k8s小型实验模拟

（1）Kubernetes 区域可采用 Kubeadm 方式进行安装。（5分）

（2）要求在 Kubernetes 环境中，通过yaml文件的方式，创建2个Nginx Pod分别放置在两个不同的节点上，Pod使用hostPath类型的存储卷挂载，节点本地目录共享使用 /data，2个Pod副本测试页面二者要不同，以做区分，测试页面可自己定义。（20分）

（3）编写service对应的yaml文件，使用NodePort类型和TCP 30000端口将Nginx服务发布出去。（10分）

（4）负载均衡区域配置Keepalived+Nginx，实现负载均衡高可用，通过VIP 192.168.10.100和自定义的端口号即可访问K8S发布出来的服务。（20分）

（5）iptables防火墙服务器，设置双网卡，并且配置SNAT和DNAT转换实现外网客户端可以通过12.0.0.1访问内网的Web服务。（10分）

注：编写实验报告，包括实验步骤、实验配置、结果验证截图等。

一 实验环境

192.168.217.99 master01

192.1687.217.66 node01

192.168.217.77 node02

192.168.217.22 ng01 (主负载均衡器)

192.168.217.44 ng02 (备负载均衡器)

192.168.217.55 / 12.0.0.1 iptables （iptables 网关）

12.0.0.12 客户端

二 安装k8s

（1）Kubernetes 区域可采用 Kubeadm 方式进行安装。（5分）

[root@master01 data]#kubectl get cs
Warning: v1 ComponentStatus is deprecated in v1.19+
NAME                 STATUS    MESSAGE             ERROR
scheduler            Healthy   ok                  
controller-manager   Healthy   ok                  
etcd-0               Healthy   {"health":"true"}   

三 启动两个nginx 实例 pod

（2）要求在 Kubernetes 环境中，通过yaml文件的方式，创建2个Nginx Pod分别放置在两个不同的节点上，Pod使用hostPath类型的存储卷挂载，节点本地目录共享使用 /data，2个Pod副本测试页面二者要不同，以做区分，测试页面可自己定义。（20分）（2）要求在 Kubernetes 环境中，通过yaml文件的方式，创建2个Nginx Pod分别放置在两个不同的节点上，Pod使用hostPath类型的存储卷挂载，节点本地目录共享使用 /data，2个Pod副本测试页面二者要不同，以做区分，测试页面可自己定义。（20分）

1，启动第一个 nginx pod

 [root@master01 shiyan]#cat pod2.yaml 
apiVersion: v1  
kind: Pod 
metadata:
  name: nginx02
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.18.0
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - name: http
      containerPort: 80
    volumeMounts:                       #定义如何在容器内部挂载存储卷
    - name: web                         #指定要挂载的存储卷的名称，volumes.name字段定义的名称
      mountPath: /usr/share/nginx/html  #容器内部的目录路径，存储卷将被挂载到这个路径上
      readOnly: false                   #false表示容器可以读写该存储卷
  volumes:                              #定义宿主机上的目录文件为Pod中可用的存储卷，
  - name: web                           #自定义存储卷的名称
    hostPath:                           #指定存储卷类型为hostPath，
      path: /data/            #指定宿主机上可以挂载到pod中的目录或文件
      type: DirectoryOrCreate        

2, 启动第二个nginx pod

[root@master01 shiyan]#cat pod.yaml 
apiVersion: v1  
kind: Pod 
metadata:
  name: nginx01
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.18.0
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    ports:
    - name: http
      containerPort: 80
    volumeMounts:                       #定义如何在容器内部挂载存储卷
    - name: web                         #指定要挂载的存储卷的名称，volumes.name字段定义的名称
      mountPath: /usr/share/nginx/html  #容器内部的目录路径，存储卷将被挂载到这个路径上
      readOnly: false                   #false表示容器可以读写该存储卷
  volumes:                              #定义宿主机上的目录文件为Pod中可用的存储卷，
  - name: web                           #自定义存储卷的名称
    hostPath:                           #指定存储卷类型为hostPath，
      path: /data/            #指定宿主机上可以挂载到pod中的目录或文件
      type: DirectoryOrCreate        

3， nginx01 做页面

[root@master01 data]#kubectl exec -it nginx01  /bin/bash

root@nginx01:/# cd /usr/share/nginx/html/
root@nginx01:/usr/share/nginx/html# echo "this is nginx01"  > index.html

4， nginx02 做页面

[root@master01 data]#kubectl exec -it nginx02  /bin/bash


root@nginx02:/# cd /usr/share/nginx/html/

root@nginx02:/usr/share/nginx/html# echo "this is nginx02" > index.html

5， 查看状态

[root@master01 shiyan]#kubectl get pod  -owide
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx01   1/1     Running   0          17m   10.244.1.4   node01   <none>           <none>
nginx02   1/1     Running   0          16m   10.244.2.3   node02   <none>           <none>
[root@master01 shiyan]#curl 10.244.2.3
this is nginx02
[root@master01 shiyan]#curl 10.244.1.4
this is nginx01
[root@master01 shiyan]#

四 对外发布

1，用NodePort模式 对外发布

[root@master01 data]#cat nginx.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  creationTimestamp: null
  name: nginx01
spec:
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
    nodePort: 30000
  selector:
    app: nginx
  type: NodePort
status:
  loadBalancer: {}

2， 查看svc

[root@master01 data]#kubectl get svc,pod -owide
NAME                 TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE   SELECTOR
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP        21d   <none>
service/nginx01      NodePort    10.96.82.239   <none>        80:30000/TCP   22s   app=nginx

NAME          READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod/nginx01   1/1     Running   0          44m   10.244.1.4   node01   <none>           <none>
pod/nginx02   1/1     Running   0          43m   10.244.2.3   node02   <none>           <none>

3, 将pod 和svc 通过标签选择器绑定

[root@master01 data]#kubectl get pod --show-labels
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
nginx01   1/1     Running   0          48m   <none>
nginx02   1/1     Running   0          47m   <none>
[root@master01 data]#kubectl label pod nginx01 app=nginx
pod/nginx01 labeled
[root@master01 data]#kubectl label pod nginx02 app=nginx
pod/nginx02 labeled
[root@master01 data]#kubectl get pod --show-labels
NAME      READY   STATUS    RESTARTS   AGE   LABELS
nginx01   1/1     Running   0          52m   app=nginx
nginx02   1/1     Running   0          51m   app=nginx

4， 查看效果

[root@master01 data]#curl 192.168.217.66:30000
this is nginx02
[root@master01 data]#curl 192.168.217.66:30000
this is nginx01

五 做负载均衡 和高可用

（4）负载均衡区域配置Keepalived+Nginx，实现负载均衡高可用，通过VIP 192.168.10.100和自定义的端口号即可访问K8S发布出来的服务。（20分）

1， nginx 配置文件

将两个node 的对外发布的ip+ 端口 转为指定的30010端口

user  nginx;
worker_processes  auto;

error_log  /var/log/nginx/error.log notice;
pid        /var/run/nginx.pid;


events {
    worker_connections  1024;
}

stream {
    log_format  main  '$remote_addr $upstream_addr - [$time_local] $status $upstream_bytes_sent';

        access_log  /var/log/nginx/k8s-access.log  main;

    upstream k8s-apiserver {
        server 192.168.217.66:30000;
        server 192.168.217.77:30000;
    }
    server {
        listen 30010;
        proxy_pass k8s-apiserver;
    }
}


http {
    include       /etc/nginx/mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    access_log  /var/log/nginx/access.log  main;

    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;

    keepalive_timeout  65;

    #gzip  on;

    include /etc/nginx/conf.d/*.conf;
}
~                                                

2， keepalived 配置文件

主

! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_01
   vrrp_skip_check_adv_addr
   vrrp_garp_interval 0
   vrrp_gna_interval 0
}

vrrp_script check_down {
        script "/etc/keepalived/ng.sh"
        interval 1
        weight -30
        fall 3
        rise 2
        timeout 2
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 100
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }

    virtual_ipaddress {
        192.168.217.100
    }

    track_script {
        check_down
}

}

备

! Configuration File for keepalived

global_defs {
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LVS_02
   vrrp_skip_check_adv_addr
   vrrp_garp_interval 0
   vrrp_gna_interval 0
}

vrrp_script check_down {
        script "/etc/keepalived/ng.sh"
        interval 1
        weight -30
        fall 3
        rise 2
        timeout 2
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface ens33
    virtual_router_id 51
    priority 80
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }

    virtual_ipaddress {
        192.168.217.100
    }

    track_script {
        check_down
}

}

3， 检测nginx 脚本

脚本

#!/bin/bash

# 检查Nginx进程是否在运行
NGINX_STATUS=$(ps aux | grep '[n]ginx: worker process' | wc -l)

# 设置阈值，判断Nginx是否至少有一个工作进程在运行
THRESHOLD=1

if [ "$NGINX_STATUS" -ge "$THRESHOLD" ]; then
    echo "OK - Nginx is running"
    exit 0  # 表示服务正常
else
    echo "CRITICAL - Nginx is not running"
    exit 1  # 表示服务有问题
fi

[root@ng02 keepalived]#chmod +x ng.sh 

4， 虚拟ip 飘效果

效果

[root@ng01 keepalived]#systemctl stop  nginx
[root@ng01 keepalived]#hostname -I
192.168.217.22 192.168.217.100 
[root@ng01 keepalived]#hostname -I
192.168.217.22 192.168.217.100 
[root@ng01 keepalived]#hostname -I
192.168.217.22 192.168.217.100 
[root@ng01 keepalived]#hostname -I
192.168.217.22 

5， 效果

访问vip加指定端口 可看到内容

[root@localhost ~]# curl 192.168.217.100:30010
this is nginx02
[root@localhost ~]# curl 192.168.217.100:30010
this is nginx01
[root@localhost ~]# curl 192.168.217.100:30010
this is nginx02
[root@localhost ~]# curl 192.168.217.100:30010
this is nginx01

:：

六 iptables网关服务器

（5）iptables防火墙服务器，设置双网卡，并且配置SNAT和DNAT转换实现外网客户端可以通过12.0.0.1访问内网的Web服务。（10分）

1，设置双网卡

ens33:

[root@iptables net]#cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@iptables network-scripts]#cat ifcfg-ens33
TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=static
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
NAME=ens33
UUID=c770d08d-12a0-4e69-9a6c-a5457b33d89c
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.217.55
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=192.168.217.2
DNS1=8.8.8.8
DNS2=114.114.114.114

ens36

[root@iptables network-scripts]#cat ifcfg-ens36
TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=static
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
NAME=ens36
DEVICE=ens36
ONBOOT=yes
IPADDR=12.0.0.1
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=12.0.0.1
DNS1=8.8.8.8
DNS2=114.114.114.114

重启网卡

[root@iptables network-scripts]#systemctl restart network

2, 开启路由转发

[root@iptables network-scripts]#cat /etc/sysctl.conf 
# sysctl settings are defined through files in
# /usr/lib/sysctl.d/, /run/sysctl.d/, and /etc/sysctl.d/.
#
# Vendors settings live in /usr/lib/sysctl.d/.
# To override a whole file, create a new file with the same in
# /etc/sysctl.d/ and put new settings there. To override
# only specific settings, add a file with a lexically later
# name in /etc/sysctl.d/ and put new settings there.
#
# For more information, see sysctl.conf(5) and sysctl.d(5).
net.ipv4.ip_forward = 1

3, 做iptables 策略

[root@iptables network-scripts]#iptables -t nat -A PREROUTING -i ens36 -d 12.0.0.1 -p tcp --dport 80 -j DNAT --to 192.168.217.100:30010 

查看策略

[root@iptables network-scripts]#iptables -t nat -vnL
Chain PREROUTING (policy ACCEPT 163 packets, 14674 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         
   14   840 DNAT       tcp  --  ens36  *       0.0.0.0/0            12.0.0.1             tcp dpt:80 to:192.168.217.100:30010

Chain INPUT (policy ACCEPT 28 packets, 4183 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         

Chain OUTPUT (policy ACCEPT 143 packets, 10701 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         

Chain POSTROUTING (policy ACCEPT 234 packets, 17504 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination         

4, 改两个nginx负载均衡器的 网关 为iptables网关服务器的ens33

ng02:

[root@ng02 keepalived]#route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         192.168.217.55  0.0.0.0         UG    100    0        0 ens33
192.168.217.0   0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 ens33

ng01:

[root@ng01 keepalived]#route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         192.168.217.55  0.0.0.0         UG    100    0        0 ens33
192.168.217.0   0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 ens33

重启网络

5， 准备客户端

改客户端网络 网卡指向12.0.0.1

[root@client network-scripts]#cat ifcfg-ens33
TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=static
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
NAME=ens33
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
IPADDR=12.0.0.12
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=12.0.0.1
DNS1=8.8.8.8
DNS2=114.114.114.114

重启网络

6， 实验效果

客户端访问12.0.0.1 可以看到后面k8s 中的nginx pod 的页面

[root@client network-scripts]# 
```![外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传](https://img-home.csdnimg.cn/images/20230724024159.png?origin_url=C%3A%5CUsers%5C%E5%90%B4%E4%BA%91%E9%9D%92%5CAppData%5CRoaming%5CTypora%5Ctypora-user-images%5Cimage-20240607165533541.png&pos_id=img-OUapC2sJ-1717752224463)

92.168.217.55  0.0.0.0         UG    100    0        0 ens33
192.168.217.0   0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 ens33

重启网络

5， 准备客户端

改客户端网络 网卡指向12.0.0.1

[root@client network-scripts]#cat ifcfg-ens33
TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=static
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
NAME=ens33
DEVICE=ens33
ONBOOT=yes
IPADDR=12.0.0.12
NETMASK=255.255.255.0
GATEWAY=12.0.0.1
DNS1=8.8.8.8
DNS2=114.114.114.114

重启网络

6， 实验效果

客户端访问12.0.0.1 可以看到后面k8s 中的nginx pod 的页面