本文以 青云平台 作为演示。 k8s 的版本是 1.21.1 。 本文所使用到的资源都在这里附件.zip。 做实验，最好还是选择云服务器为企业型，基础型带宽实在太低了，本文使用的是基础型，感觉性能和网速等都不是很好。

第一章：前言

1.1 安装方式

• kubeadm：一个用于快速搭建 Kubernetes 集群的工具（可以用于生产环境）；但是，启动慢，集群恢复的速度慢。
• 二进制：核心组件是 Linux 服务（建议生产环境使用），启动快，集群恢复的速度快，维护方便。

本次使用二进制方式安装。

1.2 集群类型

• Kubernetes 集群大致分为两类：一主多从和多主多从。
  • 一主多从（单 master ）：一个 Master 节点和多台 Node 节点，搭建简单，但是有单机故障风险，适合用于测试环境。
  • 多主多从（高可用）：多台 Master 节点和多台 Node 节点，搭建麻烦，安全性高，适合用于生产环境。
• 单 master 的架构图：

• 高可用集群的架构图：

第二章：开通服务器

2.1 VPC 网络划分示意图

2.2 创建 VPC 网络

2.3 创建云服务器

2.3.1 创建 master 机器

• 创建三台 master 机器，下面只会给出一台机器的创建过程，依次类推即可。

• 根据上面的步骤，依次创建 k8s-master2、k8s-master3 机器，其配置如下： | 机器 | IP | 配置 | | —- | —- | —- | | k8s-master1 | 192.168.0.10 | 2核4G | | k8s-master2 | 192.168.0.11 | 2核4G | | k8s-master3 | 192.168.0.12 | 2核4G |

• 最终创建完的结果如下：

2.3.2 创建 node 机器

• 创建三台 node 机器，步骤参考《创建 master 机器》。
• k8s-node1、k8s-node2、k8s-node3 机器的配置如下： | 机器 | IP | 配置 | | —- | —- | —- | | k8s-node1 | 192.168.0.13 | 4核8G | | k8s-node2 | 192.168.0.14 | 4核8G | | k8s-node3 | 192.168.0.15 | 4核8G |

• 最终创建完的结果如下：

2.3.3 设置安全组的组内互信

2.3.4 添加 VPC 的端口转发规则

• 因为只有 VPC 有公网 IP 地址，所以为了能够远程连接 VPC 下的子网的云服务器，我们需要配置端口转发规则。

2.3.5 安全组开放 VPC 转发的端口

• 除此之外，还需要开放 http 的 80 端口以及 https 的 443 端口。

• 但是，因为 VPC 网络和云服务器都是使用的一个安全组，而安全组我有禁止 22 端口，那么一定会出现虽然我配置了 VPC 的端口转发规则，但是远程就是连接不上，怎么办？
  • ① 重新创建新的服务器，但是不配置安全组。
  • ② 重新创建新的服务器，选择新的安全组。
  • ③ 将安全组从云服务器上解绑（其实，使用的是默认的安全组）。
• 以上的两种方案都是可以的，我选择第三种方案（将安全组从云服务器上解绑）。

• 因为我是边操作边写的，如果选择方案一和二，那么我还需要重新做一遍，太麻烦了。^_^
• 生产环境中，建议 VPC 和云服务器的安全组分开比较好，方便管理。

2.4 xshell 连接

• xshell 连接到远程云服务器上。

• 依次配置即可。

第三章：升级内核

3.1 查看内核

• 默认的 Centos 7.9 的内核是 3.10 ，在大规模集群中不稳定，所以需要升级内核。

• 命令：

uname -sr

3.2 升级软件包，不升级内核

• 命令：

yum update -y --exclude=kernel*

3.3 在 CentOS 7.x 上启用 ELRepo 仓库

• 命令：

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

rpm -Uvh https://www.elrepo.org/elrepo-release-7.0-4.el7.elrepo.noarch.rpm

3.4 安装镜像加速

• 命令：

yum install -y yum-plugin-fastestmirror

3.5 列出可用的内核相关包（选做）

• 命令：

yum --disablerepo="*" --enablerepo="elrepo-kernel" list available

注意：

• kernel-lt： long term support：长期支持版。
• kernel-ml： mainline stable： 主线稳定版。

3.6 安装内核

• 命令：

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

我选择的是主线稳定版，你也可以选择长期支持版。

3.7 查看内核（选做）

• 命令：

uname -sr

仅仅安装了内核是没用的，因为此时还没启用最新的内核。

3.8 查看内核的位置（选做）

• 命令：

awk -F\' '$1=="menuentry " {print $2}' /etc/grub2.cfg

CentOS Linux 7 Rescue 6e7213ddfcb53de7a920d7c702595fc8 (5.17.1-1.el7.elrepo.x86_64) # 第0个
CentOS Linux (5.17.1-1.el7.elrepo.x86_64) 7 (Core)# 我们自己安装的在第1个
CentOS Linux (3.10.0-1160.el7.x86_64) 7 (Core)
CentOS Linux (0-rescue-cc2c86fe566741e6a2ff6d399c5d5daa) 7 (Core)

3.9 重新创建内核配置

• 命令：

grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

3.10 查看内核的位置（选做）

• 命令：

awk -F\' '$1=="menuentry " {print $2}' /etc/grub2.cfg

CentOS Linux (5.17.1-1.el7.elrepo.x86_64) 7 (Core)
CentOS Linux (3.10.0-1160.el7.x86_64) 7 (Core)
CentOS Linux (0-rescue-57dd577c800933a5a43274612b265d43) 7 (Core)
CentOS Linux (0-rescue-cc2c86fe566741e6a2ff6d399c5d5daa) 7 (Core)

3.11 修改使用默认内核

• 命令：

vi /etc/default/grub

GRUB_TIMEOUT=5
GRUB_DISTRIBUTOR="$(sed 's, release .*$,,g' /etc/system-release)"
GRUB_DEFAULT=0 # 修改此处，原来是 saved
GRUB_DISABLE_SUBMENU=true
GRUB_TERMINAL_OUTPUT="console"
GRUB_CMDLINE_LINUX="crashkernel=auto rd.lvm.lv=centos/root rd.lvm.lv=centos/swap rhgb quiet"
GRUB_DISABLE_RECOVERY="true"

# 重新整理下内核
grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

3.12 重启系统

• 命令：

reboot

3.13 查看内核（选做）

• 命令：

uname -sr

第四章：Kubernetes 高可用架构图

4.1 高可用

• 业务代码高可用（无状态，比如：用 Java 写的商城微服务，各个微服务都是无状态的），只需要负载均衡+多副本即可。
• 数据存储中间件的高可用（有状态），不同产品有不同的方式（如：MySQL 采取的是主从复制，日志同步；Redis 采取的是槽），不管方式怎么变，只需要做到数据分片、数据副本同步即可。
• Kubernetes 中除了 etcd 都是无状态应用。

4.2 Kubernetes 高可用架构图

第五章：证书

5.1 Kubernetes 中的证书体系

5.2 CFSSL 的介绍和安装

5.2.1 介绍

• CFSSL 是 CloudFlare 开源的一款 PKI/TLS 工具。 CFSSL 包含一个命令行工具和一个用于签名，验证并且捆绑 TLS 证书的 HTTP API 服务。 使用 Go 语言编写。
• Github 地址。

5.2.2 安装

• 如果 wget 命令没有，使用如下的命令安装：

yum -y install wget

• 去官网下载 cfssl-certinfo_linux-amd64 cfssljson_linux-amd64 cfssl_linux-amd64 这三个组件：

# 注意：只需要在一台机器下载即可
wget https://github.com/cloudflare/cfssl/releases/download/v1.5.0/cfssl-certinfo_1.5.0_linux_amd64
wget https://github.com/cloudflare/cfssl/releases/download/v1.5.0/cfssl_1.5.0_linux_amd64
wget https://github.com/cloudflare/cfssl/releases/download/v1.5.0/cfssljson_1.5.0_linux_amd64

• 授权执行权限：

chmod +x cfssl*

• 批量重命名：

for name in `ls cfssl*`; do mv $name ${name%_1.5.0_linux_amd64};  done

• 移动文件：

mv cfssl* /usr/bin

5.3 证书是如何产生的？

• 使用浏览器和服务器之间的传输来模拟证书是如何产生的？
• ① 如果浏览器和服务器之间采取的是明文传输，那么后果不堪设想。

• ② 如果采用一对密钥将至少保证单方的安全性。

• ③ 如果浏览器和服务器端都采取一对密钥，那么浏览器端和服务器端的数据传输将会非常安全，但是黑客不拦截请求和响应，直接做一个钓鱼网站。

需要注意的是，在 Kubernetes 中，私钥就是证书的 key ，公钥就是证书，当然也会存在 CA 机构的。

5.4 证书制作步骤

• 证书制作的步骤：
  • ① 证书颁发机构，如：CA 机构等。
  • ② 提交证书申请，根据申请 CA 机构颁发证书给我们。
• 同理，使用 cfssl 自签证书的步骤如下：
  • ① 自己的证书机构（初始化一个证书颁发机构）。
  • ② 使用之前的证书颁发机构，颁发证书给别人。

第六章：集群搭建

6.1 准备工作

6.1.1 升级内核

• 略（已完成）。

6.1.2 设置主机名

• 命令：

hostnamectl set-hostname <hostname>

• 由于，我在开通云服务器的时候，已经设置过了，此处就不再设置了。

6.1.3 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
192.168.0.10 k8s-master1
192.168.0.11 k8s-master2
192.168.0.12 k8s-master3
192.168.0.13 k8s-node1
192.168.0.14 k8s-node2
192.168.0.15 k8s-node3
192.168.0.250 k8s-master-lb # master 负载均衡器的 ip，这个使用 keepalive 配置
EOF

6.1.4 时间同步（可以不做）

因为云服务器默认就是时间同步的，所以可以不做此步骤。

• 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

6.1.5 关闭 selinux

• 命令：

# 查看 SELinux 是否开启
getenforce
# 永久关闭 SELinux ，需要重启：
sed -i 's#SELINUX=enforcing#SELINUX=disabled#g' /etc/sysconfig/selinux
sed -i 's#SELINUX=enforcing#SELINUX=disabled#g' /etc/selinux/config
# 关闭当前会话的 SELinux ，重启之后无效：
setenforce 0

6.1.6 关闭 swap 分区

• 命令：

# 关闭当前会话的 swap 
swapoff -a && sysctl -w vm.swappiness=0
# 永久关闭 swap ，需要重启
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab

6.1.7 修改 limit

• 命令：

ulimit -SHn 65535

vi /etc/security/limits.conf

# 末尾添加如下内容
* soft nofile 655360
* hard nofile 131072
* soft nproc 655350
* hard nproc 655350
* soft memlock unlimited
* hard memlock unlimited

6.1.8 配置 ssh 免密连接

• 命令：

ssh-keygen -t rsa

for i in k8s-master1 k8s-master2 k8s-master3 k8s-node1 k8s-node2 k8s-node3;do ssh-copy-id -i .ssh/id_rsa.pub $i;done

6.1.9 安装一些工具

• 命令：

yum -y install wget git jq psmisc net-tools yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2

6.1.10 安装 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。
• 命令：

# 安装ipvs工具,方便以后操作ipvs，ipset，conntrack等
yum install ipvsadm ipset sysstat conntrack libseccomp -y

# 所有节点配置ipvs模块,执行以下命令，在内核4.19+版本改为nf_conntrack， 4.18下改为nf_conntrack_ipv4
modprobe -- ip_vs
modprobe -- ip_vs_rr
modprobe -- ip_vs_wrr
modprobe -- ip_vs_sh
modprobe -- nf_conntrack

# 修改ipvs配置，加入以下内容
cat >> /etc/modules-load.d/ipvs.conf << EOF
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
ip_vs_sh
nf_conntrack
ip_tables
ip_set
xt_set
ipt_set
ipt_rpfilter
ipt_REJECT
ipip
EOF

# 执行命令
systemctl enable --now systemd-modules-load.service  #--now = enable+start

#检测是否加载
lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack

6.1.11 将桥接的 IPv4 流量传递到 iptables 的链

• 命令：

## 所有节点
cat <<EOF > /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
fs.may_detach_mounts = 1
vm.overcommit_memory=1
net.ipv4.conf.all.route_localnet = 1
vm.panic_on_oom=0
fs.inotify.max_user_watches=89100
fs.file-max=52706963
fs.nr_open=52706963
net.netfilter.nf_conntrack_max=2310720
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 600
net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 3
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl =15
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 36000
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_max_orphans = 327680
net.ipv4.tcp_orphan_retries = 3
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 16768
net.ipv4.ip_conntrack_max = 65536
net.ipv4.tcp_timestamps = 0
net.core.somaxconn = 16768
EOF

sysctl --system

6.1.2 重启机器

• 命令：

reboot

6.2 安装 Docker

• 卸载旧版本：

sudo yum remove docker \
                  docker-client \
                  docker-client-latest \
                  docker-common \
                  docker-latest \
                  docker-latest-logrotate \
                  docker-logrotate \
                  docker-engine

• yum 安装 gcc 相关：

yum -y install gcc

yum -y install gcc-c++

• 安装所需要的软件包：

yum -y install yum-utils

• 设置 stable 镜像仓库：

yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

• 更新 yum 软件包索引：

yum makecache fast

• 安装指定版本的 Docker（v20.10） ：

yum -y install docker-ce-3:20.10.8-3.el7.x86_64 docker-ce-cli-3:20.10.8-3.el7.x86_64 containerd.io

• 启动 Docker ：

# 启动 Docker 
systemctl start docker

# 开启自动启动
systemctl enable docker

• 阿里云镜像加速：

sudo mkdir -p /etc/docker

sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],    
  "registry-mirrors": [
    "https://du3ia00u.mirror.aliyuncs.com",
    "https://hub-mirror.c.163.com",
    "https://mirror.baidubce.com"
  ],
  "live-restore": true,
  "log-driver":"json-file",
  "log-opts": {"max-size":"500m", "max-file":"3"},
  "max-concurrent-downloads": 10,
  "max-concurrent-uploads": 5,
  "storage-driver": "overlay2"
}
EOF

sudo systemctl daemon-reload

sudo systemctl restart docker

6.3 etcd 高可用搭建

6.3.1 etcd 集群规划

• 小型 k8s 集群（50 个 node 节点）： | Provider | Type | vCPUs | Memory (GB) | Max concurrent IOPS | Disk bandwidth (MB/s) | | —- | —- | —- | —- | —- | —- | | AWS | m4.large | 2 | 8 | 3600 | 56.25 | | GCE | n1-standard-2 + 50GB PD SSD | 2 | 7.5 | 1500 | 25 |

• 中型 k8s 集群（250 个 node 节点）： | Provider | Type | vCPUs | Memory (GB) | Max concurrent IOPS | Disk bandwidth (MB/s) | | —- | —- | —- | —- | —- | —- | | AWS | m4.xlarge | 4 | 16 | 6000 | 93.75 | | GCE | n1-standard-4 + 150GB PD SSD | 4 | 15 | 4500 | 75 |

• 大型 k8s 集群（1000 个 node 节点）： | Provider | Type | vCPUs | Memory (GB) | Max concurrent IOPS | Disk bandwidth (MB/s) | | —- | —- | —- | —- | —- | —- | | AWS | m4.2xlarge | 8 | 32 | 8000 | 125 | | GCE | n1-standard-8 + 250GB PD SSD | 8 | 30 | 7500 | 125 |

• 超大型 k8s 集群（3000 个 node 节点）： | Provider | Type | vCPUs | Memory (GB) | Max concurrent IOPS | Disk bandwidth (MB/s) | | —- | —- | —- | —- | —- | —- | | AWS | m4.4xlarge | 16 | 64 | 16,000 | 250 | | GCE | n1-standard-16 + 500GB PD SSD | 16 | 60 | 15,000 | 250 |

6.3.2 下载和解压 etcd

• 给所有 master 节点，发送 etcd 包，以便部署 etcd 高可用：
• 下载 etcd （k8s-master1）:

wget https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.4.16/etcd-v3.4.16-linux-amd64.tar.gz

• 将 etcd 包复制到其他节点（k8s-master1）：

for i in k8s-master1 k8s-master2 k8s-master3;do scp etcd-* root@$i:/root/;done

• 解压 etcd 包到 /usr/local/bin（所有 master 节点）：

tar -zxvf etcd-v3.4.16-linux-amd64.tar.gz --strip-components=1 -C /usr/local/bin etcd-v3.4.16-linux-amd64/etcd{,ctl}

• 验证：

etcdctl

6.3.3 etcd 证书

• 创建目录（k8s-master1）：

mkdir -pv /etc/kubernetes/pki/etcd

• 创建 etcd 根配置（k8s-master1）：

sudo tee /etc/kubernetes/pki/etcd-ca-csr.json <<-'EOF'
{
  "CN": "etcd",
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "Beijing",
      "L": "Beijing",
      "O": "etcd",
      "OU": "etcd"
    }
  ],
  "ca": {
    "expiry": "87600h"
  }
}
EOF

• 生成 etcd 根 ca 证书（k8s-master1）：

cfssl gencert -initca \
/etc/kubernetes/pki/etcd-ca-csr.json | cfssljson -bare /etc/kubernetes/pki/etcd/ca -

• 创建 etcd-cluster 配置（k8s-master1）:

sudo tee /etc/kubernetes/pki/etcd-cluster-csr.json <<-'EOF'
{
    "CN": "etcd-cluster",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "hosts": [  
        "127.0.0.1",
        "k8s-master1",
        "k8s-master2",
        "k8s-master3",
        "192.168.0.10",
        "192.168.0.11",
        "192.168.0.12"
    ],
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "beijing",
            "O": "etcd",
            "ST": "beijing",
            "OU": "System"
        }
    ]
}
EOF

注意：hosts 中配置的是 etcd 所在机器的主机名和 IP 地址，表示只能在这些机器受信。

• 创建 ca-config.json 文件（k8s-master1）：

sudo tee /etc/kubernetes/pki/ca-config.json <<-'EOF'
{
    "signing": {
        "default": {
            "expiry": "87600h"
        },
        "profiles": {
            "server": {
                "expiry": "87600h",
                "usages": [
                    "signing",
                    "key encipherment",
                    "server auth"
                ]
            },
            "client": {
                "expiry": "87600h",
                "usages": [
                    "signing",
                    "key encipherment",
                    "client auth"
                ]
            },
            "peer": {
                "expiry": "87600h",
                "usages": [
                    "signing",
                    "key encipherment",
                    "server auth",
                    "client auth"
                ]
            },
            "kubernetes": {
                "expiry": "87600h",
                "usages": [
                    "signing",
                    "key encipherment",
                    "server auth",
                    "client auth"
                ]
            },
            "etcd": {
                "expiry": "87600h",
                "usages": [
                    "signing",
                    "key encipherment",
                    "server auth",
                    "client auth"
                ]
            }
        }
    }
}
EOF

• 签发 cluster 的 etcd 证书（k8s-master1）：

cfssl gencert \
   -ca=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.pem \
   -ca-key=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca-key.pem \
   -config=/etc/kubernetes/pki/ca-config.json \
   -profile=etcd \
   /etc/kubernetes/pki/etcd-cluster-csr.json | cfssljson -bare /etc/kubernetes/pki/etcd/etcd

• 给 k8s-master2 和 k8s-master3 创建目录：

mkdir -pv /etc/kubernetes/pki

• 将生成的 etcd 证书复制到其他 master 机器（k8s-master1）：

for i in k8s-master2 k8s-master3;do scp -r /etc/kubernetes/pki/etcd root@$i:/etc/kubernetes/pki;done

6.3.4 etcd 高可用安装

• 为了保证启动配置一致性，我们编写 etcd 配置文件，并将 etcd 做成 service 启动。
• 三台 master 机器创建 /etc/etcd 目录：

mkdir -pv /etc/etcd

• k8s-master1 的 etcd 配置文件：

sudo tee /etc/etcd/etcd.yaml <<-'EOF'
name: 'etcd-master1'  #每个机器可以写自己的域名,不能重复
data-dir: /var/lib/etcd
wal-dir: /var/lib/etcd/wal
snapshot-count: 5000
heartbeat-interval: 100
election-timeout: 1000
quota-backend-bytes: 0
listen-peer-urls: 'https://192.168.0.10:2380'  # 本机ip+2380端口，代表和集群通信
listen-client-urls: 'https://192.168.0.10:2379,http://127.0.0.1:2379' #改为自己的
max-snapshots: 3
max-wals: 5
cors:
initial-advertise-peer-urls: 'https://192.168.0.10:2380' #自己的ip
advertise-client-urls: 'https://192.168.0.10:2379'  #自己的ip
discovery:
discovery-fallback: 'proxy'
discovery-proxy:
discovery-srv:
initial-cluster: 'etcd-master1=https://192.168.0.10:2380,etcd-master2=https://192.168.0.11:2380,etcd-master3=https://192.168.0.12:2380' #这里不一样
initial-cluster-token: 'etcd-k8s-cluster'
initial-cluster-state: 'new'
strict-reconfig-check: false
enable-v2: true
enable-pprof: true
proxy: 'off'
proxy-failure-wait: 5000
proxy-refresh-interval: 30000
proxy-dial-timeout: 1000
proxy-write-timeout: 5000
proxy-read-timeout: 0
client-transport-security:
  cert-file: '/etc/kubernetes/pki/etcd/etcd.pem'
  key-file: '/etc/kubernetes/pki/etcd/etcd-key.pem'
  client-cert-auth: true
  trusted-ca-file: '/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.pem'
  auto-tls: true
peer-transport-security:
  cert-file: '/etc/kubernetes/pki/etcd/etcd.pem'
  key-file: '/etc/kubernetes/pki/etcd/etcd-key.pem'
  peer-client-cert-auth: true
  trusted-ca-file: '/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.pem'
  auto-tls: true
debug: false
log-package-levels:
log-outputs: [default]
force-new-cluster: false
EOF

• k8s-master2 的 etcd 配置文件：

sudo tee /etc/etcd/etcd.yaml <<-'EOF'
name: 'etcd-master2'  #每个机器可以写自己的域名,不能重复
data-dir: /var/lib/etcd
wal-dir: /var/lib/etcd/wal
snapshot-count: 5000
heartbeat-interval: 100
election-timeout: 1000
quota-backend-bytes: 0
listen-peer-urls: 'https://192.168.0.11:2380'  # 本机ip+2380端口，代表和集群通信
listen-client-urls: 'https://192.168.0.11:2379,http://127.0.0.1:2379' #改为自己的
max-snapshots: 3
max-wals: 5
cors:
initial-advertise-peer-urls: 'https://192.168.0.11:2380' #自己的ip
advertise-client-urls: 'https://192.168.0.11:2379'  #自己的ip
discovery:
discovery-fallback: 'proxy'
discovery-proxy:
discovery-srv:
initial-cluster: 'etcd-master1=https://192.168.0.10:2380,etcd-master2=https://192.168.0.11:2380,etcd-master3=https://192.168.0.12:2380' #这里不一样
initial-cluster-token: 'etcd-k8s-cluster'
initial-cluster-state: 'new'
strict-reconfig-check: false
enable-v2: true
enable-pprof: true
proxy: 'off'
proxy-failure-wait: 5000
proxy-refresh-interval: 30000
proxy-dial-timeout: 1000
proxy-write-timeout: 5000
proxy-read-timeout: 0
client-transport-security:
  cert-file: '/etc/kubernetes/pki/etcd/etcd.pem'
  key-file: '/etc/kubernetes/pki/etcd/etcd-key.pem'
  client-cert-auth: true
  trusted-ca-file: '/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.pem'
  auto-tls: true
peer-transport-security:
  cert-file: '/etc/kubernetes/pki/etcd/etcd.pem'
  key-file: '/etc/kubernetes/pki/etcd/etcd-key.pem'
  peer-client-cert-auth: true
  trusted-ca-file: '/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.pem'
  auto-tls: true
debug: false
log-package-levels:
log-outputs: [default]
force-new-cluster: false
EOF

• k8s-master3 的 etcd 配置文件：

sudo tee /etc/etcd/etcd.yaml <<-'EOF'
name: 'etcd-master3'  #每个机器可以写自己的域名,不能重复
data-dir: /var/lib/etcd
wal-dir: /var/lib/etcd/wal
snapshot-count: 5000
heartbeat-interval: 100
election-timeout: 1000
quota-backend-bytes: 0
listen-peer-urls: 'https://192.168.0.12:2380'  # 本机ip+2380端口，代表和集群通信
listen-client-urls: 'https://192.168.0.12:2379,http://127.0.0.1:2379' #改为自己的
max-snapshots: 3
max-wals: 5
cors:
initial-advertise-peer-urls: 'https://192.168.0.12:2380' #自己的ip
advertise-client-urls: 'https://192.168.0.12:2379'  #自己的ip
discovery:
discovery-fallback: 'proxy'
discovery-proxy:
discovery-srv:
initial-cluster: 'etcd-master1=https://192.168.0.10:2380,etcd-master2=https://192.168.0.11:2380,etcd-master3=https://192.168.0.12:2380' #这里不一样
initial-cluster-token: 'etcd-k8s-cluster'
initial-cluster-state: 'new'
strict-reconfig-check: false
enable-v2: true
enable-pprof: true
proxy: 'off'
proxy-failure-wait: 5000
proxy-refresh-interval: 30000
proxy-dial-timeout: 1000
proxy-write-timeout: 5000
proxy-read-timeout: 0
client-transport-security:
  cert-file: '/etc/kubernetes/pki/etcd/etcd.pem'
  key-file: '/etc/kubernetes/pki/etcd/etcd-key.pem'
  client-cert-auth: true
  trusted-ca-file: '/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.pem'
  auto-tls: true
peer-transport-security:
  cert-file: '/etc/kubernetes/pki/etcd/etcd.pem'
  key-file: '/etc/kubernetes/pki/etcd/etcd-key.pem'
  peer-client-cert-auth: true
  trusted-ca-file: '/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.pem'
  auto-tls: true
debug: false
log-package-levels:
log-outputs: [default]
force-new-cluster: false
EOF

• 三台机器的 etcd 做成 Service ，开机启动：

sudo tee /usr/lib/systemd/system/etcd.service <<-'EOF'
[Unit]
Description=Etcd Service
Documentation=https://etcd.io/docs/v3.4/op-guide/clustering/
After=network.target
[Service]
Type=notify
ExecStart=/usr/local/bin/etcd --config-file=/etc/etcd/etcd.yaml
Restart=on-failure
RestartSec=10
LimitNOFILE=65536
[Install]
WantedBy=multi-user.target
Alias=etcd3.service
EOF

• 加载并开机启动：

systemctl daemon-reload

systemctl enable --now etcd

systemctl status etcd

6.3.5 测试 etcd 是否可用

• 命令行方式测试：

# 查看 etcd 集群状态
etcdctl --endpoints="192.168.0.10:2379,192.168.0.11:2379,192.168.0.12:2379" --cacert=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.pem --cert=/etc/kubernetes/pki/etcd/etcd.pem --key=/etc/kubernetes/pki/etcd/etcd-key.pem  endpoint status --write-out=table

• 导出环境变量的方式测试：

export ETCDCTL_API=3
HOST_1=192.168.0.10
HOST_2=192.168.0.11
HOST_3=192.168.0.12
ENDPOINTS=$HOST_1:2379,$HOST_2:2379,$HOST_3:2379
export ETCDCTL_DIAL_TIMEOUT=3s
export ETCDCTL_CACERT=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.pem
export ETCDCTL_CERT=/etc/kubernetes/pki/etcd/etcd.pem
export ETCDCTL_KEY=/etc/kubernetes/pki/etcd/etcd-key.pem
export ETCDCTL_ENDPOINTS=$HOST_1:2379,$HOST_2:2379,$HOST_3:2379
etcdctl  member list --write-out=table

两种测试方式，任选一种即可。

6.4 Kubernetes 组件和证书

6.4.1 Kubernetes 离线安装包

• 官网。

• 下载 Kubernetes 离线安装包（k8s-master1）：

wget https://dl.k8s.io/v1.21.1/kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz

• 将 Kubernetes 离线安装包发送到所有节点（k8s-master1）：

for i in k8s-master1 k8s-master2 k8s-master3  k8s-node1 k8s-node2 k8s-node3;do scp kubernetes-server-* root@$i:/root/;done

• master 节点（k8s-master1、k8s-master2、k8s-master3）解压 kubelet，kubectl 等到 /usr/local/bin：

tar -xvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz  --strip-components=3 -C /usr/local/bin kubernetes/server/bin/kube{let,ctl,-apiserver,-controller-manager,-scheduler,-proxy}

• node 节点（k8s-node1、k8s-node2、k8s-node3）解压 kubelet，kube-proxy 等到 /usr/local/bin：

tar -xvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz  --strip-components=3 -C /usr/local/bin kubernetes/server/bin/kube{let,-proxy}

6.4.2 api-server 证书生成

• 新建 apiserver-csr.json 文件（k8s-master1）：

sudo tee /etc/kubernetes/pki/apiserver-csr.json <<-'EOF'
{
    "CN": "kube-apiserver",
    "hosts": [
      "10.96.0.1",
      "127.0.0.1",
      "192.168.0.250",
      "192.168.0.10",
      "192.168.0.11",
      "192.168.0.12",
      "192.168.0.13",
      "192.168.0.14",
      "192.168.0.15",
      "192.168.0.16",
      "kubernetes",
      "kubernetes.default",
      "kubernetes.default.svc",
      "kubernetes.default.svc.cluster",
      "kubernetes.default.svc.cluster.local"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "BeiJing",
            "O": "Kubernetes",
            "OU": "Kubernetes"
        }
    ]
}
EOF

hosts 中配置的是各个节点的 ip 地址（192.168.0.250 是负载均衡器的地址，负载均衡器可以自己创建，也可以使用云厂商提供的 LB），以及 Service 的地址，其中 10.96.0.x 为 Service 的网段，当然，你也可以自定义。

• 生成 Kubernetes 的 CA 机构（k8s-master1）：

sudo tee /etc/kubernetes/pki/ca-csr.json <<-'EOF'
{
  "CN": "kubernetes",
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "Beijing",
      "L": "Beijing",
      "O": "Kubernetes",
      "OU": "Kubernetes"
    }
  ],
  "ca": {
    "expiry": "87600h"
  }
}
EOF

cfssl gencert -initca /etc/kubernetes/pki/ca-csr.json | cfssljson -bare /etc/kubernetes/pki/ca -

• 生成 api-server 证书：

cfssl gencert   \
-ca=/etc/kubernetes/pki/ca.pem \
-ca-key=/etc/kubernetes/pki/ca-key.pem \
-config=/etc/kubernetes/pki/ca-config.json \
-profile=kubernetes \
/etc/kubernetes/pki/apiserver-csr.json | cfssljson -bare /etc/kubernetes/pki/apiserver

6.4.3 front-proxy 证书生成

• front-proxy 是 api-server 的聚合层，后来支持 CRD。

注意：

• front-proxy 不建议用新的 CA 机构签发证书，可能导致通过他代理的组件如 metrics-server 权限不可用。
• 如果用新的，api-server 配置添加 —requestheader-allowed-names=front-proxy-client。

• 新建 front-proxy-ca-csr.json 文件（k8s-master1）：

sudo tee /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca-csr.json <<-'EOF'
{
  "CN": "kubernetes",
  "key": {
     "algo": "rsa",
     "size": 2048
  }
}
EOF

• 生成 front-proxy 的 CA 机构（k8s-master1）：

cfssl gencert  -initca /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca-csr.json | cfssljson -bare /etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca

• 新建 front-proxy-client-csr.json 文件（k8s-master1）：

sudo tee /etc/kubernetes/pki/front-proxy-client-csr.json <<-'EOF'
{
  "CN": "front-proxy-client",
  "key": {
     "algo": "rsa",
     "size": 2048
  }
}
EOF

• 生成 front-proxy 证书（k8s-master1）：

cfssl gencert \
-ca=/etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.pem \
-ca-key=/etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca-key.pem \
-config=/etc/kubernetes/pki/ca-config.json \
-profile=kubernetes \
/etc/kubernetes/pki/front-proxy-client-csr.json | cfssljson -bare /etc/kubernetes/pki/front-proxy-client

6.4.4 controller-manager 证书生成和配置

• 新建 controller-manager-csr.json 文件（k8s-master1）：

sudo tee /etc/kubernetes/pki/controller-manager-csr.json <<-'EOF'
{
  "CN": "system:kube-controller-manager",
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "Beijing",
      "L": "Beijing",
      "O": "system:kube-controller-manager",
      "OU": "Kubernetes"
    }
  ]
}
EOF

• 生成证书（k8s-master1）：

cfssl gencert \
   -ca=/etc/kubernetes/pki/ca.pem \
   -ca-key=/etc/kubernetes/pki/ca-key.pem \
   -config=/etc/kubernetes/pki/ca-config.json \
   -profile=kubernetes \
  /etc/kubernetes/pki/controller-manager-csr.json | cfssljson -bare /etc/kubernetes/pki/controller-manager

• 生成配置（k8s-master1）：

# set-cluster：设置一个集群项，
kubectl config set-cluster kubernetes \
     --certificate-authority=/etc/kubernetes/pki/ca.pem \
     --embed-certs=true \
     --server=https://192.168.0.250:6443 \
     --kubeconfig=/etc/kubernetes/controller-manager.conf

注意，如果不是高可用集群，192.168.0.250:6443 改为 master01 的地址，6443 为 apiserver 的默认端口。

# 设置一个环境项，一个上下文
kubectl config set-context system:kube-controller-manager@kubernetes \
    --cluster=kubernetes \
    --user=system:kube-controller-manager \
    --kubeconfig=/etc/kubernetes/controller-manager.conf

# set-credentials 设置一个用户项
kubectl config set-credentials system:kube-controller-manager \
     --client-certificate=/etc/kubernetes/pki/controller-manager.pem \
     --client-key=/etc/kubernetes/pki/controller-manager-key.pem \
     --embed-certs=true \
     --kubeconfig=/etc/kubernetes/controller-manager.conf

# 使用某个环境当做默认环境
kubectl config use-context system:kube-controller-manager@kubernetes \
     --kubeconfig=/etc/kubernetes/controller-manager.conf

6.4.5 scheduler 证书生成与配置

• 新建 scheduler-csr.json 文件（k8s-master1）：

sudo tee /etc/kubernetes/pki/scheduler-csr.json <<-'EOF'
{
  "CN": "system:kube-scheduler",
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "Beijing",
      "L": "Beijing",
      "O": "system:kube-scheduler",
      "OU": "Kubernetes"
    }
  ]
}
EOF

• 生成证书（k8s-master1）：

cfssl gencert \
   -ca=/etc/kubernetes/pki/ca.pem \
   -ca-key=/etc/kubernetes/pki/ca-key.pem \
   -config=/etc/kubernetes/pki/ca-config.json \
   -profile=kubernetes \
   /etc/kubernetes/pki/scheduler-csr.json | cfssljson -bare /etc/kubernetes/pki/scheduler

• 生成配置（k8s-master1）：

kubectl config set-cluster kubernetes \
     --certificate-authority=/etc/kubernetes/pki/ca.pem \
     --embed-certs=true \
     --server=https://192.168.0.250:6443 \
     --kubeconfig=/etc/kubernetes/scheduler.conf

注意，如果不是高可用集群，192.168.0.250:6443 改为 master01 的地址，6443 是 api-server 默认端口。

kubectl config set-credentials system:kube-scheduler \
     --client-certificate=/etc/kubernetes/pki/scheduler.pem \
     --client-key=/etc/kubernetes/pki/scheduler-key.pem \
     --embed-certs=true \
     --kubeconfig=/etc/kubernetes/scheduler.conf

kubectl config set-context system:kube-scheduler@kubernetes \
     --cluster=kubernetes \
     --user=system:kube-scheduler \
     --kubeconfig=/etc/kubernetes/scheduler.conf

kubectl config use-context system:kube-scheduler@kubernetes \
     --kubeconfig=/etc/kubernetes/scheduler.conf

6.4.6 admin 证书生成与配置

• 新建 admin-csr.json 文件（k8s-master1）：

sudo tee /etc/kubernetes/pki/admin-csr.json <<-'EOF'
{
  "CN": "admin",
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "Beijing",
      "L": "Beijing",
      "O": "system:masters",
      "OU": "Kubernetes"
    }
  ]
}
EOF

• 生成证书（k8s-master1）：

cfssl gencert \
   -ca=/etc/kubernetes/pki/ca.pem \
   -ca-key=/etc/kubernetes/pki/ca-key.pem \
   -config=/etc/kubernetes/pki/ca-config.json \
   -profile=kubernetes \
   /etc/kubernetes/pki/admin-csr.json | cfssljson -bare /etc/kubernetes/pki/admin

• 生成配置（k8s-master1）：

kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=/etc/kubernetes/pki/ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=https://192.168.0.250:6443 \
--kubeconfig=/etc/kubernetes/admin.conf

注意，如果不是高可用集群，192.168.0.250:6443 改为 master01 的地址，6443 为 apiserver 的默认端口。

kubectl config set-credentials kubernetes-admin \
--client-certificate=/etc/kubernetes/pki/admin.pem \
--client-key=/etc/kubernetes/pki/admin-key.pem \
--embed-certs=true \
--kubeconfig=/etc/kubernetes/admin.conf

kubectl config set-context kubernetes-admin@kubernetes \
--cluster=kubernetes \
--user=kubernetes-admin \
--kubeconfig=/etc/kubernetes/admin.conf

kubectl config use-context kubernetes-admin@kubernetes \
--kubeconfig=/etc/kubernetes/admin.conf

注意：kubelet 将使用 bootstrap 引导机制，自动颁发证书，所以我们不需要配置。否则，一万台机器，一万个 kubelet ，就需要配置一万次证书，太麻烦了。

6.4.7 ServiceAccount Key 生成

• Kubernetes 底层，每创建一个 ServiceAccount ，都会分配一个 Secret，而 Secret 里面有秘钥，秘钥就是由我们接下来的 sa 生成的，所以我们提前创建出 sa 信息：
• 命令（k8s-master1）：

openssl genrsa -out /etc/kubernetes/pki/sa.key 2048

openssl rsa -in /etc/kubernetes/pki/sa.key -pubout -out /etc/kubernetes/pki/sa.pub

6.4.8 发送证书到其他节点

• 命令（k8s-master1）：

for NODE in k8s-master2 k8s-master3
do
    for FILE in admin.conf controller-manager.conf scheduler.conf
    do
    scp /etc/kubernetes/${FILE} $NODE:/etc/kubernetes/${FILE}
    done
done

6.5 高可用配置

• 高可用配置有很多可选方案：
  • ① nginx。
  • ② haproxy。
  • ③ keepalived。
  • ④ 云厂商提供的负载均衡产品。
• 如果不是在创建高可用集群，则无需配置 haproxy 和 keepalived 。
• 云上安装注意实现：
  • 云上安装可以直接使用云上的 lb ，如：阿里云 slb ，腾讯云 elb 等。
  • 公有云要用公有云自带的负载均衡，比如阿里云的 SLB，腾讯云的 ELB，用来替代 haproxy 和 keepalived ，因为公有云大部分都是不支持 keepalived 的。
  • 阿里云的话，kubectl 控制端不能放在 master 节点，推荐使用腾讯云，因为阿里云的 slb 有回环的问题，也就是 slb 代理的服务器不能反向访问 SLB ，但是腾讯云修复了这个问题。

注意：本次使用青云。

• 创建负载均衡器，指定 IP 地址为我们之前预留的地址 192.168.0.250 。

• 进入负载均衡器，创建监听器。

• 选择 TCP 的 6443 端口。

• 添加后端服务器地址和端口。

6.6 组件启动

6.6.1 创建目录

• 创建目录（k8s-master1、k8s-master2、k8s-master3）：

mkdir -pv /etc/kubernetes/manifests/ /etc/systemd/system/kubelet.service.d /var/lib/kubelet /var/log/kubernetes

6.6.2 将证书复制到其他 Master 节点

• 命令（k8s-master1）：

for NODE in k8s-master2 k8s-master3
do
    scp -r /etc/kubernetes/* root@$NODE:/etc/kubernetes/
done

6.6.3 配置 api-server 服务

• k8s-master1 节点创建 kube-apiserver.service ，命令如下：

# --advertise-address： 需要改为本master节点的ip
# --service-cluster-ip-range=10.96.0.0/16： 需要改为自己规划的service网段
# --etcd-servers： 改为自己etcd-server的所有地址
sudo tee /usr/lib/systemd/system/kube-apiserver.service <<-'EOF'
[Unit]
Description=Kubernetes API Server
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
After=network.target
[Service]
ExecStart=/usr/local/bin/kube-apiserver \
      --v=2  \
      --logtostderr=true  \
      --allow-privileged=true  \
      --bind-address=0.0.0.0  \
      --secure-port=6443  \
      --insecure-port=0  \
      --advertise-address=192.168.0.10 \
      --service-cluster-ip-range=10.96.0.0/16  \
      --service-node-port-range=30000-32767  \
      --etcd-servers=https://192.168.0.10:2379,https://192.168.0.11:2379,https://192.168.0.12:2379 \
      --etcd-cafile=/etc/kubernetes/pki/etcd/ca.pem  \
      --etcd-certfile=/etc/kubernetes/pki/etcd/etcd.pem  \
      --etcd-keyfile=/etc/kubernetes/pki/etcd/etcd-key.pem  \
      --client-ca-file=/etc/kubernetes/pki/ca.pem  \
      --tls-cert-file=/etc/kubernetes/pki/apiserver.pem  \
      --tls-private-key-file=/etc/kubernetes/pki/apiserver-key.pem  \
      --kubelet-client-certificate=/etc/kubernetes/pki/apiserver.pem  \
      --kubelet-client-key=/etc/kubernetes/pki/apiserver-key.pem  \
      --service-account-key-file=/etc/kubernetes/pki/sa.pub  \
      --service-account-signing-key-file=/etc/kubernetes/pki/sa.key  \
      --service-account-issuer=https://kubernetes.default.svc.cluster.local \
      --kubelet-preferred-address-types=InternalIP,ExternalIP,Hostname  \
      --enable-admission-plugins=NamespaceLifecycle,LimitRanger,ServiceAccount,DefaultStorageClass,DefaultTolerationSeconds,NodeRestriction,ResourceQuota  \
      --authorization-mode=Node,RBAC  \
      --enable-bootstrap-token-auth=true  \
      --requestheader-client-ca-file=/etc/kubernetes/pki/front-proxy-ca.pem  \
      --proxy-client-cert-file=/etc/kubernetes/pki/front-proxy-client.pem  \
      --proxy-client-key-file=/etc/kubernetes/pki/front-proxy-client-key.pem  \
      --requestheader-allowed-names=aggregator,front-proxy-client  \
      --requestheader-group-headers=X-Remote-Group  \
      --requestheader-extra-headers-prefix=X-Remote-Extra-  \
      --requestheader-username-headers=X-Remote-User
      # --token-auth-file=/etc/kubernetes/token.csv
Restart=on-failure
RestartSec=10s
LimitNOFILE=65535
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

注意：

• 如果不是高可用集群，192.168.0.250 改为 master1 的地址。
• 使用的 k8s service 网段为 10.96.0.0/16，该网段不能和宿主机的网段、Pod 网段的重复。
• 需要注意，docker 的网桥默认为 172.17.0.1/16。不要使用这个网段。