PVE虚拟机搭建K8s集群

PVE虚拟机搭建K8s集群

创建虚拟机

选择 pve3节点安装虚拟机，此节点的内网网段为 172.110.0.0，在不同的局域网段

选择本地提供的镜像

存储页磁盘总线选择SATA，存储选择HDD卷

Master 节点设置的CPU数量为16（不能超过20）

这里的内存应该给的再多一点，因为发现内存的使用率一直在 90%左右

选择vmbr1网卡，这个网卡只能在内网网段使用

创建的虚拟机相关配置

虚拟机名称	IP地址	主机名称	用户名	用途
120（group4-ubuntu22.04-Master）	172.100.0.106	k8s-master	public	K8S控制平面接点（主节点）
118（group4-ubuntu22.04-node1）	172.100.0.104	node1	public	K8S工作节点1
119（group4-ubuntu22.04-node2）	172.100.0.105	node2	public	K8S工作节点2

搭建集群

安装前准备

关闭防火墙

sudo systemctl disable --now ufw

设置服务器时区

Ubuntu安装完成之后默认不是中国时区，需要执行以下命令设置为中国上海时区，因为关系到集群机器之间的通信，需要一个时间同步大家的行为。

# 设置为亚洲的上海时区
sudo timedatectl set-timezone Asia/Shanghai
# 重启时间同步服务
sudo systemctl restart systemd-timesyncd.service
# 确保时间同步服务正常运行
timedatectl status	

关闭swap分区

需要关闭所有swap分区，可以修改 /etc/fstab 文件：

sudo vi /etc/fstab

上面是永久关闭，下面可以执行这行命令临时关闭：

sudo swapoff -a

关闭SELinux

Ubuntu默认关闭了selinux，通过以下命令确保selinux已关闭

# 安装policycoreutils软件包
sudo apt install -y policycoreutils
# 检查selinux关闭状态
sestatus

配置hosts配置文件

需要修改 /etc/hosts 配置文件，通过下面命令：

这里文件修改的主要意义是，当工作节点加入集群时，可以通过这个文件，将工作节点的IP映射为名称

sudo vi /etc/hosts

然后注释掉原来的主机名称配置，并将下面这几行解析添加到文件最后（注意修改为自己的IP地址）：

172.100.0.106 k8s-master
172.100.0.104 node1
172.100.0.105 node2

转发 IPv4 并让 iptables 看到桥接流量

开这个的原因是让各个主机承担起网络路由的角色，因为后续还要安装网络插件，要有一个路由器各个 Pod 才能互相通信。

执行下述指令：

cat <<EOF | sudo tee /etc/modules-load.d/k8s.conf
overlay
br_netfilter
EOF

sudo modprobe overlay
sudo modprobe br_netfilter

# 设置所需的 sysctl 参数，参数在重新启动后保持不变
cat <<EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-iptables  = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.ipv4.ip_forward                 = 1
EOF

# 应用 sysctl 参数而不重新启动
sudo sysctl --system

通过运行以下指令确认 br_netfilter 和 overlay 模块被加载：

lsmod | grep br_netfilter
lsmod | grep overlay

​ 通过运行以下指令确认 net.bridge.bridge-nf-call-iptables、net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables 和 net.ipv4.ip_forward 系统变量在你的 sysctl 配置中设置为 1：

sysctl net.bridge.bridge-nf-call-iptables net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables net.ipv4.ip_forward

安装容器运行时

Kubernetes-1.24 版本移除了 dockershim 的支持，所以之前的先安装 docker 再安装 Kubernets 的方式已经不可行了，可能会导致 Kubelet 报错退出，所以要先安装 containerd 运行时环境。

虽然安装 Docker 时带有 containerd ，安装 Docker 时确实是 apt install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io ，确实安装了 containerd ，但是这是 Docker 的 containerd 啊，这么安装的 containerd 是由 Docker 管理的，k8s 无法管理，所以就会导致报错

如果使用 k8s 1.24版本以上，那么 containerd 一定要单独安装，不要想着安装 Docker 了会自带，k8s 启动会报错

去 GitHub 上下载二进制包，想要其他版本的话替换两处 1.7.17 为你想要的版本即可：

安装containerd的容器运行时，下载地址：https://github.com/containerd/containerd/releases/download/v1.7.13/cri-containerd-cni-1.7.13-linux-amd64.tar.gz，可以通过下面命令进行下载：

curl -L --output cri-containerd-cni-1.7.13-linux-amd64.tar.gz https://github.com/containerd/containerd/releases/download/v1.7.13/cri-containerd-cni-1.7.13-linux-amd64.tar.gz

解压到根目录：

sudo tar -zxvf cri-containerd-cni-1.7.13-linux-amd64.tar.gz -C /

启动 containerd 并且开机自启：

sudo systemctl start containerd
sudo systemctl enable containerd

查看安装的版本

containerd -v

通过下面命令创建配置文件目录：

sudo mkdir /etc/containerd

containerd config default | sudo tee /etc/containerd/config.toml

然后修改一下这个文件

sudo vi /etc/containerd/config.toml

修改 sandbox_image 值为 registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.9

修改 SystemdCgroup 为 true(这个配置指定是否使用 systemd 来管理 cgroup，如果 etcd 一直重启的话就开启这个选项试试)

这两个地方不修改，会导致在初始化时，创建沙箱 pod 镜像拉取失败

保持退出之后通过下面命令启动 containerd：

# 重启
sudo systemctl restart containerd
# 设置开机自启动
sudo systemctl enable --now containerd

安装Kubernetes

kubeadm 是自动引导整个集群的工具，本质上 k8s 就是一些容器服务相互配合完成管理集群的任务，如果你知道具体安装哪些容器那么可以不用这个。

kubalet 是各个节点的总管，它上面都管，管理Pod、资源、日志、节点健康状态等等，它不是一个容器，是一个本地软件，所以必须得安装

kubectl 是命令行工具，给我们敲命令与 k8s 交互用的，必须得安装

出现问题的重灾区

在正常的官网的下载安装流程是这样的

更新 apt 包索引并安装使用 Kubernetes apt 仓库所需要的包：

# 保证源都是新的
sudo apt-get update
sudo apt upgrade -y
# 安装一些必要工具
sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl gpg

下载用于 Kubernetes 软件包仓库的公共签名密钥。所有仓库都使用相同的签名密钥，因此你可以忽略URL中的版本：

curl -fsSL https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.28/deb/Release.key | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg

添加 Kubernetes apt 仓库。 请注意，此仓库仅包含适用于 Kubernetes 1.28 的软件包； 对于其他 Kubernetes 次要版本，则需要更改 URL 中的 Kubernetes 次要版本以匹配你所需的次要版本

echo 'deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg] https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.28/deb/ /' | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list

在这一步中，由于服务器无法访问外网，导致密钥无法下载，后续的工具更无法安装，网上有提到使用这个仓库地址，但是，使用后更新 sudo apt-get update 会报错

deb http://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main

sudo apt-get update
Hit:1 http://us.archive.ubuntu.com/ubuntu jammy InRelease
Hit:2 http://us.archive.ubuntu.com/ubuntu jammy-updates InRelease
Hit:3 http://us.archive.ubuntu.com/ubuntu jammy-backports InRelease                           
Hit:4 http://security.ubuntu.com/ubuntu jammy-security InRelease                              
Ign:5 https://packages.cloud.google.com/apt kubernetes-xenial InRelease   
Err:6 https://packages.cloud.google.com/apt kubernetes-xenial Release
  404  Not Found [IP: 74.125.142.139 443]
Reading package lists... Done
E: The repository 'https://apt.kubernetes.io kubernetes-xenial Release' does not have a Release file.
N: Updating from such a repository can't be done securely, and is therefore disabled by default.
N: See apt-secure(8) manpage for repository creation and user configuration details.

在这里使用国内阿里云的镜像网站，并添加 apt 仓库（这里的仓库地址我也是找了比较久，实测仓库密钥没有问题，但是下载的k8s的版本似乎是固定的，目前还没尝试成功调整成为其他的版本，不过v1.28倒也可以用，要注意的是注意其他工具的版本兼容问题）

curl -fsSL https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/doc/apt-key.gpg | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg

# 要注意kubernetes-xenial main和前面的斜杠之间是有一个空格的，这个空格是必须的
echo 'deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg] https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/ kubernetes-xenial main' | sudo tee  /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list

最后！！终于可以更新 apt 包索引，安装 kubelet、kubeadm 和 kubectl，并锁定其版本,防止软件更新（这里直接 -y 只会下载最新版本的，如果要注意不同k8s的版本要求，不兼容的话会出现问题）：

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

启动 kubelet ，并且设置开机自启（这里如果不设置开机启动的话，重启服务器的时候，会有kube-system 的一些 pod 出现问题，比如不是Running，变成了Pending等）：

sudo systemctl enable --now kubelet

查看版本

kubeadm version

初始化集群

这一步，只在主节点上做，上面的步骤，在工作节点都是需要执行的

提前拉取镜像

上一步已经确定了安装了v1.28.2 的版本，接下来可以在主节点上执行这行命令将主节点的镜像提前拉取下来：

sudo kubeadm config images pull \
--image-repository=registry.aliyuncs.com/google_containers \
--kubernetes-version=v1.28.2 \
--cri-socket=unix:///run/containerd/containerd.sock

这里也可以使用 yaml 文件拉取

生成文件

kubeadm config print init-defaults > init.default.yaml

编辑文件内容

vi init.default.yaml

apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
bootstrapTokens:
- groups:
  - system:bootstrappers:kubeadm:default-node-token
  token: abcdef.0123456789abcdef
  ttl: 24h0m0s
  usages:
  - signing
  - authentication
kind: InitConfiguration
localAPIEndpoint:
  advertiseAddress: 1.2.3.4
  bindPort: 6443
nodeRegistration:
  criSocket: /var/run/dockershim.sock
  name: k8s-master
  taints:
  - effect: NoSchedule
    key: node-role.kubernetes.io/master
---
apiServer:
  timeoutForControlPlane: 4m0s
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
certificatesDir: /etc/kubernetes/pki
clusterName: kubernetes
controllerManager: {}
dns:
  type: CoreDNS
etcd:
  local:
    dataDir: /var/lib/etcd
imageRepository: registry.aliyuncs.com/google_containers
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.20.0
networking:
  dnsDomain: cluster.local
  serviceSubnet: 10.96.0.0/12
scheduler: {}

主要修改imageRepository:

k8s.gcr.io -> registry.aliyuncs.com/google_containers

修改完后，要记得重启

systemctl restart kubelet	

通过配置下载镜像

sudo kubeadm config images pull --config=init.default.yaml

可以使用

kubeadm config images list

来查看相关的镜像配置版本是否兼容

初始化节点

sudo kubeadm init \
--apiserver-advertise-address=172.100.0.106 \
--image-repository=registry.aliyuncs.com/google_containers \
--kubernetes-version=v1.28.2 \
--service-cidr=10.96.0.0/12 \
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
--cri-socket=unix:///run/containerd/containerd.sock
# --control-plane-endpoint=k8s-master \

apiserver-advertise-address 填主节点的IP地址，注意一定要是内网的IP，如果使用公网IP初始化会报错

control-plane-endpoint ，在 /etc/hosts 文件中配置的映射关系，填主节点的地址或者主机名（有帖子说使用这个命令偶尔会出现超时问题，可加可不加）

kubernetes-version 版本service-cidr 这是 Service 负载均衡的网络，就是运行了一堆容器后有一个将它们统一对外暴露的地址，并且将对它们的请求统一收集并负载均衡的网络节点，得为它配置一个网段

pod-network-cidr 每个 Pod 所在的网段

cri-socket ，指定容器化环境

最后的三个选项，我看了大部分的帖子的配置均为如此，没有特殊情况应该为常规配置

特别注意，apiserver-advertise-address、service-cidr、pod-network-cidr 三者的IP网段 不能重叠 不能重叠 不能重叠，不但三者之间不能重叠，三者每个也不能与互联网上的地址重叠，不然会出问题，后两个一般用 10.x.x.x 网段，这个网段是留给内网的

在这一步，也会出现很多问题，比如[kubelet-check] Initial timeout of 40s passed等等

详细错误信息参考

[wait-control-plane] Waiting for the kubelet to boot up the control plane as static Pods from directory "/etc/kubernetes/manifests". This can take up to 4m0s

[kubelet-check] Initial timeout of 40s passed.

Unfortunately, an error has occurred:

timed out waiting for the condition

This error is likely caused by:

• The kubelet is not running
• The kubelet is unhealthy due to a misconfiguration of the node in some way (required cgroups disabled)

如果出现了问题，就查看日志，排查问题，这里我卡了很久

journalctl -xeu kubelet

要注意每次排查完问题，重新初始化的时候，要重置 kubeadm

sudo kubeadm reset

​ 如果遇到一些 preflight errors ，比如一些文件已经存在，这时候要看， 每次更新时，一些文件的配置是否变化，如当工作节点加入集群时，如果证书内容发生变化，那么相应的文件内容都是需要删除的，如果排查的问题不涉及一些文件的变化改动，则可以忽略，如果遇到 10250 端口被占用的情况时，用命令去查看使用端口的工具，如果是 kubelite ，则kill掉，因为他会占用 kubelet 的端口导致，kubelet 无法启动，如果是 kubelet 则可以忽略掉（还有很多问题，在解决的过程中忘记留记录了，最常见的是这几种）每次排查完问题，要注意重启相关工具，如 kubelet，kubeadm，containerd 等等

有时候，重启kubelet时，端口10250会被kubelite占据，要注意排查

还有一些问题是文件权限导致的，这些在日志中可以看出来，但也是比较常见的，要注意多查看日志排查问题

sudo lsod -i:10250
sudo killall kubelite
sudo systemctl restart kubelet
sudo systemctl restart containerd 
sudo kebuadm reset

如果，你非常的幸运，又或者排除万errors，最终会走到初始化成功这一步

​ 首先需要在本机上执行这三条命令，（这里应该是建立环境变量，没有执行的话，在主节点没办法与API server通信（error图片忘记留了），使用kubectl get 等命令时是得不到响应的）

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

同时，这里的 token 是需要保存一下的，因为工作节点加入集群是需要这个token的，同时 token 的有效期大概是24h

 # 如果忘记了 Master 的 Token，可以在 Master 上输入以下命令查看
kubeadm token list
# 默认token的有效期为24小时，当过期之后，该token就不可用了。解决方法如下：
# 重新生成新的token
kubeadm token create
 
# --discovery-token-ca-cert-hash 的查看方法，在 Master 运行以下命令查看 要注意有空格
openssl x509 -pubkey -in /etc/kubernetes/pki/ca.crt | openssl rsa -pubin -outform der 2>/dev/null | openssl dgst -sha256 -hex | sed 's/^.* //'

然后在所有工作节点上执行这行命令（注意修改为自己的token），注意后面拼接上 --cri-socket=unix:///var/run/containerd/containerd.sock 参数：（这里我忘了自己的token了，随便粘贴一个网上的例子，大概样子是这样的）

sudo kubeadm join 172.100.0.106:6443 --token jkw9gq.wdjmxylrghz23r3d \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:4fb1b85884d63cd5773ad14822567cd62b4dc5c3b45b6f8f8cfc41a202667f66 \
--cri-socket=unix:///run/containerd/containerd.sock

安装网络插件

​ 本来呢，我觉得，到了上面一步，就已经结束了，但是我发现，我的集群中的节点的状态，全部都是 NotReady ，查了一下原因是因为没有网络插件，因为集群只是在主节点上初始化了，其他机器要想加入集群，还得使用网络插件将它们连接起来，所以得安装一个网络插件，主流的网络插件有很多个，常见的是 Calico 和 flannel，但是这两个插件在安装的时候，出现了各种问题，最后换用了 Cilium 插件

安装 helm

curl -fsSL -o get_helm.sh https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/main/scripts/get-helm-3

chmod 700 get_helm.sh

./get_helm.sh

安装cilium

helm repo add cilium https://helm.cilium.io

helm install cilium cilium/cilium    --namespace kube-system    --set hubble.relay.enabled=true     --set hubble.ui.enabled=true    --set prometheus.enabled=true    --set operator.prometheus.enabled=true    --set hubble.enabled=true    --set hubble.metrics.enabled="{dns,drop,tcp,flow,port-distribution,icmp,http}"


kubectl rollout restart daemonset cilium -n kube-system

安装成功

节点均变为 Ready，系统 Pod 也均正常运行

这里如果出现某个 pod 状态异常，包括但不限于一直处于容器创建中或者Pending 或者比较明显的镜像拉取失败等等问题，如果查询 kubelet 未果，使用命令 kubectl describe pod <pod名称> <命名空间> 可以查到问题，如果出现加入的节点的相关 pod 有问题，但是 master 本身没什么问题，重点查看一下节点的镜像地址等相关配置问题

关于 Calico 和 flannel 安装的一些问题

Calico安装

calico官网地址：https://docs.tigera.io/calico/latest/getting-started/kubernetes/quickstart

安装Tigera Calico操作符和自定义资源定义：

kubectl create -f https://raw.githubusercontent.com/projectcalico/calico/v3.27.2/manifests/tigera-operator.yaml

如果报错连接不上的话将文件手动下载下来再执行

wget https://raw.githubusercontent.com/projectcalico/calico/v3.28.0/manifests/tigera-operator.yaml
# 或者
curl -O https://raw.githubusercontent.com/projectcalico/calico/v3.28.0/manifests/tigera-operator.yaml

kubectl create -f tigera-operator.yaml 

下载下来后不能用 kubectl apply -f 来执行，会报错

The CustomResourceDefinition "installations.operator.tigera.io" is invalid: metadata.annotations:

Too long: must have at most 262144 bytes
意思是 annotation 长度过长了，原因是 apply 和 create 的处理不同

改配置文件中这个选项的长度就不改了，不用 apply 使用 create：

这里没有报错就没有问题

但运行完之后要查看一下 tigera-operator 运行是否正常，如果状态为Running 则继续执行下面的步骤

这里可能会出现 容器创建失败 的情况，查看日志一般是因为镜像拉取失败，查看配置文件关于镜像的部分，这里需要单独拉取镜像

sudo ctr images pull quay.io/tigera/operator:v1.32.5

拉取之后，重新创建配置，一般就没有问题了

kubectl delete -f tigera-operator.yaml 
kubectl create -f tigera-operator.yaml 

第二步将配置文件下载下来，因为要改内容：

# 下载客户端资源文件
curl -LO https://raw.githubusercontent.com/projectcalico/calico/v3.27.2/manifests/custom-resources.yaml

这个文件中的 192.168.0.0 为你刚才 init 时指定的 --pod-network-cidr：

# 修改pod的网段地址
sed -i 's/cidr: 192.168.0.0/cidr: 10.244.0.0/g' custom-resources.yaml

最后根据这个文件创建资源，执行下面这行命令：

kubectl create -f custom-resources.yaml

但是，在最后这部分，初始化的网络插件，总会出现镜像拉取失败的问题，但是相关的配置文件中，并没有找到镜像相关的配置，且日志中也没有提到拉取哪个镜像失败，至此 Calico 安装失败

Flannel 安装

kube-flannel.yml（使用国内镜像源）

Flannel 安装，参考K8S安装网络插件flannel

# 下载配置文件
wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
# 执行配置文件安装
kubectl apply -f kube-flannel.yml

但是同样镜像拉取，会出现问题，这里需要查看配置文件所需要的镜像，然后在国内的源拉取，打上配置文件的标签（当然也可以直接去配置文件中，更改镜像源地址，但是配置文件非常多，一行一行找效率并不高）

这里粘贴一下源地址https://docker.aityp.com/r/docker.io/flannel/flannel?page=1

ctr images pull swr.cn-north-4.myhuaweicloud.com/ddn-k8s/docker.io/flannel/flannel:v0.25.5
ctr images tag  swr.cn-north-4.myhuaweicloud.com/ddn-k8s/docker.io/flannel/flannel:v0.25.5  docker.io/flannel/flannel:v0.25.5
ctr images pull swr.cn-north-4.myhuaweicloud.com/ddn-k8s/docker.io/flannel/flannel-cni-plugin:v1.5.1-flannel1
ctr images tag  swr.cn-north-4.myhuaweicloud.com/ddn-k8s/docker.io/flannel/flannel-cni-plugin:v1.5.1-flannel1  docker.io/flannel/flannel-cni-plugin:v1.5.1-flannel1

镜像拉取之后，删除文件配置并重新创建

kubectl delete -f kube-flannel.yml
kubectl create -f kube-flannel.yml

至此，flannel 创建没有问题，但是查看网络插件发现，仅有主节点的 flannel pod是Running状态，工作节点的状态均有问题，只有主节点的状态变为了 Ready，工作节点仍未 NotReady ，查日志并没查到问题，没有解决。

/flannel:v0.25.5

ctr images tag swr.cn-north-4.myhuaweicloud.com/ddn-k8s/docker.io/flannel/flannel:v0.25.5 docker.io/flannel/flannel:v0.25.5

ctr images pull swr.cn-north-4.myhuaweicloud.com/ddn-k8s/docker.io/flannel/flannel-cni-plugin:v1.5.1-flannel1

ctr images tag swr.cn-north-4.myhuaweicloud.com/ddn-k8s/docker.io/flannel/flannel-cni-plugin:v1.5.1-flannel1 docker.io/flannel/flannel-cni-plugin:v1.5.1-flannel1

镜像拉取之后，删除文件配置并重新创建

```shell
kubectl delete -f kube-flannel.yml
kubectl create -f kube-flannel.yml

至此，flannel 创建没有问题，但是查看网络插件发现，仅有主节点的 flannel pod是Running状态，工作节点的状态均有问题，只有主节点的状态变为了 Ready，工作节点仍未 NotReady ，查日志并没查到问题，没有解决。