列-(3)

K8S Kubeadm案例实战

Kubeadm 是一个K8S部署工具，它提供了kubeadm init 以及 kubeadm join 这两个命令来快速创建kubernetes集群。

Kubeadm 通过执行必要的操作来启动和运行一个最小可用的集群。它故意被设计为只关心启动集群，而不是之前的节点准备工作。同样的诸如安装各种各样值得拥有的插件，例如Kubernetes Dashboard、监控解决方案以及特定云提供商的插件，这些都不在它负责的范围。

相反我们期望由一个基于 kubeadm 从更高层设计的更加合适的工具来做这些事情；并且，理想情况下，使用 kubeadm 作为所有部署的基础将会使得创建一个符合期望的集群变得容易。

Kubeadm:用于初始化K8S Cluster的工具，会用到Kubelet组件服务，运行在Cluster所有节点上,负责调用Docker指令，启动POD和容器。kubectl:kubectl是kubenetes命令行工具，通过Kubectl可以部署和管理应用，查看各种资源，创建，删除和更新组件。

在机器上手动安装 docker、kubeadm、kubelet、kubectl 几个二进制文件，然后才能再容器化部署其他 Kubernetes 组件。主要通过kubeadm init初始化，初始化K8S集群的流程如下：

• 检查工作（Preflight Checks）：检查Linux内核版本、Cgroups模块可用性、组件版本、端口占用情况、Docker等依赖情况；
• 生成对外提供服务的CA证书及对应的目录；
• 生成其他组件访问 kube-apiserver 所需的配置文件；
• 为Master组件生成应用容器的配置文件，利用这些配置文件，通过Kubernetes 中特殊的容器启动方法："Static Pod"（Kubeadm init-Kubelet启动时自动加载固定目录的 Pod YAML 文件并启动）-Docker引擎-启动kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler 三个 Master 组件。同时还会生成 Etcd 的 Pod YAML 文件；
• 为集群生成一个Bootstrap token，其他节点加入集群的机器和 Apiserver打交道，需要获取相应的证书文件，所以Bootstrap token需要扮演安全验证的角色；
• 安装默认插件，例如：Kube-proxy 和Core DNS，分别提供集群的服务发现和 DNS 功能。
  
  1）安装Kubeadm工具

#安装Kubeadm；
yum install -y kubeadm-1.20.4 kubelet-1.20.4 kubectl-1.20.4
#启动kubelet服务
systemctl enable kubelet.service
systemctl start kubelet.service

2）Kubeadm常见指令操作；

kubeadm init 启动一个 Kubernetes 主节点
kubeadm join 启动一个 Kubernetes 工作节点并且将其加入到集群
kubeadm upgrade 更新一个 Kubernetes 集群到新版本
kubeadm config 如果使用 v1.7.x 或者更低版本的 kubeadm 初始化集群，您需要对集群做一些配置以便使用 kubeadm upgrade 命令
kubeadm token 管理 kubeadm join 使用的令牌
kubeadm reset 还原 kubeadm init 或者 kubeadm join 对主机所做的任何更改
kubeadm version 打印 kubeadm 版本
kubeadm alpha 预览一组可用的新功能以便从社区搜集反馈

K8S Master节点实战

1）执行kubeadm init初始化安装Master相关软件；

kubeadm init --control-plane-endpoint=192.168.1.146:6443 --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers   --kubernetes-version v1.20.4 --service-cidr=10.10.0.0/16   --pod-network-cidr=10.244.0.0/16   --upload-certs

2）根据如上指令操作，执行成功，如图所示：

3）根据如上图提示，接下来需手工执行如下指令，拷贝admin配置文件；

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

4）将node节点加入K8S集群，在Node节点使用的参数和指令如下；

kubeadm join 192.168.1.146:6443 --token ze0zfe.9zhew67l6gxsq7du \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:ee5a3f9accf98c76a3a3da1f3c4540c14c9e9ce49a4070de4b832aa8cb3a8f31

Node1节点加入集群

#启动Node1节点上docker引擎服务；
systemctl start docker.service
#将Node1节点加入K8S集群；
kubeadm join 192.168.1.146:6443 --token ze0zfe.9zhew67l6gxsq7du \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:ee5a3f9accf98c76a3a3da1f3c4540c14c9e9ce49a4070de4b832aa8cb3a8f31
#执行kubeadm init时没有记录下加入集群的指令，可以通过以下命令重新创建即可；
kubeadm token create --print-join-command
#登录K8S Master节点验证节点信息；
kubectl get nodes

K8S节点网络配置

Kubernetes整个集群所有服务器（Master、Minions）配置Flanneld，操作方法和指令如下：

参考：https://github.com/containernetworking/cni

必须安装pod网络插件，以便pod之间可以相互通信，必须在任何应用程序之前部署网络，CoreDNS不会在安装网络插件之前启动。

1）安装Flanneld网络插件；

Fanneld定义POD的网段为: 10.244.0.0/16，POD容器的IP地址会自动分配10.244开头的网段IP。安装Flanneld网络插件指令如下：

#下载Fanneld插件YML文件；
yum install wget -y
wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
#提前下载Flanneld组建所需镜像；
for i in $(cat kube-flannel.yml |grep image|awk -F: '{print $2":"$3}'|uniq );do docker pull $i ;done
#应用YML文件；
kubectl apply -f kube-flannel.yml
#查看Flanneld网络组建是否部署成功；
kubectl -n kube-system get pods|grep -aiE flannel

Kube-flannel.yaml配置文件代码如：

---
apiVersion: policy/v1beta1
kind: PodSecurityPolicy
metadata:
  name: psp.flannel.unprivileged
  annotations:
    seccomp.security.alpha.kubernetes.io/allowedProfileNames: docker/default
    seccomp.security.alpha.kubernetes.io/defaultProfileName: docker/default
    apparmor.security.beta.kubernetes.io/allowedProfileNames: runtime/default
    apparmor.security.beta.kubernetes.io/defaultProfileName: runtime/default
spec:
  privileged: false
  volumes:
  - configMap
  - secret
  - emptyDir
  - hostPath
  allowedHostPaths:
  - pathPrefix: "/etc/cni/net.d"
  - pathPrefix: "/etc/kube-flannel"
  - pathPrefix: "/run/flannel"
  readOnlyRootFilesystem: false
  # Users and groups
  runAsUser:
    rule: RunAsAny
  supplementalGroups:
    rule: RunAsAny
  fsGroup:
    rule: RunAsAny
  # Privilege Escalation
  allowPrivilegeEscalation: false
  defaultAllowPrivilegeEscalation: false
  # Capabilities
  allowedCapabilities: ['NET_ADMIN', 'NET_RAW']
  defaultAddCapabilities: []
  requiredDropCapabilities: []
  # Host namespaces
  hostPID: false
  hostIPC: false
  hostNetwork: true
  hostPorts:
  - min: 0
    max: 65535
  # SELinux
  seLinux:
    # SELinux is unused in CaaSP
    rule: 'RunAsAny'
---
kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: flannel
rules:
- apiGroups: ['extensions']
  resources: ['podsecuritypolicies']
  verbs: ['use']
  resourceNames: ['psp.flannel.unprivileged']
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - pods
  verbs:
  - get
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - nodes
  verbs:
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - nodes/status
  verbs:
  - patch
---
kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: flannel
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: flannel
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: flannel
  namespace: kube-system
---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: flannel
  namespace: kube-system
---
kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:
  name: kube-flannel-cfg
  namespace: kube-system
  labels:
    tier: node
    app: flannel
data:
  cni-conf.json: |
    {
      "name": "cbr0",
      "cniVersion": "0.3.1",
      "plugins": [
        {
          "type": "flannel",
          "delegate": {
            "hairpinMode": true,
            "isDefaultGateway": true
          }
        },
        {
          "type": "portmap",
          "capabilities": {
            "portMappings": true
          }
        }
      ]
    }
  net-conf.json: |
    {
      "Network": "10.244.0.0/16",
      "Backend": {
        "Type": "vxlan"
      }
    }
---
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: kube-flannel-ds
  namespace: kube-system
  labels:
    tier: node
    app: flannel
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: flannel
  template:
    metadata:
      labels:
        tier: node
        app: flannel
    spec:
      affinity:
        nodeAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            nodeSelectorTerms:
            - matchExpressions:
              - key: kubernetes.io/os
                operator: In
                values:
                - linux
      hostNetwork: true
      priorityClassName: system-node-critical
      tolerations:
      - operator: Exists
        effect: NoSchedule
      serviceAccountName: flannel
      initContainers:
      - name: install-cni
        image: quay.io/coreos/flannel:v0.13.1-rc2
        command:
        - cp
        args:
        - -f
        - /etc/kube-flannel/cni-conf.json
        - /etc/cni/net.d/10-flannel.conflist
        volumeMounts:
        - name: cni
          mountPath: /etc/cni/net.d
        - name: flannel-cfg
          mountPath: /etc/kube-flannel/
      containers:
      - name: kube-flannel
        image: quay.io/coreos/flannel:v0.13.1-rc2
        command:
        - /opt/bin/flanneld
        args:
        - --ip-masq
        - --kube-subnet-mgr
        resources:
          requests:
            cpu: "100m"
            memory: "50Mi"
          limits:
            cpu: "100m"
            memory: "50Mi"
        securityContext:
          privileged: false
          capabilities:
            add: ["NET_ADMIN", "NET_RAW"]
        env:
        - name: POD_NAME
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.name
        - name: POD_NAMESPACE
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.namespace
        volumeMounts:
        - name: run
          mountPath: /run/flannel
        - name: flannel-cfg
          mountPath: /etc/kube-flannel/
      volumes:
      - name: run
        hostPath:
          path: /run/flannel
      - name: cni
        hostPath:
          path: /etc/cni/net.d
      - name: flannel-cfg
        configMap:
          name: kube-flannel-cfg

2）安装Calico网络插件；

官方文档参考：

https://kubernetes.io/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/create-cluster-kubeadm/#pod-network

https://docs.projectcalico.org/v3.10/getting-started/kubernetes/

为使calico正常工作，你需要传递--pod-network-cidr=10.10.0.0/16到kubeadm init或更新calico.yml文件，以与您的pod网络相匹配。

kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/v3.10/manifests/calico.yaml

如果安装flannel网络插件，必须通过kubeadm init配置--pod-network-cidr=10.10.0.0/16参数。

验证网络插件

安装了pod网络后，确认coredns以及其他pod全部运行正常，查看master节点状态为Ready

kubectl get nodes

kubectl -n kube-system get pods

至此，Kubernetes 的 Master 节点就部署完成了。如果只需要一个单节点的 Kubernetes，现在你就可以使用了。