kubeadm安装高可用k8s集群

电脑内存最好32G以上。

1 高可用集群规划图

2 主机规划

3 环境搭建

3.1 前言

• 本次搭建的环境需要五台CentOS服务器（三主二从），然后在每台服务器中分别安装Docker、kubeadm和kubectl以及kubelet。

没有特殊说明，就是所有机器都需要执行。

3.2 环境初始化

3.2.1 检查操作系统的版本

• 检查操作系统的版本（要求操作系统的版本至少在7.5以上）：

cat /etc/redhat-release

3.2.2 关闭防火墙并禁止防火墙开机启动

• 关闭防火墙：

systemctl stop firewalld

• 禁止防火墙开机启动：

systemctl disable firewalld

3.2.3 设置主机名

• 设置主机名：

hostnamectl set-hostname

• 设置192.168.18.100的主机名：

hostnamectl set-hostname k8s-master01

• 设置192.168.18.101的主机名：

hostnamectl set-hostname k8s-master02

• 设置192.168.18.102的主机名：

hostnamectl set-hostname k8s-master03

• 设置192.168.18.103的主机名：

hostnamectl set-hostname k8s-node01

• 设置192.168.18.104的主机名：

hostnamectl set-hostname k8s-node02

3.2.4 主机名解析

• 为了方便后面集群节点间的直接调用，需要配置一下主机名解析，企业中推荐使用内部的DNS服务器。

cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.18.100 k8s-master01
192.168.18.101 k8s-master02
192.168.18.102 k8s-master03
192.168.18.103 k8s-node01
192.168.18.104 k8s-node02
192.168.18.110 k8s-master-lb # VIP（虚拟IP）用于LoadBalance，如果不是高可用集群，该IP可以是k8s-master01的IP
EOF

3.2.5 时间同步

• kubernetes要求集群中的节点时间必须精确一致，所以在每个节点上添加时间同步：

yum install ntpdate -y

ntpdate time.windows.com

3.2.6 关闭selinux

• 查看selinux是否开启：

getenforce

• 永久关闭selinux，需要重启：

sed -i ‘s/enforcing/disabled/‘ /etc/selinux/config

• 临时关闭selinux，重启之后，无效：

setenforce 0

3.2.7 关闭swap分区

• 永久关闭swap分区，需要重启：

sed -ri ‘s/.swap./#&/‘ /etc/fstab

• 临时关闭swap分区，重启之后，无效：：

swapoff -a

3.2.8 将桥接的IPv4流量传递到iptables的链

• 在每个节点上将桥接的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
net.ipv4.ip_forward = 1
vm.swappiness = 0
EOF

加载br_netfilter模块
modprobe br_netfilter

查看是否加载
lsmod | grep br_netfilter

生效
sysctl —system

3.2.9 开启ipvs

• 在kubernetes中service有两种代理模型，一种是基于iptables，另一种是基于ipvs的。ipvs的性能要高于iptables的，但是如果要使用它，需要手动载入ipvs模块。
• 在每个节点安装ipset和ipvsadm：

yum -y install ipset ipvsadm

• 在所有节点执行如下脚本：

cat > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules <#!/bin/bash
modprobe — ip_vs
modprobe — ip_vs_rr
modprobe — ip_vs_wrr
modprobe — ip_vs_sh
modprobe — nf_conntrack_ipv4
EOF

• 授权、运行、检查是否加载：

chmod 755 /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4

• 检查是否加载：

lsmod | grep -e ipvs -e nf_conntrack_ipv4

3.2.10 所有节点配置limit

• 临时生效：

ulimit -SHn 65536

• 永久生效：

vim /etc/security/limits.conf

末尾追加如下的内容
soft nofile 65536
hard nofile 65536
soft nproc 4096
hard nproc 4096
soft memlock unlimited
soft memlock unlimited

3.2.11 在k8s-master01节点设置免密钥登录到其他节点

• 在k8s-master01节点生成配置文件和整数，并传输到其他节点上。

遇到输入，直接Enter即可
ssh-keygen -t rsa

for i in k8s-master01 k8s-master02 k8s-master03 k8s-node01 k8s-node02;do ssh-copy-id -i .ssh/id_rsa.pub $i;done

3.2.12 所有节点升级系统并重启

• 所有节点升级系统并重启，此处没有升级内核：

yum -y —exclude=kernel* update && reboot

3.3 内核配置

3.3.1 查看默认的内核

• 查看默认的内核：

uname -r

3.3.2 升级内核配置

• CentOS7需要升级内核到4.18+。
• 在 CentOS 7 上启用 ELRepo 仓库：

rpm —import https://www.elrepo.org/RPM-GPG-KEY-elrepo.org

rpm -Uvh http://www.elrepo.org/elrepo-release-7.0-2.el7.elrepo.noarch.rpm

• 仓库启用后，你可以使用下面的命令列出可用的内核相关包：

yum —disablerepo=”*” —enablerepo=”elrepo-kernel” list available

• 安装最新的主线稳定内核：

yum -y —enablerepo=elrepo-kernel install kernel-ml

• 设置 GRUB 默认的内核版本：

vim /etc/default/grub

修改部分， GRUB 初始化页面的第一个内核将作为默认内核
GRUB_DEFAULT=0

重新创建内核配置
grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

• 重启机器应用最新内核：

reboot

• 查看最新内核版本：

uname -sr

3.4 每个节点安装Docker、kubeadm、kubelete和kubectl

3.4.1 安装Docker

• 安装Docker：

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

yum -y install docker-ce-20.10.2

systemctl enable docker && systemctl start docker

docker version

• 设置Docker镜像加速器：

sudo mkdir -p /etc/docker

sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-‘EOF’
{
“exec-opts”: [“native.cgroupdriver=systemd”],
“registry-mirrors”: [“https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com“],
“live-restore”: true,
“log-driver”:”json-file”,
“log-opts”: {“max-size”:”500m”, “max-file”:”3”}
}
EOF

sudo systemctl daemon-reload

sudo systemctl restart docker

3.4.2 添加阿里云的YUM软件源

• 由于kubernetes的镜像源在国外，非常慢，这里切换成国内的阿里云镜像源：

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

3.4.3 安装kubeadm、kubelet和kubectl

• 查看kubeadm的版本：

yum list kubeadm.x86_64 —showduplicates | sort -r

• 由于版本更新频繁，这里指定版本号部署：

yum install -y kubelet-1.20.2 kubeadm-1.20.2 kubectl-1.20.2

• 为了实现Docker使用的cgroup drvier和kubelet使用的cgroup drver一致，建议修改”/etc/sysconfig/kubelet”文件的内容：

vim /etc/sysconfig/kubelet

修改
KUBELET_EXTRA_ARGS=”—cgroup-driver=systemd”
KUBE_PROXY_MODE=”ipvs”

• 所有的节点设置为开机自启动即可，由于没有生成配置文件，集群初始化后会自动启动：

systemctl enable kubelet

3.5 高可用组件安装

注意：如果不是高可用集群，haproxy和keepalived无需安装。

• k8s-master01、k8s-master02、k8s-master03节点通过yum安装HAProxy和keepAlived。

yum -y install keepalived haproxy

• k8s-master01、k8s-master02、k8s-master03节点配置HAProxy：

mkdir -pv /etc/haproxy

vim /etc/haproxy/haproxy.cfg

global
maxconn 2000
ulimit-n 16384
log 127.0.0.1 local0 err
stats timeout 30s

defaults
log global
mode http
option httplog
timeout connect 5000
timeout client 50000
timeout server 50000
timeout http-request 15s
timeout http-keep-alive 15s

frontend monitor-in
bind :33305
mode http
option httplog
monitor-uri /monitor

listen stats
bind :8006
mode http
stats enable
stats hide-version
stats uri /stats
stats refresh 30s
stats realm Haproxy\ Statistics
stats auth admin:admin

frontend k8s-master
bind 0.0.0.0:16443
bind 127.0.0.1:16443
mode tcp
option tcplog
tcp-request inspect-delay 5s
default_backend k8s-master

backend k8s-master
mode tcp
option tcplog
option tcp-check
balance roundrobin
default-server inter 10s downinter 5s rise 2 fall 2 slowstart 60s maxconn 250 maxqueue 256 weight 100
# 下面的配置根据实际情况修改
server k8s-master01 192.168.18.100:6443 check
server k8s-master02 192.168.18.101:6443 check
server k8s-master03 192.168.18.102:6443 check

• k8s-master01配置Keepalived：

vim /etc/keepalived/keepalived.conf

! Configuration File for keepalived
global_defs {
## 标识本节点的字条串，通常为 hostname
router_id k8s-master01
script_user root
enable_script_security
}
## 检测脚本
## keepalived 会定时执行脚本并对脚本执行的结果进行分析，动态调整 vrrp_instance 的优先级。如果脚本执行结果为 0，并且 weight 配置的值大于 0，则优先级相应的增加。如果脚本执行结果非 0，并且 weight配置的值小于 0，则优先级相应的减少。其他情况，维持原本配置的优先级，即配置文件中 priority 对应的值。
vrrp_script chk_apiserver {
script “/etc/keepalived/check_apiserver.sh”
# 每2秒检查一次
interval 2
# 一旦脚本执行成功，权重减少5
weight -5
fall 3
rise 2
}
## 定义虚拟路由，VI_1 为虚拟路由的标示符，自己定义名称
vrrp_instance VI_1 {
## 主节点为 MASTER，对应的备份节点为 BACKUP
state MASTER
## 绑定虚拟 IP 的网络接口，与本机 IP 地址所在的网络接口相同
interface ens33
# 主机的IP地址
mcast_src_ip 192.168.18.100
# 虚拟路由id
virtual_router_id 100
## 节点优先级，值范围 0-254，MASTER 要比 BACKUP 高
priority 100
## 优先级高的设置 nopreempt 解决异常恢复后再次抢占的问题
nopreempt
## 组播信息发送间隔，所有节点设置必须一样，默认 1s
advert_int 2
## 设置验证信息，所有节点必须一致
authentication {
auth_type PASS
auth_pass K8SHA_KA_AUTH
}
## 虚拟 IP 池, 所有节点设置必须一样
virtual_ipaddress {
## 虚拟 ip，可以定义多个
192.168.18.110
}
track_script {
chk_apiserver
}
}

• k8s-master02配置Keepalived：

vim /etc/keepalived/keepalived.conf

! Configuration File for keepalived
global_defs {
router_id k8s-master02
script_user root
enable_script_security
}
vrrp_script chk_apiserver {
script “/etc/keepalived/check_apiserver.sh”
interval 2
weight -5
fall 3
rise 2
}
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
interface ens33
mcast_src_ip 192.168.18.101
virtual_router_id 101
priority 99
advert_int 2
authentication {
auth_type PASS
auth_pass K8SHA_KA_AUTH
}
virtual_ipaddress {
192.168.18.110
}
track_script {
chk_apiserver
}
}

• k8s-master02配置Keepalived：

vim /etc/keepalived/keepalived.conf

! Configuration File for keepalived
global_defs {
router_id k8s-master03
script_user root
enable_script_security
}

vrrp_script chk_apiserver {
script “/etc/keepalived/check_apiserver.sh”
interval 2
weight -5
fall 3
rise 2
}
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
interface ens33
mcast_src_ip 192.168.18.102
virtual_router_id 102
priority 98
advert_int 2
authentication {
auth_type PASS
auth_pass K8SHA_KA_AUTH
}
virtual_ipaddress {
192.168.18.110
}
track_script {
chk_apiserver
}
}

• 在k8s-master01、k8s-master02、k8s-master03上新建监控脚本，并设置权限：

vim /etc/keepalived/check_apiserver.sh

!/bin/bash

err=0
for k in $(seq 1 5)
do
check_code=$(pgrep kube-apiserver)
if [[ $check_code == “” ]]; then
err=$(expr $err + 1)
sleep 5
continue
else
err=0
break
fi
done

if [[ $err != “0” ]]; then
echo “systemctl stop keepalived”
/usr/bin/systemctl stop keepalived
exit 1
else
exit 0
fi

chmod +x /etc/keepalived/check_apiserver.sh

• 在k8s-master01、k8s-master02、k8s-master03上启动haproxy和keepalived：

systemctl daemon-reload

systemctl enable —now haproxy

systemctl enable —now keepalived

• 测试VIP（虚拟IP）：

ping 192.168.18.110 -c 4

3.6 部署k8s的Master节点

3.6.1 yaml配置文件的方式部署k8s的Master节点

• 在k8s-master01创建kubeadm-config.yaml，内容如下：

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: 192.168.18.100 # 本机IP
bindPort: 6443
nodeRegistration:
criSocket: /var/run/dockershim.sock
name: k8s-master01 # 本主机名
taints:
- effect: NoSchedule
key: node-role.kubernetes.io/master
—-
apiServer:
timeoutForControlPlane: 4m0s
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
certificatesDir: /etc/kubernetes/pki
clusterName: kubernetes
controlPlaneEndpoint: “192.168.18.110:16443” # 虚拟IP和haproxy端口
controllerManager: {}
dns:
type: CoreDNS
etcd:
local:
dataDir: /var/lib/etcd
imageRepository: registry.aliyuncs.com/google_containers # 镜像仓库源
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.20.2 # k8s版本
networking:
dnsDomain: cluster.local
podSubnet: “10.244.0.0/16”
serviceSubnet: “10.96.0.0/12”
scheduler: {}

—-
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
kind: KubeProxyConfiguration
featureGates:
SupportIPVSProxyMode: true
mode: ipvs

• 可以使用如下的命令更新kubeadm-config.yaml文件，需要将k8s设置到对应的版本：

kubeadm config migrate —old-config kubeadm-config.yaml —new-config “new.yaml”

• 将new.yaml文件复制到所有的master节点

scp new.yaml k8s-master02:/root/new.yaml

scp new.yaml k8s-master03:/root/new.yaml

• 所有的master节点提前下载镜像，可以节省初始化时间：

kubeadm config images pull —config /root/new.yaml

• k8s-master01节点初始化后，会在/etc/kubernetes目录下生成对应的证书和配置文件，之后其他的Master节点加入到k8s-master01节点即可。

kubeadm init —config /root/new.yaml —upload-certs

• 如果初始化失败，重置后再次初始化，命令如下：

kubeadm reset -f;ipvsadm —clear;rm -rf ~/.kube

• 初始化成功后，会产生token值，用于其他节点加入时使用，

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 the control-plane node running the following command on each as root:

kubeadm join 192.168.18.110:16443 —token abcdef.0123456789abcdef \
—discovery-token-ca-cert-hash sha256:505e373bae6123fc3e27e778c5fedbccbf0f91a51efdcc11b32c4573605b8e71 \
—control-plane —certificate-key 70aef5f76111a5824085c644b3f34cf830efad00c1b16b878701166bf069664e

Please note that the certificate-key gives access to cluster sensitive data, keep it secret!
As a safeguard, uploaded-certs will be deleted in two hours; If necessary, you can use
“kubeadm init phase upload-certs —upload-certs” to reload certs afterward.

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

kubeadm join 192.168.18.110:16443 —token abcdef.0123456789abcdef \
—discovery-token-ca-cert-hash sha256:505e373bae6123fc3e27e778c5fedbccbf0f91a51efdcc11b32c4573605b8e71

• k8s-master01节点配置环境变量，用于访问kubernetes集群：
  • 如果是root用户：

cat > /root/.bashrc <export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf
EOF
source ~/.bash_profile

• 如果是普通用户：

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

• k8s-master01中查看节点的状态：

kubectl get nodes

• 采用初始化安装方式，所有的系统组件均以容器的方式运行并且在kube-system命名空间内，此时可以在k8s-master01节点查看Pod的状态：

kubectl get pod -n kube-system -o wide

3.6.2 命令行的方式部署k8s的Master节点

• 在k8s-master01、k8s-master02以及k8s-master03节点输入如下的命令：

kubeadm config images pull —kubernetes-version=v1.20.2 —image-repository=registry.aliyuncs.com/google_containers

• 在k8s-master01节点输入如下的命令：

kubeadm init \
—apiserver-advertise-address=192.168.18.100 \
—image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
—control-plane-endpoint=192.168.18.110:16443 \
—kubernetes-version v1.20.2 \
—service-cidr=10.96.0.0/12 \
—pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
—upload-certs

3.7 高可用Master

• 将k8s-master02节点加入到集群中：

kubeadm join 192.168.18.110:16443 —token abcdef.0123456789abcdef \
—discovery-token-ca-cert-hash sha256:505e373bae6123fc3e27e778c5fedbccbf0f91a51efdcc11b32c4573605b8e71 \
—control-plane —certificate-key 70aef5f76111a5824085c644b3f34cf830efad00c1b16b878701166bf069664e

防止不能在此节点中不能使用kubectl命令
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

• 将k8s-master03节点加入到集群中：

kubeadm join 192.168.18.110:16443 —token abcdef.0123456789abcdef \
—discovery-token-ca-cert-hash sha256:505e373bae6123fc3e27e778c5fedbccbf0f91a51efdcc11b32c4573605b8e71 \
—control-plane —certificate-key 70aef5f76111a5824085c644b3f34cf830efad00c1b16b878701166bf069664e

防止不能在此节点中不能使用kubectl命令
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

• 如果token过期了，需要生成新的token（在k8s-master01节点）：

kubeadm token create —print-join-command

• Master节点如果要加入到集群中，需要生成—certificate-key（在k8s-master01节点）：

kubeadm init phase upload-certs —upload-certs

• 然后将其他Master节点加入到集群中：

需要做对应的修改
kubeadm join 192.168.18.110:16443 —token abcdef.0123456789abcdef \
—discovery-token-ca-cert-hash sha256:505e373bae6123fc3e27e778c5fedbccbf0f91a51efdcc11b32c4573605b8e71 \
—control-plane —certificate-key 70aef5f76111a5824085c644b3f34cf830efad00c1b16b878701166bf069664e

3.8 Node 节点的配置

• 将k8s-node1加入到集群中：

kubeadm join 192.168.18.110:16443 —token abcdef.0123456789abcdef \
—discovery-token-ca-cert-hash sha256:505e373bae6123fc3e27e778c5fedbccbf0f91a51efdcc11b32c4573605b8e71

• 将k8s-node2加入到集群中：

kubeadm join 192.168.18.110:16443 —token abcdef.0123456789abcdef \
—discovery-token-ca-cert-hash sha256:505e373bae6123fc3e27e778c5fedbccbf0f91a51efdcc11b32c4573605b8e71

3.9 部署CNI网络插件

• 根据提示，在Master节点上使用kubectl工具查看节点状态：

kubectl get node

• kubernetes支持多种网络插件，比如flannel、calico、canal等，任选一种即可，本次选择flannel。
• 在所有Master节点上获取flannel配置文件(可能会失败，如果失败，请下载到本地，然后安装，如果网速不行，请点这里📎kube-flannel.yml，当然，你也可以安装calico，请点这里📎calico.yaml，推荐安装calico)：

wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

• 在所有Master节点使用配置文件启动flannel：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

• 在所有Master节点查看部署CNI网络插件进度：

kubectl get pods -n kube-system

• 在所有Master节点再次使用kubectl工具查看节点状态：

kubectl get nodes

• 在所有Master节点查看集群健康状况：

kubectl get cs

• 发现集群不健康，那么需要注释掉etc/kubernetes/manifests下的kube-controller-manager.yaml和kube-scheduler.yaml的—port=0：

vim /etc/kubernetes/manifests/kube-controller-manager.yaml

spec:
containers:
- command:
- kube-controller-manager
- —allocate-node-cidrs=true
- —authentication-kubeconfig=/etc/kubernetes/controller-manager.conf
- —authorization-kubeconfig=/etc/kubernetes/controller-manager.conf
- —bind-address=127.0.0.1
- —client-ca-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt
- —cluster-cidr=10.244.0.0/16
- —cluster-name=kubernetes
- —cluster-signing-cert-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt
- —cluster-signing-key-file=/etc/kubernetes/pki/ca.key
- —controllers=*,bootstrapsigner,tokencleaner
- —kubeconfig=/etc/kubernetes/controller-manager.conf
- —leader-elect=true
# 修改部分
# - —port=0
- —requestheader-client-ca-file=/etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.crt
- —root-ca-file=/etc/kubernetes/pki/ca.crt
- —service-account-private-key-file=/etc/kubernetes/pki/sa.key
- —service-cluster-ip-range=10.96.0.0/12
- —use-service-account-credentials=true

vim /etc/kubernetes/manifests/kube-scheduler.yaml

spec:
containers:
- command:
- kube-scheduler
- —authentication-kubeconfig=/etc/kubernetes/scheduler.conf
- —authorization-kubeconfig=/etc/kubernetes/scheduler.conf
- —bind-address=127.0.0.1
- —kubeconfig=/etc/kubernetes/scheduler.conf
- —leader-elect=true
# 修改部分
# - —port=0

• 在所有Master节点再次查看集群健康状况：

kubectl get cs