1 k8s介绍

1.1 k8s简介

  1.     kubernetes 简称k8s。是一个开源的，用于管理云平台中多个主机上的容器化的应用。让部署容器化应用简单并且高效。k8s提供了应用部署，规划，更新，维护的一种机制。<br />         k8s是Google 开源的一个容器编排引擎，它支持自动化部署、大规模可伸缩、应用容器化管理。在k8s 中，我们可以创建多个容器，每个容器里面运行一个应用实例，然后通过内置的负载均衡策略，实现对这一组应用实例的管理、发现、访问，而这些细节都不需要运维人员去进行复杂的手工配置和处理。

1.2 功能与架构

1.2.1 k8s功能：

  1. 自动装箱：基于容器对应应用运行环境的资源配置要求自动部署应用容器
  2. 自我修复能力：
    1. 当容器失败时，会对容器进行重启
    2. 当所部属的Node节点有问题时，会对容器进行重新部署和重新调度
    3. 当容器未通过监控检查时，会关闭此容器知道容器正常运行时，才会对外提供服务
  3. 水平扩展：通过简单的命令、UI界面或基于CPU等资源使用情况，对容器进行规模扩大或裁减
  4. 服务发现：用户不需要额外的服务发现机制，就能基于k8s自身能力实现服务发现和负载均衡
  5. 滚动更新：根据应用的变化，对应用容器运行的应用进行一次性或批量式更新
  6. 版本回退：根据应用部署情况，对应容器运行的应用进行历史版本回退
  7. 秘钥和配置管理：在不需要重新构建镜像的情况下，可以部署和更新秘钥和应用配置，类似热部署
  8. 存储编排：自动实现存储系统挂载及应用，特别对有状态应用实现数据持久化非常重要

存储系统可以来自于本地目录、网络存储(NFS、Gluster、Ceph 等)、公共云存储服务

  1. 批处理：提供一次性任务，定时任务；满足批量数据处理和分析的场景

    1.2.2 k8s集群架构：

    src=http___upload-images.jianshu.io_upload_images_7464841-1513d229dedd9024.png&refer=http___upload-images.jianshu.webp

    1.2.2.1 Master Node

    k8s集群控制节点，对集群进行调度管理，接受集群外用户去集群操作请求；Master Node由API Server、Scheduler、Controller ManagerServer、ClusterState Store(ETCD数据库)组成。
  • etcd ：保存了整个集群的状态；
    • etcd是构建一个高可用的分布式键值(key-value)数据库。etcd内部采用raft协议作为一致性算法，etcd基于Go语言实现 ;主要用于共享配置和服务发现 ;原理动画演示：http://thesecretlivesofdata.com/raft/
  • apiserver ：提供了资源操作的唯一入口，并提供认证、授权、访问控制、API 注册和发现等机制；
  • controller manager ：负责维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新等；

  • scheduler： 负责资源的调度，按照预定的调度策略将 Pod 调度到相应的机器上；

    1.2.2.2 Worker Node

    集群工作节点，运行用户业务应用容器；Worker Node包含kubelet、kube proxy和ContainerRuntime;

  • kubelet ：负责维护容器的生命周期，同时也负责 Volume（CSI）和网络（CNI）的管理；

  • Container runtime： 负责镜像管理以及 Pod 和容器的真正运行（CRI）；

  • kube-proxy： 负责为 Service 提供 cluster 内部的服务发现和负载均衡；

    2 k8s集群搭建

    2.1 安装要求

    在开始之前，部署Kubernetes集群机器需要满足以下几个条件：

  • 一台或多台机器，操作系统 CentOS7.x-86_x64

  • 硬件配置：2GB或更多RAM，2个CPU或更多CPU，硬盘30GB或更多
  • 可以访问外网，需要拉取镜像，如果服务器不能上网，需要提前下载镜像并导入节点
  • 禁止swap分区

    2.2 准备环境

    | 角色 | IP | | —- | —- | | master | 192.168.19.131 | | node1 | 192.168.19.132 | | node2 | 192.168.19.133 |

三台机器都需要的准备工作

  1. # 关闭防火墙
  2. systemctl stop firewalld
  3. systemctl disable firewalld
  5. # 关闭selinux
  6. sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config  # 永久
  7. setenforce 0  # 临时
  9. # 关闭swap
  10. swapoff -a  # 临时
  11. sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab    # 永久
  13. # 根据规划设置主机名
  14. hostnamectl set-hostname <hostname>
  16. # 在master添加hosts
  17. cat >> /etc/hosts << EOF
  18. 192.168.19.131 k8smaster
  19. 192.168.19.132 k8snode1
  20. 192.168.19.133 k8snode2
  21. EOF
  23. # 将桥接的IPv4流量传递到iptables的链
  24. cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
  25. net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
  26. net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
  27. EOF
  28. sysctl --system  # 生效
  30. # 时间同步
  31. yum install ntpdate -y
  32. ntpdate time.windows.com

2.3 所有节点安装Docker/kubeadm/kubelet

Kubernetes默认CRI（容器运行时）为Docker，因此先安装Docker。
也可以参考 docker 入门到实战（二）docker安装与卸载

2.3.1 安装Docker

  1. #安装 wget
  2. yum -y install wget
  3. yum -y install gcc
  4. yum -y install gcc++
  5. yum -y install yum-utils
  6. yum-config-manager --add-repo   http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
  1. wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
  2. yum -y install docker-ce-18.06.1.ce-3.el7
  3. systemctl enable docker && systemctl start docker
  4. docker --version
  5. Docker version 18.06.1-ce, build e68fc7a

配置镜像加速器
image.png

  1. sudo mkdir -p /etc/docker
  2. sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
  3. {
  4.   "registry-mirrors": ["https://d8iil1kq.mirror.aliyuncs.com"]
  5. }
  6. EOF
  7. sudo systemctl daemon-reload
  8. sudo systemctl restart docker

2.3.2 添加阿里云YUM软件源

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

2.3.3 安装kubeadm，kubelet和kubectl

由于版本更新频繁，这里指定版本号部署：

  1. yum install -y kubelet-1.18.0 kubeadm-1.18.0 kubectl-1.18.0
  2. systemctl enable kubelet

2.4 部署Kubernetes Master

在 Master 执行。

  1. $ kubeadm init \
  2.   --apiserver-advertise-address=192.168.19.131 \
  3.   --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
  4.   --kubernetes-version v1.18.0 \
  5.   --service-cidr=10.96.0.0/12 \
  6.   --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

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。
使用kubectl工具：

  1. mkdir -p $HOME/.kube
  2. sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
  3. sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
  4. kubectl get nodes

2.5 加入Kubernetes Node

在192.168.19.132/133（Node）执行。
向集群添加新节点，执行在kubeadm init输出的kubeadm join命令：

  1. kubeadm join 192.168.19.131:6443 --token esce21.q6hetwm8si29qxwn --discovery-token-ca-cert-hash sha256:00603a05805807501d7181c3d60b478788408cfe6cedefedb1f97569708be9c5

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，操作如下：

  1. kubeadm token create --print-join-command

2.6 部署CNI网络插件

默认镜像地址无法访问，sed命令修改为docker hub镜像仓库。
下载docek镜像
https://github.com/flannel-io/flannel/releases/download/v0.12.0/flanneld-v0.12.0-amd64.docker
kube-flannel.yaml
将两个下载内容导入虚拟机中

  1. #加载到docker
  2. docker load < flanneld-v0.12.0-amd64.docker
  3. #应用
  4. kubectl apply -f kube-flannel.yml

或者下面直接拉取 可能会有网络问题

  1. kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
  3. kubectl get pods -n kube-system
  4. #NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
  5. #kube-flannel-ds-amd64-2pc95   1/1     Running   0          72s

2.7 测试kubernetes集群

在Kubernetes集群中创建一个pod，验证是否正常运行：

  1. kubectl create deployment nginx --image=nginx
  2. kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort
  3. kubectl get pod,svc

访问地址：http://NodeIP:Port

番外 二进制安装k8s

使用kubeadm搭建高可用的K8s集群.md