Kubernetes二进制（单master）部署

刘艳芬_2024-05-15 15:54

文章目录

  • Kubernetes二进制（单master）部署
    • 一、常见的K8S部署方式
      • [1. Minikube](#1. Minikube)
      • [2. Kubeadmin](#2. Kubeadmin)
      • [3. 二进制安装部署](#3. 二进制安装部署)
      • [4. 小结](#4. 小结)
    • 二、K8S单（Master）节点二进制部署
      • [1. 环境准备](#1. 环境准备)
        • [1.1 服务器配置](#1.1 服务器配置)
        • [1.2 关闭防火墙](#1.2 关闭防火墙)
        • [1.3 修改主机名](#1.3 修改主机名)
        • [1.4 关闭swap](#1.4 关闭swap)
        • [1.5 在/etc/hosts文件添加主机映射](#1.5 在/etc/hosts文件添加主机映射)
        • [1.6 调整内核参数](#1.6 调整内核参数)
        • [1.7 时间同步](#1.7 时间同步)
      • 2、部署docker引擎
        • [2.1 安装docker](#2.1 安装docker)
        • [2.2 开启docker服务](#2.2 开启docker服务)
      • 3、部署etcd集群
        • [3.1 etcd概述](#3.1 etcd概述)
          • [3.1.1 etcd简介](#3.1.1 etcd简介)
          • [3.1.2 etcd的特点](#3.1.2 etcd的特点)
          • [3.1.3 etcd端口](#3.1.3 etcd端口)
        • [3.2 签发证书(Master01)](#3.2 签发证书(Master01))
          • [3.2.1 下载证书制作工具](#3.2.1 下载证书制作工具)
          • [3.2.2 创建k8s工作目录](#3.2.2 创建k8s工作目录)
          • [3.2.3 准备etcd-cert.sh和etcd.sh脚本](#3.2.3 准备etcd-cert.sh和etcd.sh脚本)
          • [3.2.4 生成CA证书、etcd服务器证书以及私钥](#3.2.4 生成CA证书、etcd服务器证书以及私钥)
        • [3.3 启动etcd服务](#3.3 启动etcd服务)
          • [3.3.1 安装etcd服务](#3.3.1 安装etcd服务)
          • [3.3.2 创建用于存放etcd配置文件、命令文件、证书的目录](#3.3.2 创建用于存放etcd配置文件、命令文件、证书的目录)
          • [3.3.3 启动etcd.sh脚本](#3.3.3 启动etcd.sh脚本)
          • [3.3.4 把etcd相关证书文件和命令文件全部拷贝到另外两个etcd集群节点](#3.3.4 把etcd相关证书文件和命令文件全部拷贝到另外两个etcd集群节点)
          • [3.3.5 把etcd服务管理文件拷贝到了另外两个etcd集群节点](#3.3.5 把etcd服务管理文件拷贝到了另外两个etcd集群节点)
          • [3.3.6 修改另外两个etcd集群节点的配置文件](#3.3.6 修改另外两个etcd集群节点的配置文件)
          • [3.3.7 检查集群状态（Master01）](#3.3.7 检查集群状态（Master01）)
      • 4、部署master组件
        • [4.1 准备需要的脚本文件](#4.1 准备需要的脚本文件)
        • [4.2 创建kubernetes工作目录](#4.2 创建kubernetes工作目录)
        • [4.3 准备kubernetes 安装包](#4.3 准备kubernetes 安装包)
        • [4.4 复制master组件的关键命令文件到 kubernetes工作目录的 bin 子目录中](#4.4 复制master组件的关键命令文件到 kubernetes工作目录的 bin 子目录中)
        • [4.5 创建 bootstrap token 认证文件](#4.5 创建 bootstrap token 认证文件)
        • [4.6 开启 apiserver 服务](#4.6 开启 apiserver 服务)
        • [4.7 启动 scheduler 服务](#4.7 启动 scheduler 服务)
        • [4.8 启动 controller-manager 服务](#4.8 启动 controller-manager 服务)
        • [4.9 生成kubeconfig文件](#4.9 生成kubeconfig文件)
      • [5、部署worker node 组件](#5、部署worker node 组件)
        • [5.1 创建kubernetes工作目录](#5.1 创建kubernetes工作目录)
        • [5.2 准备kubeconfig脚本文件](#5.2 准备kubeconfig脚本文件)
        • [5.3 启动 kubelet 服务](#5.3 启动 kubelet 服务)
        • [5.4 master通过node节点的 CSR 请求](#5.4 master通过node节点的 CSR 请求)
        • [5.5 加载 ip_vs 模块](#5.5 加载 ip_vs 模块)
        • [5.6 启动proxy服务](#5.6 启动proxy服务)
        • [5.7 部署node02节点](#5.7 部署node02节点)
          • [5.7.1 master通过node节点的 CSR 请求](#5.7.1 master通过node节点的 CSR 请求)
          • [5.7.2 加载 ip_vs 模块](#5.7.2 加载 ip_vs 模块)
          • [5.7.3 启动proxy服务](#5.7.3 启动proxy服务)
      • [6、部署 CNI 网络组件](#6、部署 CNI 网络组件)
        • [6.1 K8S 中 Pod 网络通信](#6.1 K8S 中 Pod 网络通信)
          • [6.1.1 Pod 内容器与容器之间的通信](#6.1.1 Pod 内容器与容器之间的通信)
          • [6.1.2 同一个 Node 内 Pod 之间的通信](#6.1.2 同一个 Node 内 Pod 之间的通信)
          • [6.1.3 不同 Node 上 Pod 之间的通信](#6.1.3 不同 Node 上 Pod 之间的通信)
        • [6.2 Overlay Network](#6.2 Overlay Network)
        • [6.3 VXLAN](#6.3 VXLAN)
        • [6.4 Flannel](#6.4 Flannel)
        • [6.5 Flannel UDP 模式的工作原理](#6.5 Flannel UDP 模式的工作原理)
        • [6.6 VXLAN 模式](#6.6 VXLAN 模式)
        • [6.7 Flannel VXLAN 模式跨主机的工作原理](#6.7 Flannel VXLAN 模式跨主机的工作原理)
        • [6.8 部署flannel](#6.8 部署flannel)
      • [7、部署 Calico](#7、部署 Calico)
        • [7.1 k8s 组网方案对比](#7.1 k8s 组网方案对比)
          • [7.1.1 flannel方案](#7.1.1 flannel方案)
          • [7.1.2 calico方案](#7.1.2 calico方案)
        • [7.2 Calico 主要由三个部分组成](#7.2 Calico 主要由三个部分组成)
        • [7.3 Calico 工作原理](#7.3 Calico 工作原理)
        • [7.4 部署Calico](#7.4 部署Calico)
      • [8、部署 CoreDNS](#8、部署 CoreDNS)
        • [8.1 准备需要的镜像](#8.1 准备需要的镜像)
        • [8.2 准备yml文件启动coredns服务](#8.2 准备yml文件启动coredns服务)
        • [8.3 DNS 解析测试](#8.3 DNS 解析测试)

Kubernetes二进制（单master）部署

一、常见的K8S部署方式

1. Minikube

Minikube是一个工具，可以在本地快速运行一个单节点微型K8S，仅用于学习、预览K8S的一些特性使用

http://kubernetes.io/docs/setup/minikube

2. Kubeadmin

Kubeadmin也是一个工具，提供kubeadm init和kubeadm join，用于快速部署K8S集群，相对简单。

http://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/

3. 二进制安装部署

生产首选，从官方下载发行版的二进制包，手动部署每个组件和自签TLS证书，组成K8S集群，新手推荐。

http://github.com/kubernetes/kubernetes/releases

4. 小结

Kubeadm降低部署门槛，但屏蔽了很多细节，遇到问题很难排查。如果想更容易可控，推荐使用二进制包部署Kubernetes集群，虽然手动部署麻烦点，期间可以学习很多工作原理，也利于后期维护。

二、K8S单（Master）节点二进制部署

1. 环境准备

1.1 服务器配置
服务器 主机名 IP地址 主要组件/说明
master01节点+etcd01节点 master01 192.168.10.11 kube-apiserver kube-controller-manager kube-schedular etcd
node01节点+etcd02节点 node01 192.168.10.12 kubelet kube-proxy docker flannel
node02节点+etcd03节点 node02 192.168.10.13 kubelet kube-proxy docker flannel
1.2 关闭防火墙
bash 复制代码 
systemctl disable --now firewalld
iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X
#关闭防火墙

setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
#关闭selinux
1.3 修改主机名
bash 复制代码 
hostnamectl set-hostname 主机名
su
#修改主机名
1.4 关闭swap
bash 复制代码 
swapoff -a
#临时关闭

sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab
#永久关闭swap分区
1.5 在/etc/hosts文件添加主机映射
bash 复制代码 
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.10.11 master01
192.168.10.12 node01
192.168.10.13 node02
EOF
1.6 调整内核参数
bash 复制代码 
cat > /etc/sysctl.d/k8s.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

sysctl --system
#重新加载配置文件
1.7 时间同步
bash 复制代码 
yum install -y ntpdate
#安装ntpdate服务

ntpdate time.windows.com
#设置与windows主机时间同步

2、部署docker引擎

  • 所有node节点部署docker引擎
2.1 安装docker
bash 复制代码 
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2 
#安装依赖包

yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo 
#设置阿里云镜像源

yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io
#安装Docker-CE（社区版）
2.2 开启docker服务
bash 复制代码 
systemctl enable --now docker.service 
#开机自启，立即启动

systemctl status docker.service
#查看docker服务状态

3、部署etcd集群

3.1 etcd概述
3.1.1 etcd简介
  • etcd是CoreOS团队于2013年6月发起的开源项目，它的目标是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。
3.1.2 etcd的特点

etcd作为服务发现系统，有以下的特点：

  • 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+读写操作
  • 可靠：采用raft算法，实现分布式系统数据的可用性和一致性
3.1.3 etcd端口
  • etcd目前默认使用2379端口提供HTTP API服务，2380端口和peer通信（这两个端口已经被IANA（互联网数字分配机构）官方预留给etcd）。即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在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。
3.2 签发证书(Master01)
  • CFSSL是CloudFlare公司开源的一款PKI/TLS工具。CFSSL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：
    • 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；
    • 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；
    • 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。

注：这里使用同一套证书进行认证。

3.2.1 下载证书制作工具
bash 复制代码 
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
#下载cfssl证书生成工具

--------------------------------------------------------------------------------------------------------
或使用curl -L下载

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
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
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> "可查看证书的信息
--------------------------------------------------------------------------------------------------------

cd /opt/
#切换目录

#上传签发证书工具cfssl  cfssl-certinfo  cfssljson

mv cfssl* /usr/local/bin/
#移动到指定目录

ll /usr/local/bin/
#查看

chmod +x /usr/local/bin/cfssl*
#添加执行权限
3.2.2 创建k8s工作目录
bash 复制代码 
mkdir /opt/k8s
#创建目录

cd /opt/k8s
#切换目录

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

chmod +x etcd-cert.sh etcd.sh
#添加权限
3.2.3 准备etcd-cert.sh和etcd.sh脚本
  • etcd-cert.sh脚本
bash 复制代码 
cat etcd-cert.sh 
#!/bin/bash
#配置证书生成策略，让 CA 软件知道颁发有什么功能的证书，生成用来签发其他组件证书的根证书
cat > ca-config.json <<EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "www": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF


#ca-config.json：可以定义多个 profiles，分别指定不同的过期时间、使用场景等参数；
#后续在签名证书时会使用某个 profile；此实例只有一个 www 模板。
#expiry：指定了证书的有效期，87600h 为10年，如果用默认值一年的话，证书到期后集群会立即宕掉
#signing：表示该证书可用于签名其它证书；生成的 ca.pem 证书中 CA=TRUE；
#key encipherment：表示使用非对称密钥加密，如 RSA 加密；
#server auth：表示client可以用该 CA 对 server 提供的证书进行验证；
#client auth：表示server可以用该 CA 对 client 提供的证书进行验证；
#注意标点符号，最后一个字段一般是没有逗号的。

#-----------------------
#生成CA证书和私钥（根证书和私钥）
#特别说明： cfssl和openssl有一些区别，openssl需要先生成私钥，然后用私钥生成请求文件，最后生成签名的证书和私钥等，但是cfssl可以直接得到请求文件。
cat > ca-csr.json <<EOF
{
    "CN": "etcd",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing"
        }
    ]
}
EOF

#CN：Common Name，浏览器使用该字段验证网站或机构是否合法，一般写的是域名 
#key：指定了加密算法，一般使用rsa（size：2048）
#C：Country，国家
#ST：State，州，省
#L：Locality，地区,城市
#O: Organization Name，组织名称，公司名称
#OU: Organization Unit Name，组织单位名称，公司部门

cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca

#生成的文件：
#ca-key.pem：根证书私钥
#ca.pem：根证书
#ca.csr：根证书签发请求文件

#cfssl gencert -initca <CSRJSON>：使用 CSRJSON 文件生成生成新的证书和私钥。如果不添加管道符号，会直接把所有证书内容输出到屏幕。
#注意：CSRJSON 文件用的是相对路径，所以 cfssl 的时候需要 csr 文件的路径下执行，也可以指定为绝对路径。
#cfssljson 将 cfssl 生成的证书（json格式）变为文件承载式证书，-bare 用于命名生成的证书文件。


#-----------------------
#生成 etcd 服务器证书和私钥
cat > server-csr.json <<EOF
{
    "CN": "etcd",
    "hosts": [
    "192.168.10.11",
    "192.168.10.12",
    "192.168.10.13"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "BeiJing"
        }
    ]
}
EOF

#hosts：将所有 etcd 集群节点添加到 host 列表，需要指定所有 etcd 集群的节点 ip 或主机名不能使用网段，新增 etcd 服务器需要重新签发证书。

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=www server-csr.json | cfssljson -bare server

#生成的文件：
#server.csr：服务器的证书请求文件
#server-key.pem：服务器的私钥
#server.pem：服务器的数字签名证书

#-config：引用证书生成策略文件 ca-config.json
#-profile：指定证书生成策略文件中的的使用场景，比如 ca-config.json 中的 www
  • etcd.sh脚本
bash 复制代码 
chmod +x etcd.sh
#添加权限

#查看脚本文件
cat etcd.sh 
#!/bin/bash

#example: ./etcd.sh etcd01 192.168.10.11 etcd02=https://192.168.10.12:2380,etcd03=https://192.168.10.13:2380

#创建etcd配置文件/opt/etcd/cfg/etcd
ETCD_NAME=$1
ETCD_IP=$2
ETCD_CLUSTER=$3

WORK_DIR=/opt/etcd

cat > $WORK_DIR/cfg/etcd  <<EOF
#[Member]
ETCD_NAME="${ETCD_NAME}"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://${ETCD_IP}:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://${ETCD_IP}:2379"

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://${ETCD_IP}:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://${ETCD_IP}:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://${ETCD_IP}:2380,${ETCD_CLUSTER}"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
EOF

#Member:成员配置
#ETCD_NAME：节点名称，集群中唯一。成员名字，集群中必须具备唯一性，如etcd01
#ETCD_DATA_DIR：数据目录。指定节点的数据存储目录，这些数据包括节点ID，集群ID，集群初始化配置，Snapshot文件，若未指定-wal-dir，还会存储WAL文件；如果不指定会用缺省目录
#ETCD_LISTEN_PEER_URLS：集群通信监听地址。用于监听其他member发送信息的地址。ip为全0代表监听本机所有接口
#ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS：客户端访问监听地址。用于监听etcd客户发送信息的地址。ip为全0代表监听本机所有接口

#Clustering：集群配置
#ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS：集群通告地址。其他member使用，其他member通过该地址与本member交互信息。一定要保证从其他member能可访问该地址。静态配置方式下，该参数的value一定要同时在--initial-cluster参数中存在
#ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS：客户端通告地址。etcd客户端使用，客户端通过该地址与本member交互信息。一定要保证从客户侧能可访问该地址
#ETCD_INITIAL_CLUSTER：集群节点地址。本member使用。描述集群中所有节点的信息，本member根据此信息去联系其他member
#ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN：集群Token。用于区分不同集群。本地如有多个集群要设为不同
#ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE：加入集群的当前状态，new是新集群，existing表示加入已有集群。


#创建etcd.service服务管理文件
cat > /usr/lib/systemd/system/etcd.service <<EOF
[Unit]
Description=Etcd Server
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target

[Service]
Type=notify
EnvironmentFile=${WORK_DIR}/cfg/etcd
ExecStart=${WORK_DIR}/bin/etcd \
--name=\${ETCD_NAME} \
--data-dir=\${ETCD_DATA_DIR} \
--listen-peer-urls=\${ETCD_LISTEN_PEER_URLS} \
--listen-client-urls=\${ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS},http://127.0.0.1:2379 \
--advertise-client-urls=\${ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS} \
--initial-advertise-peer-urls=\${ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS} \
--initial-cluster=\${ETCD_INITIAL_CLUSTER} \
--initial-cluster-token=\${ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN} \
--initial-cluster-state=new \
--cert-file=${WORK_DIR}/ssl/server.pem \
--key-file=${WORK_DIR}/ssl/server-key.pem \
--trusted-ca-file=${WORK_DIR}/ssl/ca.pem \
--peer-cert-file=${WORK_DIR}/ssl/server.pem \
--peer-key-file=${WORK_DIR}/ssl/server-key.pem \
--peer-trusted-ca-file=${WORK_DIR}/ssl/ca.pem
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

#--listen-client-urls：用于指定etcd和客户端的连接端口
#--advertise-client-urls：用于指定etcd服务器之间通讯的端口，etcd有要求，如果--listen-client-urls被设置了，那么就必须同时设置--advertise-client-urls，所以即使设置和默认相同，也必须显式设置
#--peer开头的配置项用于指定集群内部TLS相关证书（peer 证书），这里全部都使用同一套证书认证
#不带--peer开头的的参数是指定 etcd 服务器TLS相关证书（server 证书），这里全部都使用同一套证书认证

systemctl daemon-reload
systemctl enable etcd
systemctl restart etcd
3.2.4 生成CA证书、etcd服务器证书以及私钥
bash 复制代码 
cd /opt/k8s
#切换目录

mkdir etcd-cert
#新建目录

mv etcd-cert.sh etcd-cert
#移动etcd-cert.sh脚本到新建目录

cd etcd-cert/
#切换目录

./etcd-cert.sh
#生成CA证书、etcd服务器证书以及私钥
3.3 启动etcd服务
3.3.1 安装etcd服务
bash 复制代码 
cd /opt/k8s
#切换目录

#上传etcd安装包etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz

tar xf etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
#解压

cd etcd-v3.4.9-linux-amd64/
#切换目录
#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
3.3.2 创建用于存放etcd配置文件、命令文件、证书的目录
bash 复制代码 
mkdir -p /opt/etcd/{cfg,bin,ssl}
#创建目录

mv etcd etcdctl /opt/etcd/bin/
#移动两个执行文件到/bin目录

cd /opt/k8s/etcd-cert/
#切换目录    

cp *.pem /opt/etcd/ssl/
#复制以pem结尾的文件到ssl目录
3.3.3 启动etcd.sh脚本
bash 复制代码 
cd /opt/k8s/
#切换目录

./etcd.sh etcd01 192.168.10.11 etcd02=https://192.168.10.12:2380,etcd03=https://192.168.10.13:2380
#启动etcd脚本，等待其他节点加入
#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

ps -ef | grep etcd
#另外打开一个终端查看etcd进程是否正常
3.3.4 把etcd相关证书文件和命令文件全部拷贝到另外两个etcd集群节点
bash 复制代码 
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.10.12:/opt/
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.10.13:/opt/
#把etcd相关证书文件和命令文件全部拷贝到另外两个etcd集群节点
3.3.5 把etcd服务管理文件拷贝到了另外两个etcd集群节点
bash 复制代码 
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.10.12:/usr/lib/systemd/system/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.10.13:/usr/lib/systemd/system/
#把etcd服务管理文件拷贝到了另外两个etcd集群节点
3.3.6 修改另外两个etcd集群节点的配置文件
  • node01
bash 复制代码 
cd /opt/etcd/cfg/
#切换目录

#修改配置文件中的节点名称和ip地址
vim /opt/etcd/cfg/etcd
#[Member]
ETCD_NAME="etcd02"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.10.12:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.10.12:2379"

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.10.12:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.10.12:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.10.11:2380,etcd02=https://192.168.10.12:2380,etcd03=https://192.168.10.13:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"

systemctl start etcd.service
#开启etcd服务

systemctl enable etcd.service
#开机自启

systemctl status etcd.service
#查看etcd服务状态
  • node02节点
bash 复制代码 
cd /opt/etcd/cfg/
#切换目录

#修改配置文件中的节点名称和ip地址
vim /opt/etcd/cfg/etcd
#[Member]
ETCD_NAME="etcd03"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.10.13:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.10.13:2379"

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.10.13:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.10.13:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.10.11:2380,etcd02=https://192.168.10.12:2380,etcd03=https://192.168.10.13:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"

systemctl enable --now etcd.service
#开机自启并立即启动

systemctl status etcd.service
#查看etcd服务状态
3.3.7 检查集群状态（Master01）
bash 复制代码 
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://192.168.10.11:2379,https://192.168.10.12:2379,https://192.168.10.13:2379" endpoint health --write-out=table
#查看集群状态

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://192.168.10.11:2379,https://192.168.10.12:2379,https://192.168.10.13:2379" endpoint status --write-out=table
#查看集群状态

------------------------------------------------------------------------------------------
ETCDCTL_API=3：使用v3版本的接口
--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
------------------------------------------------------------------------------------------

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://192.168.10.11:2379,https://192.168.10.12:2379,https://192.168.10.13:2379" --write-out=table member list
#查看etcd集群成员列表

4、部署master组件

  • master01节点
4.1 准备需要的脚本文件
bash 复制代码 
cd /opt/k8s
#切换目录

#上传 master.zip 和 k8s-cert.sh 到 /opt/k8s 目录中，解压 master.zip 压缩包

unzip master.zip
#解压

chmod +x *.sh
#所有脚本文件添加执行权限
4.2 创建kubernetes工作目录
bash 复制代码 
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}
#创建kubernetes工作目录

mkdir /opt/k8s/k8s-cert
#创建用于生成CA证书、相关组件的证书和私钥的目录

mv /opt/k8s/k8s-cert.sh /opt/k8s/k8s-cert
#移动脚本文件到新建目录

cd /opt/k8s/k8s-cert/
#切换目录

-------------------------------------------------------------------------------------------------------
#修改脚本文件中的master01地址
vim /opt/k8s/k8s-cert/k8s-cert.sh
#!/bin/bash
#配置证书生成策略，让 CA 软件知道颁发有什么功能的证书，生成用来签发其他组件证书的根证书
cat > ca-config.json <<EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "kubernetes": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF

#生成CA证书和私钥（根证书和私钥）
cat > ca-csr.json <<EOF
{
    "CN": "kubernetes",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing",
            "O": "k8s",
            "OU": "System"
        }
    ]
}
EOF

cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -


#-----------------------
#生成 apiserver 的证书和私钥（apiserver和其它k8s组件通信使用）
#hosts中将所有可能作为 apiserver 的 ip 添加进去，后面 keepalived 使用的 VIP 也要加入
cat > apiserver-csr.json <<EOF
{
    "CN": "kubernetes",
    "hosts": [
      "10.0.0.1",
      "127.0.0.1",
      "192.168.10.11",
      #修改为master01 ip
      "192.168.10.20",
      #master02ip，后续使用
      "192.168.10.100",
      #vip的地址，后续使用
      "192.168.10.14",
      "192.168.10.15",
      "kubernetes",
      "kubernetes.default",
      "kubernetes.default.svc",
      "kubernetes.default.svc.cluster",
      "kubernetes.default.svc.cluster.local"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "BeiJing",
            "O": "k8s",
            "OU": "System"
        }
    ]
}
EOF

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes apiserver-csr.json | cfssljson -bare apiserver


#-----------------------
#生成 kubectl 连接集群的证书和私钥，具有admin权限
cat > admin-csr.json <<EOF
{
  "CN": "admin",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "BeiJing",
      "ST": "BeiJing",
      "O": "system:masters",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes admin-csr.json | cfssljson -bare admin


#-----------------------
#生成 kube-proxy 的证书和私钥
cat > kube-proxy-csr.json <<EOF
{
  "CN": "system:kube-proxy",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "BeiJing",
      "ST": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy
-------------------------------------------------------------------------------------------------------

./k8s-cert.sh
#执行脚本文件，生成CA证书、相关组件的证书和私钥

cp ca*pem apiserver*pem /opt/kubernetes/ssl/
#复制CA证书、apiserver相关证书和私钥到 kubernetes工作目录的 ssl 子目录中
4.3 准备kubernetes 安装包
bash 复制代码 
cd /opt/k8s/
#切换目录

#上传 kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s/ 目录中

#下载地址：https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/release-1.20/CHANGELOG/CHANGELOG-1.20.md
#注：打开链接你会发现里面有很多包，下载一个server包就够了，包含了Master和Worker Node二进制文件。

tar xf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
#解压
4.4 复制master组件的关键命令文件到 kubernetes工作目录的 bin 子目录中
bash 复制代码 
cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
#切换目录

cp kubectl kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler /opt/kubernetes/bin/
#复制master组件的关键命令文件到 kubernetes工作目录的 bin 子目录中

ls /opt/kubernetes/bin/
#查看复制过来的文件

ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/
#做软链接
4.5 创建 bootstrap token 认证文件
bash 复制代码 
cd /opt/k8s/
#切换目录

#创建 bootstrap token 认证文件，apiserver 启动时会调用，然后就相当于在集群内创建了一个这个用户，接下来就可以用 RBAC 给他授权
vim token.sh
#!/bin/bash
#获取随机数前16个字节内容，以十六进制格式输出，并删除其中空格
BOOTSTRAP_TOKEN=$(head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' ') 
#生成 token.csv 文件，按照 Token序列号,用户名,UID,用户组 的格式生成
cat > /opt/kubernetes/cfg/token.csv <<EOF
${BOOTSTRAP_TOKEN},kubelet-bootstrap,10001,"system:kubelet-bootstrap"
EOF

chmod +x token.sh
#添加权限

./token.sh
#执行

cat /opt/kubernetes/cfg/token.csv
#查看生成的认证文件
4.6 开启 apiserver 服务
bash 复制代码 
#二进制文件、token、证书都准备好后，开启 apiserver 服务
cd /opt/k8s/
#切换目录

-------------------------------------------------------------------------------------------------------
#准备apiserver脚本文件
vim apiserver.sh
#!/bin/bash
#example: apiserver.sh 192.168.10.11 https://192.168.10.11:2379,https://192.168.10.12:2379,https://192.168.10.13:2379
#创建 kube-apiserver 启动参数配置文件
MASTER_ADDRESS=$1
ETCD_SERVERS=$2

cat >/opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver <<EOF
KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=false  \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--etcd-servers=${ETCD_SERVERS} \\
--bind-address=${MASTER_ADDRESS} \\
--secure-port=6443 \\
--advertise-address=${MASTER_ADDRESS} \\
--allow-privileged=true \\
--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 \\
--enable-admission-plugins=NamespaceLifecycle,LimitRanger,ServiceAccount,ResourceQuota,NodeRestriction \\
--authorization-mode=RBAC,Node \\
--enable-bootstrap-token-auth=true \\
--token-auth-file=/opt/kubernetes/cfg/token.csv \\
--service-node-port-range=30000-50000 \\
--kubelet-client-certificate=/opt/kubernetes/ssl/apiserver.pem \\
--kubelet-client-key=/opt/kubernetes/ssl/apiserver-key.pem \\
--tls-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/apiserver.pem  \\
--tls-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/apiserver-key.pem \\
--client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--service-account-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \\
--service-account-issuer=api \\
--service-account-signing-key-file=/opt/kubernetes/ssl/apiserver-key.pem \\
--etcd-cafile=/opt/etcd/ssl/ca.pem \\
--etcd-certfile=/opt/etcd/ssl/server.pem \\
--etcd-keyfile=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \\
--requestheader-client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--proxy-client-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/apiserver.pem \\
--proxy-client-key-file=/opt/kubernetes/ssl/apiserver-key.pem \\
--requestheader-allowed-names=kubernetes \\
--requestheader-extra-headers-prefix=X-Remote-Extra- \\
--requestheader-group-headers=X-Remote-Group \\
--requestheader-username-headers=X-Remote-User \\
--enable-aggregator-routing=true \\
--audit-log-maxage=30 \\
--audit-log-maxbackup=3 \\
--audit-log-maxsize=100 \\
--audit-log-path=/opt/kubernetes/logs/k8s-audit.log"
EOF

#--logtostderr=true：启用日志。输出日志到标准错误控制台，不输出到文件
#--v=4：日志等级。指定输出日志的级别，v=4为调试级别详细输出
#--etcd-servers：etcd集群地址。指定etcd服务器列表（格式：//ip:port），逗号分隔
#--bind-address：监听地址。指定 HTTPS 安全接口的监听地址，默认值0.0.0.0
#--secure-port：https安全端口。指定 HTTPS 安全接口的监听端口，默认值6443
#--advertise-address：集群通告地址。通过该 ip 地址向集群其他节点公布 api server 的信息，必须能够被其他节点访问
#--allow-privileged=true：启用授权。允许拥有系统特权的容器运行，默认值false
#--service-cluster-ip-range：Service虚拟IP地址段。指定 Service Cluster IP 地址段
#--enable-admission-plugins：准入控制模块。kuberneres集群的准入控制机制，各控制模块以插件的形式依次生效，集群时必须包含ServiceAccount，运行在认证（Authentication）、授权（Authorization）之后，Admission Control是权限认证链上的最后一环， 对请求API资源对象进行修改和校验
#--authorization-mode：认证授权，启用RBAC授权和节点自管理。在安全端口使用RBAC,Node授权模式，未通过授权的请求拒绝，默认值AlwaysAllow。RBAC是用户通过角色与权限进行关联的模式；Node模式（节点授权）是一种特殊用途的授权模式，专门授权由kubelet发出的API请求，在进行认证时，先通过用户名、用户分组验证是否是集群中的Node节点，只有是Node节点的请求才能使用Node模式授权
#--enable-bootstrap-token-auth：启用TLS bootstrap机制。在apiserver上启用Bootstrap Token 认证
#--token-auth-file=/opt/kubernetes/cfg/token.csv：指定bootstrap token认证文件路径
#--service-node-port-range：指定 Service  NodePort 的端口范围，默认值30000-32767
#---kubelet-client-xxx：apiserver访问kubelet客户端证书
#--tls-xxx-file：apiserver https证书
#1.20版本必须加的参数：---service-account-issuer，---service-account-signing-key-file
#--etcd-xxxfile：连接Etcd集群证书
#---audit-log-xxx：审计日志
#启动聚合层相关配置：--requestheader-client-ca-file，--proxy-client-cert-file，--proxy-client-key-file，--requestheader-allowed-names，--requestheader-extra-headers-prefix，--requestheader-group-headers，--requestheader-username-headers，--enable-aggregator-routing

#创建 kube-apiserver.service 服务管理文件
cat >/usr/lib/systemd/system/kube-apiserver.service <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes API Server
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes

[Service]
EnvironmentFile=-/opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-apiserver \$KUBE_APISERVER_OPTS
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl enable kube-apiserver
systemctl restart kube-apiserver
-------------------------------------------------------------------------------------------------------

./apiserver.sh 192.168.10.11 https://192.168.10.11:2379,https://192.168.10.12:2379,https://192.168.10.13:2379
#开启apiserver服务

ps aux | grep kube-apiserver
#检查进程是否启动成功

ss -natp | grep 6443
#查看进程号
#安全端口6443用于接收HTTPS请求，用于基于Token文件或客户端证书等认证
4.7 启动 scheduler 服务
bash 复制代码 
cd /opt/k8s/
#切换目录

-------------------------------------------------------------------------------------------------------
#准备scheduler脚本文件
vim scheduler.sh
#!/bin/bash
##创建 kube-scheduler 启动参数配置文件
MASTER_ADDRESS=$1

cat >/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler <<EOF
KUBE_SCHEDULER_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--leader-elect=true \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig \\
--bind-address=127.0.0.1"
EOF

#---kubeconfig：连接 apiserver 用的配置文件，用于识别 k8s 集群
#--leader-elect=true：当该组件启动多个时，自动启动 leader 选举
#k8s中Controller-Manager和Scheduler的选主逻辑：k8s中的etcd是整个集群所有状态信息的存储，涉及数据的读写和多个etcd之间数据的同步，对数据的一致性要求严格，所以使用较复杂的 raft 算法来选择用于提交数据的主节点。而 apiserver 作为集群入口，本身是无状>态的web服务器，多个 apiserver 服务之间直接负载请求并不需要做选主。Controller-Manager 和 Scheduler 作为任务类型的组件，比如controller-manager 内置的 k8s 各种资源对象的控制器实时的 watch apiserver 获取对象最新的变化事件做期望状态和实际状态调整，调度器watch未绑定节点的pod做节点选择，显然多个这些任务同时工作是完全没有必要的，所以 controller-manager 和 scheduler 也是>需要选主的，但是选主逻辑和 etcd 不一样的，这里只需要保证从多个 controller-manager 和 scheduler 之间选出一个 leader 进入工>作状态即可，而无需考虑它们之间的数据一致和同步。


##生成kube-scheduler证书
cd /opt/k8s/k8s-cert/
#创建证书请求文件
cat > kube-scheduler-csr.json << EOF
{
  "CN": "system:kube-scheduler",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "BeiJing",
      "ST": "BeiJing",
      "O": "system:masters",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

#生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-scheduler-csr.json | cfssljson -bare kube-scheduler

#生成kubeconfig文件
KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://192.168.10.11:6443"
#注意修改apiserver的ip
kubectl config set-cluster kubernetes \
  --certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
  --embed-certs=true \
  --server=${KUBE_APISERVER} \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials kube-scheduler \
  --client-certificate=./kube-scheduler.pem \
  --client-key=./kube-scheduler-key.pem \
  --embed-certs=true \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}


##创建 kube-scheduler.service 服务管理文件
cat >/usr/lib/systemd/system/kube-scheduler.service <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Scheduler
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes

[Service]
EnvironmentFile=-/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-scheduler \$KUBE_SCHEDULER_OPTS
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl enable kube-scheduler
systemctl restart kube-scheduler
-------------------------------------------------------------------------------------------------------

./scheduler.sh
#启动 scheduler 服务

ps aux | grep kube-scheduler
#查看kube-scheduler进程
4.8 启动 controller-manager 服务
bash 复制代码 
-------------------------------------------------------------------------------------------------------
#准备controller-manager脚本文件
vim controller-manager.sh
#!/bin/bash
##创建 kube-controller-manager 启动参数配置文件
MASTER_ADDRESS=$1

cat >/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager <<EOF
KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--leader-elect=true \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig \\
--bind-address=127.0.0.1 \\
--allocate-node-cidrs=true \\
--cluster-cidr=10.244.0.0/16 \\
--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 \\
--cluster-signing-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--cluster-signing-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem  \\
--root-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--service-account-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \\
--cluster-signing-duration=87600h0m0s"
EOF

#----leader-elect：当该组件启动多个时，自动选举（HA）
#---kubeconfig：连接 apiserver 用的配置文件，用于识别 k8s 集群
#--cluster-cidr=10.244.0.0/16：pod资源的网段，需与pod网络插件的值设置一致。通常，Flannel网络插件的默认为10.244.0.0/16，Calico插件的默认值为192.168.0.0/16
#--cluster-signing-cert-file/---cluster-signing-key-file：自动为kubelet颁发证书的CA，与apiserver保持一致。指定签名的CA机构>根证书，用来签名为 TLS BootStrapping 创建的证书和私钥
#--root-ca-file：指定根CA证书文件路径，用来对 kube-apiserver 证书进行校验，指定该参数后，才会在 Pod 容器的 ServiceAccount 中放置该 CA 证书文件
#--experimental-cluster-signing-duration：设置为 TLS BootStrapping 签署的证书有效时间为10年，默认为1年


##生成kube-controller-manager证书
cd /opt/k8s/k8s-cert/
#创建证书请求文件
cat > kube-controller-manager-csr.json << EOF
{
  "CN": "system:kube-controller-manager",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "BeiJing",
      "ST": "BeiJing",
      "O": "system:masters",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

#生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-controller-manager-csr.json | cfssljson -bare kube-controller-manager

#生成kubeconfig文件
KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://192.168.10.11:6443"
#注意修改apiserver的ip
kubectl config set-cluster kubernetes \
  --certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
  --embed-certs=true \
  --server=${KUBE_APISERVER} \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials kube-controller-manager \
  --client-certificate=./kube-controller-manager.pem \
  --client-key=./kube-controller-manager-key.pem \
  --embed-certs=true \
  --server=${KUBE_APISERVER} \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials kube-controller-manager \
  --client-certificate=./kube-controller-manager.pem \
  --client-key=./kube-controller-manager-key.pem \
  --embed-certs=true \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \
  --cluster=kubernetes \
  --user=kube-controller-manager \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}


##创建 kube-controller-manager.service 服务管理文件
cat >/usr/lib/systemd/system/kube-controller-manager.service <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Controller Manager
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes

[Service]
EnvironmentFile=-/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-controller-manager \$KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl enable kube-controller-manager
systemctl restart kube-controller-manager
-------------------------------------------------------------------------------------------------------

./controller-manager.sh
#启动 controller-manager 服务

ps aux | grep kube-controller-manager
#查看kube-controller-manager进程
4.9 生成kubeconfig文件
bash 复制代码 
-------------------------------------------------------------------------------------------------------
#准备admin脚本文件
vim admin.sh
#!/bin/bash
mkdir /root/.kube
KUBE_CONFIG="/root/.kube/config"
KUBE_APISERVER="https://192.168.10.11:6443"
#注意apiserver的ip
cd /opt/k8s/k8s-cert/

kubectl config set-cluster kubernetes \
  --certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
  --embed-certs=true \
  --server=${KUBE_APISERVER} \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials cluster-admin \
  --client-certificate=./admin.pem \
  --client-key=./admin-key.pem \
  --embed-certs=true \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \
  --cluster=kubernetes \
  --user=cluster-admin \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
-------------------------------------------------------------------------------------------------------

./admin.sh
#生成kubectl连接集群的kubeconfig文件

kubectl get cs
#通过kubectl工具查看当前集群组件状态

kubectl version
#查看版本信息

5、部署worker node 组件

5.1 创建kubernetes工作目录
  • 在所有 node 节点上操作
bash 复制代码 
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}
#创建kubernetes工作目录

cd /opt/
#切换目录

#上传 node.zip 到 /opt 目录中，解压 node.zip 压缩包，获得kubelet.sh、proxy.sh

unzip node.zip
#解压

chmod +x *.sh
#脚本文件添加执行权限
5.2 准备kubeconfig脚本文件
  • 在 master01 节点上操作
bash 复制代码 
cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
#切换目录

scp kubelet kube-proxy root@192.168.10.12:/opt/kubernetes/bin/
scp kubelet kube-proxy root@192.168.10.13:/opt/kubernetes/bin/
#把 kubelet、kube-proxy 拷贝到 node 节点

mkdir /opt/k8s/kubeconfig
#创建目录

cd /opt/k8s/kubeconfig
#切换目录

#上传kubeconfig.sh文件到/opt/k8s/kubeconfig目录中，生成kubelet初次加入集群引导kubeconfig文件和kube-proxy.kubeconfig文件
#kubeconfig 文件包含集群参数（CA 证书、API Server 地址），客户端参数（上面生成的证书和私钥），集群 context 上下文参数（集群名称、用户名）。Kubenetes 组件（如 kubelet、kube-proxy）通过启动时指定不同的 kubeconfig 文件可以切换到不同的集群，连接到 apiserver。
-------------------------------------------------------------------------------------------------------
#准备kubeconfig脚本文件
vim kubeconfig.sh
#!/bin/bash
#example: kubeconfig 192.168.10.11 /opt/k8s/k8s-cert/
#创建bootstrap.kubeconfig文件
#该文件中内置了 token.csv 中用户的 Token，以及 apiserver CA 证书；kubelet 首次启动会加载此文件，使用 apiserver CA 证书建立
与 apiserver 的 TLS 通讯，使用其中的用户 Token 作为身份标识向 apiserver 发起 CSR 请求

BOOTSTRAP_TOKEN=$(awk -F ',' '{print $1}' /opt/kubernetes/cfg/token.csv)
APISERVER=$1
SSL_DIR=$2

export KUBE_APISERVER="https://$APISERVER:6443"

# 设置集群参数
kubectl config set-cluster kubernetes \
  --certificate-authority=$SSL_DIR/ca.pem \
  --embed-certs=true \
  --server=${KUBE_APISERVER} \
  --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig
#--embed-certs=true：表示将ca.pem证书写入到生成的bootstrap.kubeconfig文件中

# 设置客户端认证参数，kubelet 使用 bootstrap token 认证
kubectl config set-credentials kubelet-bootstrap \
  --token=${BOOTSTRAP_TOKEN} \
  --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig

# 设置上下文参数
kubectl config set-context default \
  --cluster=kubernetes \
  --user=kubelet-bootstrap \
  --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig

# 使用上下文参数生成 bootstrap.kubeconfig 文件
kubectl config use-context default --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig

#----------------------

#创建kube-proxy.kubeconfig文件
# 设置集群参数
kubectl config set-cluster kubernetes \
  --certificate-authority=$SSL_DIR/ca.pem \
  --embed-certs=true \
  --server=${KUBE_APISERVER} \
  --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig

# 设置客户端认证参数，kube-proxy 使用 TLS 证书认证
kubectl config set-credentials kube-proxy \
  --client-certificate=$SSL_DIR/kube-proxy.pem \
  --client-key=$SSL_DIR/kube-proxy-key.pem \
  --embed-certs=true \
  --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig

# 设置上下文参数
kubectl config set-context default \
  --cluster=kubernetes \
  --user=kube-proxy \
  --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig

# 使用上下文参数生成 kube-proxy.kubeconfig 文件
kubectl config use-context default --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig
-------------------------------------------------------------------------------------------------------

chmod +x kubeconfig.sh
#添加权限

./kubeconfig.sh 192.168.10.11 /opt/k8s/k8s-cert/
#启动kubeconfig

scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@192.168.10.12:/opt/kubernetes/cfg/
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@192.168.10.13:/opt/kubernetes/cfg/
#把配置文件 bootstrap.kubeconfig、kube-proxy.kubeconfig 拷贝到 node 节点

kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap --clusterrole=system:node-bootstrapper --user=kubelet-bootstrap
#RBAC授权，使用户 kubelet-bootstrap 能够有权限发起 CSR 请求证书

#kubectl create clusterrolebinding cluster-system-anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous
#若执行失败，可先给kubectl绑定默认cluster-admin管理员集群角色，授权集群操作权限

-------------------------------------------------------------------------------------------------------
kubelet 采用 TLS Bootstrapping 机制，自动完成到 kube-apiserver 的注册，在 node 节点量较大或者后期自动扩容时非常有用。
Master apiserver 启用 TLS 认证后，node 节点 kubelet 组件想要加入集群，必须使用CA签发的有效证书才能与 apiserver 通信，当 node 节点很多时，签署证书是一件很繁琐的事情。因此 Kubernetes 引入了 TLS bootstraping 机制来自动颁发客户端证书，kubelet 会以一个低权限用户自动向 apiserver 申请证书，kubelet 的证书由 apiserver 动态签署。

kubelet 首次启动通过加载 bootstrap.kubeconfig 中的用户 Token 和 apiserver CA 证书发起首次 CSR 请求，这个 Token 被预先内置在 apiserver 节点的 token.csv 中，其身份为 kubelet-bootstrap 用户和 system:kubelet-bootstrap 用户组；想要首次 CSR 请求能成功（即不会被 apiserver 401 拒绝），则需要先创建一个 ClusterRoleBinding，将 kubelet-bootstrap 用户和 system:node-bootstrapper 内置 ClusterRole 绑定（通过 kubectl get clusterroles 可查询），使其能够发起 CSR 认证请求。

TLS bootstrapping 时的证书实际是由 kube-controller-manager 组件来签署的，也就是说证书有效期是 kube-controller-manager 组件控制的；kube-controller-manager 组件提供了一个 --experimental-cluster-signing-duration 参数来设置签署的证书有效时间；默认为 8760h0m0s，将其改为 87600h0m0s，即 10 年后再进行 TLS bootstrapping 签署证书即可。

也就是说 kubelet 首次访问 API Server 时，是使用 token 做认证，通过后，Controller Manager 会为 kubelet 生成一个证书，以后的访问都是用证书做认证了。
-------------------------------------------------------------------------------------------------------
5.3 启动 kubelet 服务
  • 在 node01 节点上操作
bash 复制代码 
cd /opt/
#切换目录

-------------------------------------------------------------------------------------------------------
#查看kubectl脚本文件
vim kubelet.sh
#!/bin/bash

NODE_ADDRESS=$1
DNS_SERVER_IP=${2:-"10.0.0.2"}

#创建 kubelet 启动参数配置文件
cat >/opt/kubernetes/cfg/kubelet <<EOF
KUBELET_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--hostname-override=${NODE_ADDRESS} \\
--network-plugin=cni \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig \\
--bootstrap-kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig \\
--config=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.config \\
--cert-dir=/opt/kubernetes/ssl \\
--pod-infra-container-image=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google-containers/pause-amd64:3.0"
EOF

#--hostname-override：指定kubelet节点在集群中显示的主机名或IP地址，默认使用主机hostname；kube-proxy和kubelet的此项参数设置必须完全一致
#--network-plugin：启用CNI
#--kubeconfig：指定kubelet.kubeconfig文件位置，当前为空路径，会自动生成，用于如何连接到apiserver，里面含有kubelet证书，master授权完成后会在node节点上生成 kubelet.kubeconfig 文件
#--bootstrap-kubeconfig：指定连接 apiserver 的 bootstrap.kubeconfig 文件
#--config：指定kubelet配置文件的路径，启动kubelet时将从此文件加载其配置
#--cert-dir：指定master颁发的kubelet证书生成目录
#--pod-infra-container-image：指定Pod基础容器（Pause容器）的镜像。Pod启动的时候都会启动一个这样的容器，每个pod之间相互通信需要Pause的支持，启动Pause需要Pause基础镜像


#----------------------
#创建kubelet配置文件（该文件实际上就是一个yml文件，语法非常严格，不能出现tab键，冒号后面必须要有空格，每行结尾也不能有空格
）
cat >/opt/kubernetes/cfg/kubelet.config <<EOF
kind: KubeletConfiguration
apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
address: ${NODE_ADDRESS}
port: 10250
readOnlyPort: 10255
cgroupDriver: cgroupfs
clusterDNS:
- ${DNS_SERVER_IP}
clusterDomain: cluster.local
failSwapOn: false
authentication:
  anonymous:
    enabled: true
EOF

#PS：当命令行参数与此配置文件（kubelet.config）有相同的值时，就会覆盖配置文件中的该值。


#----------------------
#创建 kubelet.service 服务管理文件
cat >/usr/lib/systemd/system/kubelet.service <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Kubelet
After=docker.service
Requires=docker.service

[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kubelet
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kubelet \$KUBELET_OPTS
Restart=on-failure
KillMode=process

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl enable kubelet
systemctl restart kubelet
-------------------------------------------------------------------------------------------------------

./kubelet.sh 192.168.10.12
#启动

ps aux | grep kubelet
#查看kubectl进程
5.4 master通过node节点的 CSR 请求
  • 在 master01 节点上操作，通过 CSR 请求
bash 复制代码 
kubectl get csr
#查看 node01 节点的 kubelet 发起的 CSR 请求，Pending 表示等待集群给该节点签发证书

kubectl certificate approve node-csr-JdLXU1Kzr50fwxoo1J2Jqd4vKL7uEMvvDdksGG9e740
#通过 CSR 请求

kubectl get csr
#查看 node01 节点的 kubelet 发起的 CSR 请求，Approved,Issued 表示已授权 CSR 请求并签发证书

kubectl get node
#查看节点，由于网络插件还没有部署，节点会没有准备就绪 NotReady
5.5 加载 ip_vs 模块
  • 在 node01 节点上操作
bash 复制代码 
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
#加载 ip_vs 模块
5.6 启动proxy服务
bash 复制代码 
cd /opt/
#切换目录

--------------------------------------------------------------------------------------------------------
#准备proxy脚本文件
vim proxy.sh
#!/bin/bash

NODE_ADDRESS=$1

#创建 kube-proxy 启动参数配置文件
cat >/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy <<EOF
KUBE_PROXY_OPTS="--logtostderr=true \\
--v=4 \\
--hostname-override=${NODE_ADDRESS} \\
--cluster-cidr=172.17.0.0/16 \\
--proxy-mode=ipvs \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig"
EOF

#--hostnameOverride: 参数值必须与 kubelet 的值一致，否则 kube-proxy 启动后会找不到该 Node，从而不会创建任何 ipvs 规则
#--cluster-cidr：指定 Pod 网络使用的聚合网段，Pod 使用的网段和 apiserver 中指定的 service 的 cluster ip 网段不是同一个网段
。 kube-proxy 根据 --cluster-cidr 判断集群内部和外部流量，指定 --cluster-cidr 选项后 kube-proxy 才会对访问 Service IP 的请
求做 SNAT，即来自非 Pod 网络的流量被当成外部流量，访问 Service 时需要做 SNAT。
#--proxy-mode：指定流量调度模式为ipvs模式，可添加--ipvs-scheduler选项指定ipvs调度算法（rr|wrr|lc|wlc|lblc|lblcr|dh|sh|sed|nq）
#--kubeconfig: 指定连接 apiserver 的 kubeconfig 文件


#----------------------
#创建 kube-proxy.service 服务管理文件
cat >/usr/lib/systemd/system/kube-proxy.service <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Proxy
After=network.target

[Service]
EnvironmentFile=-/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-proxy \$KUBE_PROXY_OPTS
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl enable kube-proxy
systemctl restart kube-proxy
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
#启动proxy服务

ps aux | grep kube-proxy
#查看kube-proxy进程
5.7 部署node02节点
  • 在node02节点操作
bash 复制代码 
cd /opt/
#切换目录

--------------------------------------------------------------------------------------------------------
#查看kubectl脚本文件
vim kubelet.sh
#!/bin/bash

NODE_ADDRESS=$1
DNS_SERVER_IP=${2:-"10.0.0.2"}

#创建 kubelet 启动参数配置文件
cat >/opt/kubernetes/cfg/kubelet <<EOF
KUBELET_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--hostname-override=${NODE_ADDRESS} \\
--network-plugin=cni \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig \\
--bootstrap-kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig \\
--config=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.config \\
--cert-dir=/opt/kubernetes/ssl \\
--pod-infra-container-image=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google-containers/pause-amd64:3.0"
EOF

#--hostname-override：指定kubelet节点在集群中显示的主机名或IP地址，默认使用主机hostname；kube-proxy和kubelet的此项参数设置必须完全一致
#--network-plugin：启用CNI
#--kubeconfig：指定kubelet.kubeconfig文件位置，当前为空路径，会自动生成，用于如何连接到apiserver，里面含有kubelet证书，master授权完成后会在node节点上生成 kubelet.kubeconfig 文件
#--bootstrap-kubeconfig：指定连接 apiserver 的 bootstrap.kubeconfig 文件
#--config：指定kubelet配置文件的路径，启动kubelet时将从此文件加载其配置
#--cert-dir：指定master颁发的kubelet证书生成目录
#--pod-infra-container-image：指定Pod基础容器（Pause容器）的镜像。Pod启动的时候都会启动一个这样的容器，每个pod之间相互通信需要Pause的支持，启动Pause需要Pause基础镜像


#----------------------
#创建kubelet配置文件（该文件实际上就是一个yml文件，语法非常严格，不能出现tab键，冒号后面必须要有空格，每行结尾也不能有空格
）
cat >/opt/kubernetes/cfg/kubelet.config <<EOF
kind: KubeletConfiguration
apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
address: ${NODE_ADDRESS}
port: 10250
readOnlyPort: 10255
cgroupDriver: cgroupfs
clusterDNS:
- ${DNS_SERVER_IP}
clusterDomain: cluster.local
failSwapOn: false
authentication:
  anonymous:
    enabled: true
EOF

#PS：当命令行参数与此配置文件（kubelet.config）有相同的值时，就会覆盖配置文件中的该值。


#----------------------
#创建 kubelet.service 服务管理文件
cat >/usr/lib/systemd/system/kubelet.service <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Kubelet
After=docker.service
Requires=docker.service

[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kubelet
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kubelet \$KUBELET_OPTS
Restart=on-failure
KillMode=process

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl enable kubelet
systemctl restart kubelet
--------------------------------------------------------------------------------------------------------

./kubelet.sh 192.168.10.13
#启动kubelet服务

ps aux | grep kubelet
#查看kubectl进程
5.7.1 master通过node节点的 CSR 请求
  • 在 master01 节点上操作，通过 CSR 请求
bash 复制代码 
kubectl get csr
#查看 node02 节点的 kubelet 发起的 CSR 请求，Pending 表示等待集群给该节点签发证书

kubectl certificate approve node-csr-75p64Rl-K2nPqhkOacxuRrFY6pfAII7PSheaX7QUMSo
#通过node02节点的 CSR 请求

kubectl get csr
#查看 node02 节点的 kubelet 发起的 CSR 请求，Approved,Issued 表示已授权 CSR 请求并签发证书
5.7.2 加载 ip_vs 模块
  • 在 node02 节点上操作
bash 复制代码 
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
#加载 ip_vs 模块
5.7.3 启动proxy服务
bash 复制代码 
cd /opt/
#切换目录

--------------------------------------------------------------------------------------------------------
#准备proxy脚本文件
vim proxy.sh
#!/bin/bash

NODE_ADDRESS=$1

#创建 kube-proxy 启动参数配置文件
cat >/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy <<EOF
KUBE_PROXY_OPTS="--logtostderr=true \\
--v=4 \\
--hostname-override=${NODE_ADDRESS} \\
--cluster-cidr=172.17.0.0/16 \\
--proxy-mode=ipvs \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig"
EOF

#--hostnameOverride: 参数值必须与 kubelet 的值一致，否则 kube-proxy 启动后会找不到该 Node，从而不会创建任何 ipvs 规则
#--cluster-cidr：指定 Pod 网络使用的聚合网段，Pod 使用的网段和 apiserver 中指定的 service 的 cluster ip 网段不是同一个网段。 kube-proxy 根据 --cluster-cidr 判断集群内部和外部流量，指定 --cluster-cidr 选项后 kube-proxy 才会对访问 Service IP 的请求做 SNAT，即来自非 Pod 网络的流量被当成外部流量，访问 Service 时需要做 SNAT。
#--proxy-mode：指定流量调度模式为ipvs模式，可添加--ipvs-scheduler选项指定ipvs调度算法（rr|wrr|lc|wlc|lblc|lblcr|dh|sh|sed|nq）
#--kubeconfig: 指定连接 apiserver 的 kubeconfig 文件


#----------------------
#创建 kube-proxy.service 服务管理文件
cat >/usr/lib/systemd/system/kube-proxy.service <<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Proxy
After=network.target

[Service]
EnvironmentFile=-/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-proxy \$KUBE_PROXY_OPTS
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl enable kube-proxy
systemctl restart kube-proxy
--------------------------------------------------------------------------------------------------------

./proxy.sh 192.168.10.13
#启动proxy服务

ps aux | grep kube-proxy
#查看kube-proxy进程

6、部署 CNI 网络组件

6.1 K8S 中 Pod 网络通信
6.1.1 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）共享同一个网络命名空间，相当于它们在同一台机器上一样，可以用 localhost 地址访问彼此的端口。
6.1.2 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/cni0 网桥，网段相同，所以它们之间可以直接通信。
6.1.3 不同 Node 上 Pod 之间的通信
  • Pod 地址与 docker0 在同一网段，docker0 网段与宿主机网卡是两个不同的网段，且不同 Node 之间的通信只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。
6.2 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。
  • 通过Overlay技术（可以理解成隧道技术），在原始报文外再包一层四层协议（UDP协议），通过主机网络进行路由转发。这种方式性能有一定损耗，主要体现在对原始报文的修改。目前Overlay主要采用VXLAN。
6.3 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。
6.4 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面进行路由转发和通信，目前支持 UDP、VXLAN、Host-gw 3种数据转发方式。
6.5 Flannel UDP 模式的工作原理
  • 数据从主机 A 上 Pod 的源容器中发出后，经由所在主机的 docker0/cni0 网络接口转发到 flannel0 接口，flanneld 服务监听在 flannel0 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 A 的 flanneld 服务将原本的数据内容封装到 UDP 报文中， 根据自己的路由表通过物理网卡投递给目的节点主机 B 的 flanneld 服务，数据到达以后被解包，然后直接进入目的节点的 flannel0 接口， 之后被转发到目的主机的 docker0/cni0 网桥，最后就像本机容器通信一样由 docker0/cni0 转发到目标容器。

ETCD 之 Flannel 提供说明

  • 存储管理Flannel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
  • 由于 UDP 模式是在用户态做转发，会多一次报文隧道封装，因此性能上会比在内核态做转发的 VXLAN 模式差。
6.6 VXLAN 模式
  • VXLAN 模式使用比较简单，flannel 会在各节点生成一个 flannel.1 的 VXLAN 网卡（VTEP设备，负责 VXLAN 封装和解封装）。
  • VXLAN 模式下作是由内核进行的。flannel 不转发数据，仅动态设置 ARP 表和 MAC 表项。
  • UDP 模式的 flannel0 网卡是三层转发，使用 flannel0 时在物理网络之上构建三层网络，属于 ip in udp ；VXLAN封包与解包的工 模式是二层实现，overlay 是数据帧，属于 mac in udp 。
  • 隧道模式，默认配置，利用内核vxlan来封装主机之间传送的数据包
6.7 Flannel VXLAN 模式跨主机的工作原理
  • 数据帧从主机 A 上 Pod 的源容器中发出后，经由所在主机的 docker0/cni0 网络接口转发到 flannel.1 接口
  • flannel.1 收到数据帧后添加 VXLAN 头部，封装在 UDP 报文中
  • 主机 A 通过物理网卡发送封包到主机 B 的物理网卡中
  • 主机 B 的物理网卡再通过 VXLAN 默认端口 4789 转发到 flannel.1 接口进行解封装
  • 解封装以后，内核将数据帧发送到 docker0/cni0，最后由 docker0/cni0 发送到桥接到此接口的容器 B 中。
6.8 部署flannel
  • 在 node01节点上操作
bash 复制代码 
cd /opt/
#切换目录

#上传 cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz 和 flannel.tar 到 /opt 目录中


docker load -i flannel.tar
#将镜像文件导入到镜像库中

docker images
#显示镜像信息

mkdir -p /opt/cni/bin
#新建目录

tar xf cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz -C /opt/cni/bin
#解压到指定目录

ll /opt/cni/bin
#显示解压的文件
  • node01节点
  • node02节点
  • 在 master01 节点上操作
bash 复制代码 
cd /opt/k8s
#切换目录

#上传 kube-flannel.yml 文件到 /opt/k8s 目录中，部署 CNI 网络

-------------------------------------------------------------------------------------------------------
#查看yml文件
vim /opt/k8s/kube-flannel.yml
---
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:v0.14.0
        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:v0.14.0
        #此处镜像与node节点的镜像是一致的
        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
-------------------------------------------------------------------------------------------------------

kubectl apply -f kube-flannel.yml
#指定yml文件启动flannel服务

kubectl get pods -n kube-system
#查询指定命名空间（namespace）下的 Pod 资源
#-n：指定命名空间（STATUS：Running）

kubectl get nodes
#查看集群所有节点信息（STATUS：Ready）

7、部署 Calico

7.1 k8s 组网方案对比
7.1.1 flannel方案
  • 需要在每个节点上把发向容器的数据包进行封装后，再用隧道将封装后的数据包发送到运行着目标Pod的node节点上。目标node节点再负责去掉封装，将去除封装的数据包发送到目标Pod上。数据通信性能则大受影响。
7.1.2 calico方案
  • Calico不使用隧道或NAT来实现转发，而是把Host当作Internet中的路由器，使用BGP同步路由，并使用iptables来做安全访问策略，完成跨Host转发。
  • 采用直接路由的方式，这种方式性能损耗最低，不需要修改报文数据，但是如果网络比较复杂场景下，路由表会很复杂，对运维同事提出了较高的要求。
7.2 Calico 主要由三个部分组成
  • Calico CNI插件：主要负责与kubernetes对接，供kubelet调用使用。
  • Felix：负责维护宿主机上的路由规则、FIB转发信息库等。
  • BIRD：负责分发路由规则，类似路由器。
  • Confd：配置管理组件。
7.3 Calico 工作原理
  • Calico 是通过路由表来维护每个 pod 的通信。Calico 的 CNI 插件会为每个容器设置一个 veth pair 设备， 然后把另一端接入到宿主机网络空间，由于没有网桥，CNI 插件还需要在宿主机上为每个容器的 veth pair 设备配置一条路由规则， 用于接收传入的 IP 包。
  • 有了这样的 veth pair 设备以后，容器发出的 IP 包就会通过 veth pair 设备到达宿主机，然后宿主机根据路由规则的下一跳地址， 发送给正确的网关，然后到达目标宿主机，再到达目标容器。
  • 这些路由规则都是 Felix 维护配置的，而路由信息则是 Calico BIRD 组件基于 BGP 分发而来。
  • calico 实际上是将集群里所有的节点都当做边界路由器来处理，他们一起组成了一个全互联的网络，彼此之间通过 BGP 交换路由， 这些节点我们叫做 BGP Peer。

目前比较常用的CNI网络组件是flannel和calico，flannel的功能比较简单，不具备复杂的网络策略配置能力，calico是比较出色的网络管理插件，但具备复杂网络配置能力的同时，往往意味着本身的配置比较复杂，所以相对而言，比较小而简单的集群使用flannel，考虑到日后扩容，未来网络可能需要加入更多设备，配置更多网络策略，则使用calico更好。

7.4 部署Calico
  • 在 master01 节点上操作
bash 复制代码 
cd /opt/k8s
#切换目录

#上传 calico.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中，部署 CNI 网络

------------------------------------------------------------------------------------------------------
vim calico.yaml
#修改里面定义 Pod 的网络（CALICO_IPV4POOL_CIDR），需与前面 kube-controller-manager 配置文件指定的 cluster-cidr 网段一样

   - name: CALICO_IPV4POOL_CIDR
     value: "10.244.0.0/16"
     #Calico 默认使用的网段为 192.168.0.0/16
     
------------------------------------------------------------------------------------------------------

kubectl apply -f calico.yaml
#指定yml文件启动calico服务

kubectl get pods -n kube-system
#查询指定命名空间（namespace）下的 Pod 资源
#等 Calico Pod 都 Running，节点也会准备就绪

kubectl get nodes
#查看集群所有节点信息（STATUS：Ready）
  • node01节点

8、部署 CoreDNS

  • CoreDNS：可以为集群中的 service 资源创建一个域名 与 IP 的对应关系解析
8.1 准备需要的镜像
  • 在所有 node 节点上操作
bash 复制代码 
cd /opt
#切换目录

#上传 coredns.tar 到 /opt 目录中

docker load -i coredns.tar
#将镜像文件导入到镜像库中
  • node01节点
  • node02节点
8.2 准备yml文件启动coredns服务
  • 在 master01 节点上操作
bash 复制代码 
cd /opt/k8s
#切换目录

#上传 coredns.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中，部署 CoreDNS 

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

# __MACHINE_GENERATED_WARNING__

apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: coredns
  namespace: kube-system
  labels:
      kubernetes.io/cluster-service: "true"
      addonmanager.kubernetes.io/mode: Reconcile
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  labels:
    kubernetes.io/bootstrapping: rbac-defaults
    addonmanager.kubernetes.io/mode: Reconcile
  name: system:coredns
rules:
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - endpoints
  - services
  - pods
  - namespaces
  verbs:
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - nodes
  verbs:
  - get
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  annotations:
    rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate: "true"
  labels:
    kubernetes.io/bootstrapping: rbac-defaults
    addonmanager.kubernetes.io/mode: EnsureExists
  name: system:coredns
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: system:coredns
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: coredns
  namespace: kube-system
---
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: coredns
  namespace: kube-system
  labels:
      addonmanager.kubernetes.io/mode: EnsureExists
data:
  Corefile: |
    .:53 {
        errors
        health {
            lameduck 5s
        }
        ready
        kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
            pods insecure
            fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
            ttl 30
        }
        prometheus :9153
        forward . /etc/resolv.conf {
            max_concurrent 1000
        }
        cache 30
        loop
        reload
        loadbalance
    }
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: coredns
  namespace: kube-system
  labels:
    k8s-app: kube-dns
    kubernetes.io/cluster-service: "true"
    addonmanager.kubernetes.io/mode: Reconcile
    kubernetes.io/name: "CoreDNS"
spec:
  # replicas: not specified here:
  # 1. In order to make Addon Manager do not reconcile this replicas parameter.
  # 2. Default is 1.
  # 3. Will be tuned in real time if DNS horizontal auto-scaling is turned on.
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxUnavailable: 1
  selector:
    matchLabels:
      k8s-app: kube-dns
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s-app: kube-dns
    spec:
      securityContext:
        seccompProfile:
          type: RuntimeDefault
      priorityClassName: system-cluster-critical
      serviceAccountName: coredns
      affinity:
        podAntiAffinity:
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - weight: 100
            podAffinityTerm:
              labelSelector:
                matchExpressions:
                  - key: k8s-app
                    operator: In
                    values: ["kube-dns"]
              topologyKey: kubernetes.io/hostname
      tolerations:
        - key: "CriticalAddonsOnly"
          operator: "Exists"
      nodeSelector:
        kubernetes.io/os: linux
      containers:
      - name: coredns
        image: k8s.gcr.io/coredns:1.7.0
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        resources:
          limits:
            memory: 170Mi
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 70Mi
        args: [ "-conf", "/etc/coredns/Corefile" ]
        volumeMounts:
        - name: config-volume
          mountPath: /etc/coredns
          readOnly: true
        ports:
        - containerPort: 53
          name: dns
          protocol: UDP
        - containerPort: 53
          name: dns-tcp
          protocol: TCP
        - containerPort: 9153
          name: metrics
          protocol: TCP
        livenessProbe:
          httpGet:
            path: /health
            port: 8080
            scheme: HTTP
          initialDelaySeconds: 60
          timeoutSeconds: 5
          successThreshold: 1
          failureThreshold: 5
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /ready
            port: 8181
            scheme: HTTP
        securityContext:
          allowPrivilegeEscalation: false
          capabilities:
            add:
            - NET_BIND_SERVICE
            drop:
            - all
          readOnlyRootFilesystem: true
      dnsPolicy: Default
      volumes:
        - name: config-volume
          configMap:
            name: coredns
            items:
            - key: Corefile
              path: Corefile
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: kube-dns
  namespace: kube-system
  annotations:
    prometheus.io/port: "9153"
    prometheus.io/scrape: "true"
  labels:
    k8s-app: kube-dns
    kubernetes.io/cluster-service: "true"
    addonmanager.kubernetes.io/mode: Reconcile
    kubernetes.io/name: "CoreDNS"
spec:
  selector:
    k8s-app: kube-dns
  clusterIP: 10.0.0.2
  ports:
  - name: dns
    port: 53
    protocol: UDP
  - name: dns-tcp
    port: 53
    protocol: TCP
  - name: metrics
    port: 9153
    protocol: TCP
--------------------------------------------------------------------------------------------------------

kubectl apply -f coredns.yaml
#指定yml配置文件启动coredns服务

kubectl get pods -n kube-system 
#查询指定命名空间（namespace）下的 Pod 资源
8.3 DNS 解析测试
bash 复制代码 
kubectl run -it  --image=busybox:1.28.4 sh
#DNS 解析测试

-----------------------------------------------------------------------------------------------------
如果出现以下报错
[root@master01 k8s]#kubectl run -it  --image=busybox:1.28.4 sh
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
Error attaching, falling back to logs: unable to upgrade connection: Forbidden (user=system:anonymous, verb=create, resource=nodes, subresource=proxy)
Error from server (Forbidden): Forbidden (user=system:anonymous, verb=get, resource=nodes, subresource=proxy) ( pods/log sh)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------

kubectl create clusterrolebinding cluster-system-anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous
#需要添加 rbac的权限，直接使用kubectl绑定，clusteradmin 管理员集群角色，授权操作权限

#此时再次dns测试
kubectl run -it --rm dns-test01 --image=busybox:1.28.4 sh
#DNS 解析测试
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
/ # nslookup kubernetes
#输入

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