kubeadm HA master(v1.11.0)集群搭建指南(离线包 + 自动化脚本 + ipvs + keepalived + calico)

0x00 文章楔子

本文旨在通过最简易的方式指导读者搭建HA kubernetes 1.11集群

通过部署脚本驱动kubeadm工具进行自动化部署,自动启动keepalived负载均衡,calico网络插件,并且开启kube-proxy的IPVS模式。

本文中的自动化部署脚本可以在Lentil1016/kubeadm-ha找到,欢迎Star/Fork/提issue和PR。

在我的环境上进行示例自动化部署的录像可以在该链接查看

0x01 Kubernetes集群搭建

集群结构摘要

集群结构摘要

Master是集群的管理者,负责监控应用运行状态,维护应用运行,如发布工作任务、重启应用、部署升级应用等

Worker(节点),也被称为Minion,即从属主机,是Kubernetes集群中的一台工作机器。每一个节点都包含了Pod运行所需的必要服务,例如docker/kubelet/kube-proxy。

Kubernetes集群的基本部署步骤:

  1. 所有节点安装docker
  2. harbor节点安装harbor
  3. 所有master和minion节点安装kubelet kubeadm kubectl
  4. 初始化master节点,并启动Calico容器
  5. 将worker节点join到集群中

各个机器的主机信息以及IP分布如下:

  • Distribute: CentOS 7
  • Docker: 17.03.2-ce
  • Kernel: 4.4.152-1.el7.elrepo.x86_64
  • Kubernetes: 1.11.0
  • NetPlugin: Calico
  • Proxy-Mode: IPVS
  • Master-Mode: HA Master
  • DNS: CoreDNS
Host Name Role IP
harbor image registry 10.130.38.80
centos-7-x86-64-29-80 master-1 10.130.29.80
centos-7-x86-64-29-81 master-2 10.130.29.81
centos-7-x86-64-29-82 master-3 10.130.29.82
Virtual IP 10.130.29.83
node1 worker 10.130.38.105
node2 worker 10.130.38.106
node3 worker 10.130.38.107

进行系统配置

在所有机器上执行下面的脚本,配置注记:

  • 关闭防火墙、selinux
  • 关闭系统的Swap,Kubernetes 1.8开始要求。
  • 关闭linux swap空间的swappiness
  • 配置L2网桥在转发包时会被iptables的FORWARD规则所过滤,该配置被CNI插件需要,更多信息请参考Network Plugin Requirements
  • 开启IPVS
# 所有主机:基本系统配置

# 关闭Selinux/firewalld
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
sed -i "s/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g" /etc/selinux/config
 
# 关闭交换分区
swapoff -a
yes | cp /etc/fstab /etc/fstab_bak
cat /etc/fstab_bak |grep -v swap > /etc/fstab
 
# 设置网桥包经IPTables,core文件生成路径
echo """
vm.swappiness = 0
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
""" > /etc/sysctl.conf
sysctl -p
 
# 同步时间
yum install -y ntpdate
ntpdate -u ntp.api.bz
 
# 安装内核组件
rpm -Uvh http://www.elrepo.org/elrepo-release-7.0-2.el7.elrepo.noarch.rpm ;yum --enablerepo=elrepo-kernel install kernel-ml-devel kernel-ml -y
 
# 检查默认内核版本高于4.18,否则请调整默认启动参数
grub2-editenv list
 
#重启以更换内核
reboot
 
# 确认内核版本
uname -a
 
# 确认内核高于4.1后,开启IPVS
cat > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules <<EOF
 
#!/bin/bash
ipvs_modules="ip_vs ip_vs_lc ip_vs_wlc ip_vs_rr ip_vs_wrr ip_vs_lblc ip_vs_lblcr ip_vs_dh ip_vs_sh ip_vs_fo ip_vs_nq ip_vs_sed ip_vs_ftp nf_conntrack_ipv4"
for kernel_module in \${ipvs_modules}; do
 /sbin/modinfo -F filename \${kernel_module} > /dev/null 2>&1
 if [ $? -eq 0 ]; then
 /sbin/modprobe \${kernel_module}
 fi
done
EOF
chmod 755 /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && lsmod | grep ip_vs

执行sysctl -p报错请参考centos7添加bridge-nf-call-ip6tables出现No such file or directory

Kubernetes要求集群中所有机器具有不同的Mac地址、产品uuid、Hostname。可以使用如下命令查看Mac和uuid

# 所有主机:检查UUID和Mac

cat /sys/class/dmi/id/product_uuid
ip link

安装配置Docker

Docker从1.13版本开始调整了默认的防火墙规则,禁用了iptables filter表中FOWARD链,这样会引起Kubernetes集群中跨Node的Pod无法通信,因此docker安装完成后,还需要手动修改iptables规则。

安装私有镜像库

如果不能翻墙,需要使用本文提供的私有镜像源,则还需要为docker做如下配置,将K8s官方镜像库的几个域名设置为insecure-registry,然后设置hosts使它们指向私有源。

# 所有主机:http私有源配置

# 为Docker配置一下私有源
mkdir -p /etc/docker
echo -e '{\n"insecure-registries":["k8s.gcr.io", "gcr.io", "quay.io"]\n}' > /etc/docker/daemon.json
systemctl restart docker
 
# 此处应当修改为harbor所在机器的IP
HARBOR_HOST="10.130.38.80"
# 设置Hosts
yes | cp /etc/hosts /etc/hosts_bak
cat /etc/hosts_bak|grep -vE '(gcr.io|harbor.io|quay.io)' > /etc/hosts
echo """
$HARBOR_HOST gcr.io harbor.io k8s.gcr.io quay.io """ >> /etc/hosts

下载链接:https://pan.baidu.com/s/17PV_VRYIbfmPz1qiiR_yGg 密码:newp,随后将该文件放置到harbor机器上,并在harbor主机上加载、启动该镜像

# harbor:启动私有镜像库

docker load -i /path/to/k8s-repo-1.11.0
docker run --restart=always -d -p 80:5000 --name repo harbor.io:1180/system/k8s-repo:v1.11.0

该镜像库中包含如下镜像,全部来源于官方镜像站。

镜像列表

安装配置kubernetes

基本安装

首先下载链接:https://pan.baidu.com/s/1tOIFgnexs25XWHxitLmmVQ 密码:lqth,并放置在k8s各个master和worker主机上

# master & worker:安装kubernetes

yum install -y socat keepalived ipvsadm
cd /path/to/downloaded/file
tar -xzvf k8s-v1.11.0-rpms.tgz
cd k8s-v1.11.0
rpm -ivh *
systemctl enable kubelet
kubeadm version -o short

配置免密码登陆

# master-1:生成ssh密钥对

ssh-keygen
# 三次回车后,密钥生成完成
cat ~/.ssh/id_rsa.pub
# 得到该机器的公钥如下图

将该公钥复制,并分别登陆到master-1 master-2 master-3的root用户,将它令起一行粘贴到 ~/.ssh/authorized_keys 文件中,包括master-1自己

复制完成后,从master-1上分别登陆master-1 master-2 master-3测试是否可以免密码登陆(请不要跳过这一步),可以的话便可以继续执行下一步

部署HA Master

HA Master的部署过程已经自动化,请在master-1上执行如下命令,并注意修改IP和Hostname

# 部署HA master

cd ~/
 
# 创建集群信息文件
echo """
CP0_IP=10.130.29.80
CP0_HOSTNAME=centos-7-x86-64-29-80
CP1_IP=10.130.29.81
CP1_HOSTNAME=centos-7-x86-64-29-81
CP2_IP=10.130.29.82
CP2_HOSTNAME=centos-7-x86-64-29-82
VIP=10.130.29.83
NET_IF=eth0
CIDR=172.168.0.0/16
""" > ./cluster-info
 
bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Lentil1016/kubeadm-ha/1.11.0/kubeha-gen.sh)"
# 该步骤将可能持续2到10分钟,在该脚本进行安装部署前,将有一次对安装信息进行检查确认的机会

可以在该链接查看我在自己的环境上安装全过程的录像,安装结束后会打印出如下的信息,最后一行为加入集群的命令,其中加入集群的IP已经被更换为了高可用的VIP。

加入work node

现在可以将各节点入编到集群中。join command是由kubeadm动态生成的,其基本形式如下

# worker:将worker编入集群
kubeadm join --token fae76b.88ae6b2ad052b67f 10.130.29.83:6443 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:9ed673962fd437dc556ccab07d02d718da01cf5db1b6eeaf443ecadd891a73e8

其中包含了节点入编集群所需要携带的验证token,以防止外部恶意的节点进入集群。每个token自生成起24小时后过期。届时如果需要加入新的节点,则需要重新生成新的join token,请使用下面的命令生成,注意改写IP:

# master-1:生成指向VIP的Join Command
kubeadm token create --print-join-command|sed 's/${LOCAL_IP}/${VIP}/g'

随后到worker节点执行刚刚生成的join command即可将该节点编入集群。

至此,HA master Kubernetes 集群搭建完毕


Lentil Sun
Channelsoft Software Engineer
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Site: https://lentil1016.cn
Github: https://github.com/Lentil1016

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评论 26

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  1. #7

    楼主能出个基于 ubuntu 18.04 的版本就造福大众了

    译风1个月前 (09-21)回复
    • 你好,楼主没有Debian系的系统,所以没(lan)办(de)法(qu)维护k8s的deb私有源,如果你能想办法装好kubeadm/docker的话,本文中”安装私有镜像库”章节,以及从“配置免密码登陆”开始的后续章节理应可以在ubuntu上通用,感谢阅读。

      lentil10161个月前 (09-21)回复
      • 楼主,能提供基于这个 k8s HA 方案的 Harbor 搭建方案吗?(如何搭建,拉取官方镜像)

        译风1个月前 (09-21)回复
        • harbor建议使用https://github.com/goharbor/harbor中提供的离线包安装,下载到一台有docker和docker-compose的主机之后解压直接运行install.sh就可以运行了,至于harbor的端口修改在百度上都搜得到。由于harbor只支持{hostname}/{project}/{image}:{tag},所以k8s.gcr.io/pause:3.1一类的镜像放不进去。我们内网里出于无奈只能用docker的registry:2镜像占80端口存放k8s组件的镜像,把harbor规划到了1180端口存其他的镜像,不太优雅,所以没有写。

          lentil10161个月前 (09-21)回复
          • 楼主,您百度网盘中的 k8s 这个包如何从 docker registry:2 生成导出?

            译风1个月前 (09-21)回复
          • 楼主网盘里的 包文件 ,如果组件升级了,如何更新并重新部署到本地 的 Harbor

            译风1个月前 (09-21)回复
            • 这些内容够再开一篇博客了,所以我没法在这里说,可以给你说下大概的思路。docker hub上的registry:2是固定会把存储镜像的目录挂为docker volume的,那样修改是没办法commit的。所以我是用registry的二进制定制了一个镜像,然后直接把镜像存进去之后commit成仓库镜像,以后这个仓库镜像就是一个版本快照,跟着集群的yaml版本一起走,至于更新是每次大版本更新整体迭代一次,当然我是这个做法,但其实并不一定要这样做,看你的应用规模多大了。

              lentil10161个月前 (09-21)回复
  2. #6

    学习中,去到 Harbor 这里停住了,不会搭建和拉取,有详细方案说明?

    译风1个月前 (09-21)回复
  3. #5

    我看了脚本,第188行:
    cp -f /etc/kubernetes/admin.conf ${HOME}/.kube/config
    这个admin.conf 是从哪里来的 ?脚本里并没有生成啊

    颠蚊4周前 (09-23)回复
    • 糊涂了。adm init 产生的。

      颠蚊4周前 (09-23)回复
  4. #4

    是否有人测试过,把文中的1.11.0改成1.11.1 版本 ?api 起了一下,然后又死了,重启了Pod , 但是宿主机却没有了6443 端口。 etcd 也是起不来端口 。 容器没啥日志。。。

    颠蚊4周前 (09-23)回复
    • 你好,如果你是连代理直接去取墙外的镜像是没问题的,如果用的是我的镜像,我只打包了1.11.0的包,不可以改。“安装私有镜像库”一节最后有列出我提供的镜像的列表

      lentil10164周前 (09-25)回复
  5. #3

    楼主, 一直不明白这段的后半段内容: 『docker run –restart=always -d -p 80:5000 –name repo harbor.io:1180/system/k8s-repo:v1.11.0』 尤其是 :『–name repo harbor.io:1180/system/k8s-repo:v1.11.0』 这里是何意义 /system/k8s-repo:v1.11.0 是什么? 我执行这句报错:
    “docker run” requires at least 1 argument.
    See ‘docker run –help’.

    译风4周前 (09-25)回复
    • 那个one argument的错误通常是因为少了最后面的镜像名造成的,比如执行docker run --restart=always -d -p 80:5000 --name repo就会报那个错误。但是你粘贴的命令我原样执行,并没有报错误,你可以再检查一下。。。
      至于harbor.io:1180/system/k8s-repo:v1.11.0是我按自己仓库的分类起的镜像名字,对别人来说就只是个镜像名字而已,没什么别的意义。

      lentil10164周前 (09-26)回复
  6. #2

    初始化进程停在: ” ingress.extensions/dashboard created “, 过去一个多小时了,有什么初始化日志可以查看吗?

    bzlook4周前 (09-26)回复
    • 走到这一步集群已经建完了,脚本里在等待所有的容器进入Running状态,然后打印最后的日志。你可以Ctrl + c结束脚本,然后kubectl get pods -n kube-systemkubectl get nodes看看是哪个容器有问题没启动起来

      lentil10164周前 (09-26)回复
      • 感谢,是heapster-v1.5, 报错 imagepullbackoff.

        bzlook4周前 (09-26)回复
        • 好的,我检查了一下我的heapster.yaml,是我传错了编排文件的版本,刚刚更新了一下,现在再执行初始化应该不会有这个问题了。

          lentil10164周前 (09-26)回复
          • 是的,看pod日志发现了,我直接改了YAML重新apply就行了。谢谢。

            bzlook4周前 (09-26)回复
        • 你也可以执行kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/Lentil1016/kubeadm-ha/1.11.0/plugin/heapster.yaml覆盖掉我之前错误的yaml产生的安装

          lentil10164周前 (09-26)回复
          • 谢谢

            bzlook4周前 (09-26)回复
      • 我也是走到这一步,等了一个多小时,出现情况如下:
        # kubectl get pod –all-namespaces
        The connection to the server localhost:8080 was refused – did you specify the right host or port?
        # kubectl get node
        The connection to the server localhost:8080 was refused – did you specify the right host or port?
        该如何解决?

        译风3周前 (09-30)回复
        • 你不可能到了这一步,你的KubeConfig文件都还没有,可能集群都没建起来,更不可能到打出ingress.extensions/dashboard created日至的那一行。我都已经把正常的日志输出的演示给你了,你需要找第一处出现异常的地方,不然没人能帮你的。

          lentil10163周前 (09-30)回复
  7. #1

    dashboard监控页面如何登陆呢?

    肉啃肉4周前 (09-27)回复