CKS认证 | 使用kubeadm部署K8s高可用集群（v1.26）

一、前置知识点

1.1 生产环境可部署Kubernetes集群的两种方式

目前生产部署Kubernetes集群主要有两种方式：
1）kubeadm

Kubeadm是一个K8s部署工具，提供 kubeadm init 和 kubeadm join，用于快速部署Kubernetes集群（这里采用kubeadm搭建集群）。
2）二进制包

从github下载发行版的二进制包，手动部署每个组件，组成Kubernetes集群。

---

kubeadm工具功能：

• **kubeadm init：**初始化一个Master节点

• **kubeadm join：**将工作节点加入集群

• **kubeadm upgrade：**升级K8s版本

• **kubeadm token：**管理 kubeadm join 使用的令牌

• **kubeadm reset：**清空 kubeadm init 或者 kubeadm join 对主机所做的任何更改

• **kubeadm version：**打印 kubeadm 版本

• **kubeadm alpha：**预览可用的新功能

1.2 准备环境

1）服务器要求：

• 建议最小硬件配置：2核CPU、4G内存、30G硬盘

• 服务器最好可以访问外网，会有从网上拉取镜像需求，如果服务器不能上网，需要提前下载对应镜像并导入节点。

2）软件环境：

|------------|----------------------|
| 软件 | 版本 |
| 操作系统 | CentOS7.9_x64 （mini） |
| Docker | 21-ce |
| Kubernetes | 1.26 |

3）服务器规划：

|-------------|--------------------|------------------------------|
| 角色 | IP | 主机名 |
| k8s-master1 | 192.168.1.81 | docker，etcd，nginx，keepalived |
| k8s-master2 | 192.168.1.82 | docker，etcd，nginx，keepalived |
| k8s-node1 | 192.168.1.83 | docker，etcd |
| 负载均衡器对外IP | 192.168.1.88 (VIP) | |

4）架构图：

二、环境准备

2.1 操作系统初始化配置（所有节点）

1）设置网卡命名（规范化）

cat /etc/default/grub
...
GRUB_CMDLINE_LINUX="crashkernel=auto rd.lvm.lv=centos/root rd.lvm.lv=centos/swap rhgb quiet net.ifnames=0 biosdevname=0"

...
grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg
reboot    //重启生效

2）配置IP地址（以1.71为例）

[root@k8s-master1 ~]# cat /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0

IPADDR=192.168.1.81
PREFIX=24
GATEWAY=192.168.1.254
DNS1=223.5.5.5
...

3）关闭防火墙

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

# 查看防火墙策略
iptables -vnL

4）关闭 selinux

setenforce 0  # 临时配置
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config  # 永久配置

5）关闭 swap

swapoff -a  # 临时
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab    # 永久

6）根据规划设置主机名

hostnamectl set-hostname <hostname>

7）添加 hosts 解析

cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.1.81 k8s-master1 k8s-master1-1-81
192.168.1.82 k8s-master2 k8s-master2-1-82
192.168.1.83 k8s-node1 k8s-node1-1-83
EOF

8）将桥接的IPv4流量传递到 iptables 的链

cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
sysctl --system  # 生效

9）配置YUM源

wget -O /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo https://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo
wget -O /etc/yum.repos.d/epel.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo

10）时间同步

yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com
(echo "*/5 * * * * /usr/sbin/ntpdate -u time.windows.com") | crontab
crontab -l
*/5 * * * * /usr/sbin/ntpdate -u time.windows.com

11）配置内核模块

cat >> /etc/modules-load.d/ipvs.conf <<EOF
ip_vs
ip_vs_rr
ip_vs_wrr
ip_vs_sh
nf_conntrack
ip_tables
ip_set
xt_set
ipt_set
ipt_rpfilter
ipt_REJECT
ipip
EOF

systemctl restart systemd-modules-load.service

lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack
ip_vs_sh 16384 0
ip_vs_wrr 16384 0
ip_vs_rr 16384 0
ip_vs 155648 6 ip_vs_rr,ip_vs_sh,ip_vs_wrr
nf_conntrack 139264 1 ip_vs
nf_defrag_ipv6 24576 2 nf_conntrack,ip_vs
nf_defrag_ipv4 16384 1 nf_conntrack
libcrc32c 16384 4 nf_conntrack,btrfs,raid456,ip_vs

12）内核参数调优

cat <<EOF >> /etc/sysctl.conf
fs.file-max = 6815744
fs.nr_open = 1048576
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 102400
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 20480
net.core.somaxconn = 102400
net.core.netdev_max_backlog = 32768
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6 = 0
net.ipv6.conf.default.disable_ipv6 = 0
net.ipv6.conf.lo.disable_ipv6 = 0
net.ipv4.ip_forward = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.ipv6.conf.all.forwarding = 1
EOF

13）下载基本软件

yum -y install wget vim net-tools jq telnet lvm2 git tar curl nfs-kernel-server chrony bash-completion

三、部署 K8S集群 高可用

前言： Kubernetes 作为容器集群系统，通过 健康检查+重启策略 实现了Pod故障自我修复能力，通过调度算法实现将Pod分布式部署，并保持预期副本数，根据 Node失效状态自动在其他Node拉起Pod，实现了应用层的高可用性。

针对Kubernetes集群，高可用性还应包含以下两个层面的考虑：Etcd数据库的高可用性 和 Kubernetes Master组件的高可用性。

1. kubeadm搭建的K8s集群，Etcd只起了一个，存在单点，所以我们这里会独立再搭建一个Etcd集群。

2. Master节点扮演着总控中心的角色，通过不断与工作节点上的 kubelet 和 kube-proxy 进行通信来维护整个集群的健康工作状态。如果Master节点故障，将无法使用 kubectl工具 或者 API做任何集群管理。

Master节点主要有三个服务：kube-apiserver、kube-controller-manager和kube-scheduler，其中kube-controller-manager和kube-scheduler组件自身通过选举机制已经实现了高可用，所以Master高可用主要针对kube-apiserver组件，而该组件是以HTTP API提供服务 ，因此对他高可用与Web服务器类似，增加负载均衡器对其负载均衡即可，并且可水平扩容。

--- kube-apiserver 高可用架构图：

• Nginx 是一个主流Web服务和反向代理服务器，这里用四层实现对apiserver实现负载均衡。

• Keepalived 是一个主流高可用软件，基于VIP绑定实现服务器双机热备，在上述拓扑中，Keepalived主要根据Nginx运行状态判断是否需要故障转移（偏移VIP），例如当Nginx主节点挂掉，VIP会自动绑定在Nginx备节点，从而保证VIP一直可用，实现Nginx高可用。

注：为了节省机器，这里与 K8s master节点机器复用。也可以独立于k8s集群之外部署，只要nginx与apiserver能通信就行。

3.1 安装 Nginx / keepalived ，实现 Master组件的高可用性

3.1.1 安装软件包（k8s-master1 主 / k8s-master2 备）

yum install epel-release -y
yum install nginx keepalived -y

3.1.2 修改 Nginx 配置文件**（k8s-master1 主 / k8s-master2 备，文件一样）**

cat > /etc/nginx/nginx.conf << "EOF"
# For more information on configuration, see:
#   * Official English Documentation: http://nginx.org/en/docs/
#   * Official Russian Documentation: http://nginx.org/ru/docs/

user nginx;
worker_processes auto;
error_log /var/log/nginx/error.log;
pid /run/nginx.pid;


# Load dynamic modules. See /usr/share/doc/nginx/README.dynamic.

include /usr/share/nginx/modules/*.conf;

events {
    worker_connections 1024;
}

# 使用Nginx的stream模块实现四层负载均衡，为两台Master apiserver组件提供负载均衡
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 192.168.1.81:6443;   # Master1 APISERVER IP:PORT
       server 192.168.1.82:6443;   # Master2 APISERVER IP:PORT
    }
    
    server {
       listen 16443;    # 由于nginx与master节点复用，这个监听端口不能是6443，否则会冲突
       proxy_pass k8s-apiserver;
    }
}

# 不涉及http七层协议，所以无需配置
http {
    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;
    tcp_nodelay         on;
    keepalive_timeout   65;
    types_hash_max_size 2048;

    include             /etc/nginx/mime.types;
    default_type        application/octet-stream;
}
EOF

---

注意：由于新版本的nginx没有stream模块，需要提前安装

[root@k8s-master1 ~]# nginx -t    //查看服务状态（检测不到stream模块）
nginx: [emerg] unknown directive "stream" in /etc/nginx/nginx.conf:12
nginx: configuration file /etc/nginx/nginx.conf test failed

[root@k8s-master1 ~]# yum search stream | grep nginx   //通过yum找到nginx完整stream包名
nginx-mod-stream.x86_64 : Nginx stream modules

yum -y install nginx-mod-stream

3.1.3 修改 keepalived 配置文件（ k8s-master1 主 ）

• vrrp_script：指定检查nginx工作状态脚本（16443是Nginx为实现负载均衡监听的端口，所以根据nginx状态判断是否故障转移）

• virtual_ipaddress：指定虚拟IP（VIP）

**前提：**修改配置文件前，需要为【vrrp_script】字段准备检查nginx运行状态的脚本：

cat > /etc/keepalived/check_nginx.sh  << EOF
#!/bin/bash
code=$(curl -k https://127.0.0.1:16443/version -s -o /dev/null -w %{http_code})

if [ "$code" -ne 200 ];then
    exit 1
else
    exit 0    //0为工作正常
fi
EOF

chmod +x /etc/keepalived/check_nginx.sh    # 授予执行权限

注：keepalived 根据脚本返回状态码（0为工作正常，非0不正常），判断是否故障转移

---

cat > /etc/keepalived/keepalived.conf << EOF
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 NGINX_MASTER
} 

# 指定健康检查的脚本
vrrp_script check_nginx {
    script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"    # 判断返回状态码
}

# 高可用配置
vrrp_instance VI_1 { 
    state MASTER              # 角色为 Nginx Master
    interface eth0            # 修改为实际网卡名
    virtual_router_id 51      # VRRP 路由 ID实例，每个实例是唯一的 
    priority 100              # 优先级，备服务器设置 90 
    advert_int 1              # 指定VRRP 心跳包通告间隔时间，默认1秒 
    authentication {          # 健康检查时，双击热备的认证口令（集群中存在多套keepalived）
        auth_type PASS      
        auth_pass 1111 
    }  
    # 虚拟IP
    virtual_ipaddress { 
        192.168.1.88/24       # 指定虚拟IP（VIP）
    } 
    track_script {            # 执行上面指定的脚本
        check_nginx
    } 
}
EOF

3.1.4 修改 keepalived 配置文件（k8s-master2 备）

**前提：**修改配置文件前，需要为【vrrp_script】字段准备检查nginx运行状态的脚本：

cat > /etc/keepalived/check_nginx.sh  << EOF
#!/bin/bash
code=$(curl -k https://127.0.0.1:16443/version -s -o /dev/null -w %{http_code})

if [ "$code" -ne 200 ];then
    exit 1
else
    exit 0
fi
EOF

chmod +x /etc/keepalived/check_nginx.sh    # 授予执行权限

注：keepalived 根据脚本返回状态码（0为工作正常，非0不正常）判断是否故障转移

---

cat > /etc/keepalived/keepalived.conf << EOF
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 NGINX_BACKUP
} 

vrrp_script check_nginx {
    script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"    # 判断返回状态码
}

vrrp_instance VI_1 { 
    state BACKUP             # 角色为 Nginx Master
    interface eth0           # 修改为实际网卡名
    virtual_router_id 51     # VRRP 路由 ID实例，每个实例是唯一的 
    priority 90              # 优先级，备服务器设置 90，比master优先级低
    advert_int 1             # 指定VRRP 心跳包通告间隔时间，默认1秒 
    authentication { 
        auth_type PASS      
        auth_pass 1111 
    }  
    virtual_ipaddress { 
        192.168.1.88/24      # 指定虚拟IP（VIP）
    } 
    track_script {
        check_nginx
    } 
}
EOF

3.1.5 启动 Nginx + keepalived 并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl enable nginx --now
systemctl enable keepalived --now

查看nginx 和 keepalived 工作状态

# 检查nginx
ps -ef | grep nginx
journalctl -u nginx -f
    //查看日志

# 检查keepalived
ss -anptu | grep keepalived
journalctl -u keepalived -f
ip a s

通过查看IP信息，如果在eth0网卡上绑定了虚拟IP：192.168.1.88，说明 keepalived 工作正常。（但理论上，没完成k8s集群部署的情况下，keepalivec是无法分配VIP的）

3.2 部署Etcd数据库集群

Etcd 是一个分布式键值存储系统，Kubernetes使用Etcd数据库进行数据存储，kubeadm搭建默认情况下只启动一个Etcd Pod，存在单点故障，生产环境强烈不建议，所以这里使用3台服务器组建集群，可容忍1台机器故障（当然也可使用5台组建集群，可容忍2台机器故障）

|----------|--------------|
| 节点名称 | IP |
| etcd-1 | 192.168.1.81 |
| etcd-2 | 192.168.1.82 |
| etcd-3 | 192.168.1.83 |

**注意：**为了节省机器，这里与K8s节点机器复用。也可以独立于k8s集群之外部署，只要apiserver能连接到就行。

3.2.1 准备cfssl工具生成Etcd 证书（k8s-master1操作）

• cfssl 是一个开源的证书管理工具，使用json文件生成证书，相比openssl更方便使用（任意一台操作，这里用 k8s-master节点）

wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64

chmod +x cfssl_linux-amd64 cfssljson_linux-amd64 cfssl-certinfo_linux-amd64

mv cfssl_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl
mv cfssljson_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssljson
mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/bin/cfssl-certinfo

• 自签证书颁发机构（CA）

# 创建工作目录
mkdir -p ~/etcd_tls
cd ~/etcd_tls

# 在/etcd_tls目录下，创建自签CA证书
cat > ca-config.json << EOF      //根证书的配置文件
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "www": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF

cat > ca-csr.json << EOF     //根证书的请求文件
{
    "CN": "etcd CA",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing"
        }
    ]
}
EOF

# 使用工具生成根证书
cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -

## 生成 ca.pem 和 ca-key.pem 文件
[root@k8s-master1-1-81 etcd_tls]# ls
ca-config.json  ca.csr  ca-csr.json  ca-key.pem  ca.pem

• 使用自签CA签发Etcd HTTPS证书

# 在/etcd_tls目录下，创建证书申请文件
cat > server-csr.json << EOF
{
    "CN": "etcd",
    "hosts": [
    "192.168.1.81",
    "192.168.1.82",
    "192.168.1.83"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "BeiJing"
        }
    ]
}
EOF

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

## 会生成server.pem和server-key.pem文件
[root@k8s-master1-1-81 etcd_tls]# ls
ca-config.json  ca-csr.json  ca.pem      server-csr.json  server.pem
ca.csr          ca-key.pem   server.csr  server-key.pem

注：上述文件【hosts字段】中IP为所有etcd节点的集群内部通信IP，一个都不能少！为了方便后期扩容可以多写几个预留的IP。

3.2.2****准备二进制部署Etcd

• Github下载地址：https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.4.9/etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
• Github下载地址：https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/release-1.26/CHANGELOG/CHANGELOG-1.26.md#changelog-since-v1250

注意： 为简化操作，将k8s-master1生成的所有文件拷贝到另外2个节点

• 创建工作目录并解压二进制包（ etcd,etcdctl ---> /opt/etcd/bin ）

[root@k8s-master1 ~]# mkdir /opt/etcd/{bin,cfg,ssl} -p      //创建工作目录

[root@k8s-master1 ~]# tar zxvf etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz     //解压二进制包
[root@k8s-master1 ~]# ls etcd-v3.4.9-linux-amd64
Documentation  etcd  etcdctl  README-etcdctl.md  README.md  READMEv2-etcdctl.md

# 将etcd的控制工具etcdctl拷贝到创建的 /opt/etcd/bin/ 工作目录下
[root@k8s-master1 ~]# mv etcd-v3.4.9-linux-amd64/{etcd,etcdctl} /opt/etcd/bin/

• 创建etcd配置文件（ etcd.conf ---> /opt/etcd/cfg ）

[root@k8s-master1 ~]# cat > /opt/etcd/cfg/etcd.conf << EOF
#[Member]
ETCD_NAME="etcd-1"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.1.81:2380"     //集群内部之间通信
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.1.81:2379"   //集群外部通信

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.1.81:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.1.81:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://192.168.1.81:2380,etcd-2=https://192.168.1.82:2380,etcd-3=https://192.168.1.83:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
EOF

ETCD_NAME：节点名称，集群中唯一
ETCD_DATA_DIR：数据目录
ETCD_LISTEN_PEER_URLS：集群通信监听地址
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS：客户端访问监听地址
ETCD_INITIAL_ADVERTISEPEERURLS：集群通告地址
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS：客户端通告地址
ETCD_INITIAL_CLUSTER：集群节点地址
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN：集群Token
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

3.2.3 拷贝生成证书

将自签CA签发Etcd HTTPS生成的证书拷贝到ssl路径（ca-key.pem、ca.pem 、server-key.pem、server.pem---> /opt/etcd/ssl）

[root@k8s-master1 ~]# cp ~/etcd_tls/ca*pem ~/etcd_tls/server*pem /opt/etcd/ssl/
[root@k8s-master1 ~]# ls /opt/etcd/ssl/
ca-key.pem  ca.pem  server-key.pem  server.pem

3.2.4 通过systemd管理etcd

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=/opt/etcd/cfg/etcd.conf
ExecStart=/opt/etcd/bin/etcd \
--cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem \        # 端口2379，对集群外部的一套证书提供HTTPS服务
--key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \
--trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem \
--peer-cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem \   # 端口2380，对集群内部的一套证书提供HTTPS服务
--peer-key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \
--peer-trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem \
--logger=zap
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

3.2.5 启动etcd服务，并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl enable etcd --now

提示：Job for etcd.service failed because a timeout was exceeded. See "systemctl status etcd.service" and "journalctl -xe" for details. 提示报错，可暂时忽略，关于etcd的问题。

3.2.6 将上面节点1所有生成的文件拷贝到节点2和节点3

## 包括/opt/etcd/bin目录下的：etcd、etcdctl
## 包括/opt/etcd/cfg目录下的：etcd.conf 
## 包括/opt/etcd/ssl目录下的：ca-key.pem、ca.pem  、server-key.pem、server.pem
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.1.82:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.1.82:/usr/lib/systemd/system/

scp -r /opt/etcd/ root@192.168.1.83:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.1.83:/usr/lib/systemd/system/

## 然后在节点2和节点3分别修改etcd.conf配置文件中的节点名称和当前服务器IP：
vi /opt/etcd/cfg/etcd.conf
#[Member]
ETCD_NAME="etcd-X"   # 修改此处，节点2改为etcd-2，节点3改为etcd-3
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.1.8X:2380"      # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.1.8X:2379"    # 修改此处为当前服务器IP

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.1.8X:2380"    # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.1.8X:2379"          # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://192.168.1.81:2380,etcd-2=https://192.168.1.82:2380,etcd-3=https://192.168.1.83:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"

补充：最后启动etcd并设置开机启动

systemctl daemon-reload systemctl enable etcd --now

3.2.7 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://192.168.1.81:2379,https://192.168.1.82:2379,https://192.168.1.83:2379" \
endpoint health --write-out=table
+---------------------------+--------+-------------+-------+
|         ENDPOINT          | HEALTH |    TOOK     | ERROR |
+---------------------------+--------+-------------+-------+
| https://192.168.1.81:2379 |   true | 18.112815ms |       |
| https://192.168.1.83:2379 |   true | 17.104352ms |       |
| https://192.168.1.82:2379 |   true | 22.267223ms |       |
+---------------------------+--------+-------------+-------+

补充：如果输出上面信息，就说明集群部署成功。 如果有问题第一步先看日志/var/log/message 或 journalctl -u etcd

四、 安装 Docker / kubeadm / kubelet（所有节点）

使用Docker作为容器引擎，也可以换成别的容器引擎，例如containerd

4.1 安装Docker

# 下载 docker 镜像源
wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo

# 安装 docker-ce
yum -y install docker-ce

# 开启 docker 开机自启
systemctl enable docker && systemctl start docker

# 查看docker版本
docker --version
Docker version 24.0.1, build 6802122

4.2 配置镜像下载加速器

cat > /etc/docker/daemon.json << EOF
{
  "registry-mirrors": ["https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"],
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"]
}
EOF
systemctl restart docker

# 查看docker信息
docker info

参考：配置Docker镜像加速器-阿里云开发者社区

4.3 安装cri-dockerd（CRI容器运行时）

Kubernetes v1.24 移除 docker-shim 的支持，而Docker Engine默认又不支持CRI标准，因此二者默认无法再直接集成。为此，Mirantis和Docker联合创建了cri-dockerd项目，用于为Docker Engine提供一个能够支持到CRI规范的桥梁，从而能够让Docker作为Kubernetes容器引擎。如图所示：

补充：containerd 是自带CRI，不需要 cri-docker 的支持，且 containerd 是集成在dockerd 中的；

wget https://github.com/Mirantis/cri-dockerd/releases/download/v0.3.1/cri-dockerd-0.3.1-3.el7.x86_64.rpm
rpm -ivh cri-dockerd-0.3.1-3.el7.x86_64.rpm

指定依赖镜像地址：

vi /usr/lib/systemd/system/cri-docker.service
ExecStart=/usr/bin/cri-dockerd --container-runtime-endpoint fd:// --pod-infra-container-image=registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.7

systemctl daemon-reload 
systemctl enable cri-docker && systemctl start cri-docker

4.4 添加阿里云YUM软件源

cat > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo << EOF
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF

4.5 安装kubeadm、kubelet 和 kubectl

由于版本更新频繁，这里指定版本号部署（注意，是所有节点安装）

yum install -y kubelet-1.26.0 kubeadm-1.26.0 kubectl-1.26.0
systemctl enable kubelet

五、部署 k8s 集群

安装目录：/etc/kubernetes/

组件配置文件目录：/etc/kubernetes/manifests/

5.1 初始化 Master1

在 k8s-master1 工作节点执行（192.168.1.81）

5.1.1 生成初始化配置文件

kubeadm config print init-defaults 生成初始配置YAML文件示例

cat > kubeadm-config.yaml << EOF
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
bootstrapTokens:
- groups:
  - system:bootstrappers:kubeadm:default-node-token
  token: 9037x2.tcaqnpaqkra9vsbw
  ttl: 24h0m0s
  usages:
  - signing
  - authentication
kind: InitConfiguration
localAPIEndpoint:
  advertiseAddress: 192.168.1.81
  bindPort: 6443
nodeRegistration:
  criSocket: /var/run/cri-dockerd.sock
  name: k8s-master1
  taints:
  - effect: NoSchedule
    key: node-role.kubernetes.io/master
---
apiServer:
  certSANs:     # 包含所有 Master/LB/VIP IP，为了方便后期扩容可以多写几个预留的IP。
  - k8s-master1
  - k8s-master2
  - 192.168.1.81
  - 192.168.1.82
  - 192.168.1.83
  - 192.168.1.88
  - 127.0.0.1
  extraArgs:
    authorization-mode: Node,RBAC
  timeoutForControlPlane: 4m0s
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
certificatesDir: /etc/kubernetes/pki
clusterName: kubernetes
controlPlaneEndpoint: 192.168.1.88:16443       # 负载均衡虚拟IP（VIP）和端口
controllerManager: {}
dns:
  type: CoreDNS
etcd:
  external:       # 使用外部etcd
    endpoints:
    - https://192.168.1.81:2379            # etcd集群3个节点
    - https://192.168.1.82:2379
    - https://192.168.1.83:2379
    caFile: /opt/etcd/ssl/ca.pem           # 连接etcd所需根证书
    certFile: /opt/etcd/ssl/server.pem     # 连接etcd所需域名证书
    keyFile: /opt/etcd/ssl/server-key.pem
imageRepository: registry.aliyuncs.com/google_containers  # 由于默认拉取镜像地址k8s.gcr.io国内无法访问，这里指定阿里云镜像仓库地址
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.26.0     # K8s版本，与上面安装的一致
networking:
  dnsDomain: cluster.local
  podSubnet: 10.244.0.0/16     # Pod网络，与下面部署的CNI网络组件yaml中保持一致
  serviceSubnet: 10.96.0.0/12  # 集群内部虚拟网络，Pod统一访问入口
scheduler: {}
EOF

5.1.2 使用配置文件引导

[root@k8s-master1 ~]# kubeadm init --config kubeadm-config.yaml    //等待拉取镜像
...
Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!

To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:

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

Alternatively, if you are the root user, you can run:

  export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf

You should now deploy a pod network to the cluster.
Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:
  https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/

You can now join any number of control-plane nodes by copying certificate authorities
and service account keys on each node and then running the following as root:

  kubeadm join 192.168.1.88:16443 --token 9037x2.tcaqnpaqkra9vsbw \
        --discovery-token-ca-cert-hash sha256:a888c8a2da8861bdaab009dfe8838ecd4812567b00fc8d3a050d220479c3c6db \
        --control-plane

Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:

kubeadm join 192.168.1.88:16443 --token 9037x2.tcaqnpaqkra9vsbw \
        --discovery-token-ca-cert-hash sha256:a888c8a2da8861bdaab009dfe8838ecd4812567b00fc8d3a050d220479c3c6db

• 初始化完成后，会有两个join的命令，带有 --control-plane 是用于加入组建多master集群的（k8s-master2），不带的是加入节点的。

• 拷贝kubectl使用的连接k8s认证文件到默认路径：

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

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get node
NAME          STATUS     ROLES           AGE     VERSION
k8s-master1   NotReady   control-plane   2m45s   v1.26.0

5.2 初始化 Master2

在 k8s-master2 工作节点执行（192.168.1.82）

1）将Master1节点生成的证书拷贝到Master2

[root@k8s-master1 ~]# ls /etc/kubernetes/pki/
apiserver.crt                 ca.crt              front-proxy-client.crt
apiserver.key                 ca.key              front-proxy-client.key
apiserver-kubelet-client.crt  front-proxy-ca.crt  sa.key
apiserver-kubelet-client.key  front-proxy-ca.key  sa.pub

[root@k8s-master1 ~]# scp -r /etc/kubernetes/pki/ 192.168.1.82:/etc/kubernetes/

2）复制加入master join命令在master2执行

• --cri-socket=unix:///var/run/cri-dockerd.sock

[root@k8s-master2 ~]# kubeadm join 192.168.1.88:16443 --token 9037x2.tcaqnpaqkra9vsbw \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:a888c8a2da8861bdaab009dfe8838ecd4812567b00fc8d3a050d220479c3c6db \
--control-plane --cri-socket=unix:///var/run/cri-dockerd.sock

3）拷贝kubectl 使用的连接k8s认证文件到默认路径

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

[root@k8s-master2 ~]# kubectl get node
NAME          STATUS     ROLES           AGE    VERSION
k8s-master1   NotReady   control-plane   12m    v1.26.0
k8s-master2   NotReady   control-plane   2m1s   v1.26.0

5.3 访问负载均衡器测试

找K8s集群中任意一个节点，使用curl查看K8s API版本测试，使用VIP访问：

curl -k https://192.168.1.88:16443/version
{
  "major": "1",
  "minor": "26",
  "gitVersion": "v1.26.0",
  "gitCommit": "b46a3f887ca979b1a5d14fd39cb1af43e7e5d12d",
  "gitTreeState": "clean",
  "buildDate": "2022-12-08T19:51:45Z",
  "goVersion": "go1.19.4",
  "compiler": "gc",
  "platform": "linux/amd64"
}

可以正确获取到K8s版本信息，说明负载均衡器搭建正常。该请求数据流程：curl -> vip(nginx) -> apiserver

通过查看Ngin-master（192.168.1.88）的Nginx日志也可以看到转发apiserver IP：

tail /var/log/nginx/k8s-access.log -f
192.168.1.81 192.168.1.81:6443 - [02/Apr/2021:19:17:57 +0800] 200 423
192.168.1.81 192.168.1.82:6443 - [02/Apr/2021:19:18:50 +0800] 200 423

5.4 加入Kubernetes Node

参考资料：kubeadm join | Kubernetes

在 k8s-Node 工作节点执行（192.168.1.83）

向集群添加新节点，将刚刚执行在 kubeadm init 输出中的 kubeadm join 命令，并手动添加：

kubeadm join 192.168.1.88:16443 --token 9037x2.tcaqnpaqkra9vsbw \
        --discovery-token-ca-cert-hash sha256:a888c8a2da8861bdaab009dfe8838ecd4812567b00fc8d3a050d220479c3c6db --cri-socket=unix:///var/run/cri-dockerd.sock

补充：后续其他节点也是这样加入

**注意：**默认token有效期为24小时，当过期之后，该token就不可用了。这时就需要重新创建token，可以直接使用命令快捷生成：

kubeadm token create --print-join-command

拷贝 kubectl 使用的连接k8s认证文件到默认路径（将 admin.conf 文件拷贝到所有节点的 $HOME/.kube/config，即可以在每个节点使用 kubectl get nodes查看集群）

[root@k8s-node1 ~]# mkdir -p $HOME/.kube
[root@k8s-master1 ~]# scp -r /etc/kubernetes/admin.conf root@192.168.1.83:$HOME/.kube/config
[root@k8s-node1 ~]# ls $HOME/.kube/config
/root/.kube/config

[root@k8s-node1 ~]# sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

# 查看集群节点信息
[root@k8s-node1 ~]# kubectl get nodes
NAME          STATUS     ROLES           AGE     VERSION
k8s-master1   NotReady   control-plane   26m     v1.26.0
k8s-master2   NotReady   control-plane   15m     v1.26.0
k8s-node1     NotReady   <none>          5m46s   v1.26.0

5.5 部署容器网络（CNI）（k8s-master1操作）

注意：由于网络插件还没有部署，还没有准备就绪 NotReady

参考资料：

• kubeadm init | Kubernetes

• Creating a cluster with kubeadm | Kubernetes

Calico是一个纯三层的数据中心网络方案，是目前Kubernetes主流的网络方案

# 下载 calico 相关yaml文件
wget https://docs.projectcalico.org/v3.23/manifests/calico.yaml

下载完后还需要修改里面定义Pod网络（CALICO_IPV4POOL_CIDR），与前面kubeadm init的 --pod-network-cidr指定的一样（例如：10.244.0.0/16 ）

- name: CALICO_IPV4POOL_CIDR
  value: "10.244.0.0/16"

修改完后文件后进行部署：

kubectl apply -f calico.yaml
kubectl get pods -n kube-system

等Calico Pod都Running，节点也会准备就绪：

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get node
NAME          STATUS   ROLES           AGE   VERSION
k8s-master1   Ready    control-plane   34m   v1.26.0
k8s-master2   Ready    control-plane   24m   v1.26.0
k8s-node1     Ready    <none>          14m   v1.26.0

参考资料：Creating a cluster with kubeadm | Kubernetes

补充：2台Master共用etcd，只需要在1台Master节点安装即可。

5.6 部署 Dashboard

Dashboard是官方提供的一个UI，可用于基本管理K8s资源。

下载地址：https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.7.0/aio/deploy/recommended.yaml

默认Dashboard只能集群内部访问，修改Service为NodePort类型，暴露到外部：

vi recommended.yaml
...
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  ports:
    - port: 443
      targetPort: 8443
      nodePort: 30001      # 添加 nodePort: 30001
  selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  type: NodePort      # 添加 nodePort
...
kubectl apply -f recommended.yaml

[root@k8s-master1 ~]# kubectl get pods -n kubernetes-dashboard
NAME                                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
dashboard-metrics-scraper-7bc864c59-qr4fm   1/1     Running   0          58s
kubernetes-dashboard-6c7ccbcf87-v952t       1/1     Running   0          58s

创建 service account 并绑定默认 cluster-admin 管理员集群角色：

# 创建用户
kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kubernetes-dashboard

# 用户授权
kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kubernetes-dashboard:dashboard-admin

# 获取用户Token
kubectl create token dashboard-admin -n kubernetes-dashboard

访问地址：https://NodeIP:30001，使用输出的 token 登录 Dashboard

六、 Nginx + Keepalived 高可用测试

通过测试关闭Nginx Master节点的Nginx、Keepalived，测试VIP是否漂移到备节点服务器。

在Nginx Master执行 pkill nginx、keepalived。

[root@k8s-master1 ~]# pkill nginx keepalived
[root@k8s-master1 ~]# ps -ef | grep nginx
[root@k8s-master2 ~]# ip a s | grep 192.168.1.88
    inet 192.168.1.88/24 scope global secondary eth0

在Nginx Master重新开启nginx、keepalived重新进行VIP绑定

[root@k8s-master1-1-81 ~]# systemctl start nginx
[root@k8s-master1-1-81 ~]# systemctl start keepalived
[root@k8s-master1-1-81 ~]# ip a s | grep 192.168.1.88
    inet 192.168.1.88/24 scope global secondary eth0

注意：因为K8S集群暂未搭建起来，所以高可用脚本检测失败，无法分配虚拟VIP，需要继续完成以下步骤才能实现高可用。

小结

本篇为**【Kubernetes CKS认证】**的开篇学习笔记，希望这篇笔记可以让您初步了解到 如何使用kubeadm部署1.26版本的高可用K8s集群，不妨跟着我的笔记步伐亲自实践一下吧！

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Tip：毕竟两个人的智慧大于一个人的智慧，如果你不理解本章节的内容或需要相关笔记、视频，可私信小安，请不要害羞和回避，可以向他人请教，花点时间直到你真正的理解。