从k8s到PaaS：k8s二进制离线安装操作手册 - 《从k8s到PaaS》

一、前置知识点
二、部署Etcd集群
三、安装Docker
四、部署Master Node
五、部署Worker Node
六、部署Dashboard和CoreDNS
- 6.1 部署Dashboard
- 6.2 部署CoreDNS
七、高可用架构（扩容多Master架构）
kube-proxy修改成ipvs模式

k8s二进制离线安装(centos7.8+k8s1.18.4)详细记录，适合初学者。
本文是本人实验记录，部分材料来自网络。

2020/6/26 端午

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：

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。

官方地址：https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/

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降低部署门槛，但屏蔽了很多细节，遇到问题很难排查。如果想更容易可控，推荐使用二进制包部署Kubernetes集群，虽然手动部署麻烦点，期间可以学习很多工作原理，也利于后期维护。

1.2 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

1.3 准备环境

软件环境：

软件	版本
操作系统	CentOS7.8_x64 （mini）
Docker	19-ce
Kubernetes	1.18

服务器整体规划：

角色	IP	组件
k8s-master1	192.168.26.71	kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler，etcd
k8s-master2	192.168.26.74	kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler
k8s-node1	192.168.26.72	kubelet，kube-proxy，docker etcd
k8s-node2	192.168.26.73	kubelet，kube-proxy，docker，etcd
Load Balancer（Master）	192.168.26.81 ，192.168.26.88 (VIP)	Nginx L4
Load Balancer（Backup）	192.168.26. 82	Nginx L4

须知：考虑到有些朋友电脑配置较低，这么多虚拟机跑不动，所以这一套高可用集群分两部分实施，先部署一套单Master架构（192.168.26.71/72/73），再扩容为多Master架构（上述规划），顺便熟悉下Master扩容流程。

单Master架构图：

单Master服务器规划：（master也可兼做为work节点）

角色	IP	组件
k8s-master	192.168.26.71	kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler，etcd
k8s-node1	192.168.26.72	kubelet，kube-proxy，docker etcd
k8s-node2	192.168.26.73	kubelet，kube-proxy，docker，etcd

1.4 初始化配置

ifconfig没有安装时：yum install net-tools.x86_64 -y 所有节点同步/etc/hosts（方便访问）
192.168.26.71 vms71.k8s.com  vms71
192.168.26.72 vms72.k8s.com  vms72
192.168.26.73 vms73.k8s.com  vms73
在master和worker添加hosts（如果集群中解析没用到，也可以不加）
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.26.71 k8s-master
192.168.26.72 k8s-node1
192.168.26.73 k8s-node2
EOF

将桥接的IPv4流量传递到iptables的链

在所有节点设置（master和node）和执行
cat <<EOF > /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.ipv4.ip_forward = 1
EOF
生效：sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf #出现以下错误时：
sysctl: cannot stat /proc/sys/net/bridge/bridge-nf-call-ip6tables: No such file or directory
sysctl: cannot stat /proc/sys/net/bridge/bridge-nf-call-iptables: No such file or directory
执行：modprobe br_netfilter 然后再生效

所有节点时间同步

yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com

1.5 准备cfssl证书生成工具

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。

找任意一台服务器操作，这里用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

二、部署Etcd集群

2.1 规划

Etcd 是一个分布式键值存储系统，Kubernetes使用Etcd进行数据存储，所以先准备一个Etcd数据库，为解决Etcd单点故障，应采用集群方式部署，这里使用3台组建集群，可容忍1台机器故障，当然，你也可以使用5台组建集群，可容忍2台机器故障。

节点名称	IP
etcd-1	192.168.26.71
etcd-2	192.168.26.72
etcd-3	192.168.26.73

注：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。

2.2 生成Etcd证书

1. 自签证书颁发机构（CA）

创建工作目录：

mkdir -p ~/TLS/{etcd,k8s}
cd TLS/etcd

自签CA：

cat > ca-config.json << EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "www": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF
cat > ca-csr.json << EOF
{
    "CN": "etcd CA",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing"
        }
    ]
}
EOF

生成证书：

cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -
ls *pem
ca-key.pem  ca.pem

2. 使用自签CA签发Etcd HTTPS证书

创建证书申请文件：

cat > server-csr.json << EOF
{
    "CN": "etcd",
    "hosts": [
    "192.168.26.71",
    "192.168.26.72",
    "192.168.26.73"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "BeiJing"
        }
    ]
}
EOF

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。

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
ls server*pem
server-key.pem  server.pem

2.3 从Github下载二进制文件

下载地址：https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.4.9/etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz

https://github.com/etcd-io/etcd

2.4 部署Etcd集群

以下在节点1上操作，为简化操作，待会将节点1生成的所有文件拷贝到节点2和节点3.

1. 创建工作目录并解压二进制包

mkdir /opt/etcd/{bin,cfg,ssl} -p
tar zxvf etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
mv etcd-v3.4.9-linux-amd64/{etcd,etcdctl} /opt/etcd/bin/

2. 创建etcd配置文件

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://192.168.26.71:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.26.71:2379"
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.26.71:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.26.71:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://192.168.26.71:2380,etcd-2=https://192.168.26.72:2380,etcd-3=https://192.168.26.73:2380"
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_ADVERTISE_PEER_URLS：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. 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 \
--key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \
--peer-cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem \
--peer-key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \
--trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem \
--peer-trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem \
--logger=zap
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

4. 拷贝刚才生成的证书

把刚才生成的证书拷贝到配置文件中的路径：

cp ~/TLS/etcd/ca*pem ~/TLS/etcd/server*pem /opt/etcd/ssl/

5. 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start etcd
systemctl enable etcd

启动时会卡住或失败，等待其他节点加入。

6. 将上面节点1所有生成的文件拷贝到节点2和节点3

scp -r /opt/etcd/ root@192.168.26.72:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.26.72:/usr/lib/systemd/system/
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.26.73:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.26.73:/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-1"   # 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://192.168.26.71:2380"   # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.26.71:2379" # 修改此处为当前服务器IP
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.26.71:2380" # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.26.71:2379" # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://192.168.26.71:2380,etcd-2=https://192.168.26.72:2380,etcd-3=https://192.168.26.73:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"

最后启动etcd并设置开机启动，同上。

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://192.168.26.71:2379,https://192.168.26.72:2379,https://192.168.26.73:2379" endpoint health
https://192.168.31.71:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 8.154404ms
https://192.168.31.73:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 9.044117ms
https://192.168.31.72:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 10.000825ms

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

三、安装Docker

下载地址：https://download.docker.com/linux/static/stable/x86_64/docker-19.03.12.tgz

以下在所有节点操作。这里采用二进制安装，用yum安装也一样。

3.1 解压二进制包

tar zxvf docker-19.03.12.tgz
mv docker/* /usr/bin

3.2 systemd管理docker

cat > /usr/lib/systemd/system/docker.service << EOF
[Unit]
Description=Docker Application Container Engine
Documentation=https://docs.docker.com
After=network-online.target firewalld.service
Wants=network-online.target
[Service]
Type=notify
ExecStart=/usr/bin/dockerd
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
LimitNOFILE=infinity
LimitNPROC=infinity
LimitCORE=infinity
TimeoutStartSec=0
Delegate=yes
KillMode=process
Restart=on-failure
StartLimitBurst=3
StartLimitInterval=60s
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

3.3 创建配置文件

mkdir /etc/docker
cat > /etc/docker/daemon.json << EOF
{
  "registry-mirrors": ["https://5gce61mx.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF

registry-mirrors 配置阿里云镜像加速器。这里用的是个人在阿里云镜像加速器，需要自己注册，免费的。

3.4 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start docker
systemctl enable docker

四、部署Master Node

4.1 生成kube-apiserver证书

1. 自签证书颁发机构（CA）

[root@vms71 TLS]# cd k8s
cat > ca-config.json << EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "kubernetes": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF
cat > ca-csr.json << EOF
{
    "CN": "kubernetes",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing",
            "O": "k8s",
            "OU": "System"
        }
    ]
}
EOF

生成证书：

cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -
ls *pem
ca-key.pem  ca.pem

2. 使用自签CA签发kube-apiserver HTTPS证书

创建证书申请文件：

cd TLS/k8s
cat > server-csr.json << EOF
{
    "CN": "kubernetes",
    "hosts": [
      "10.0.0.1",
      "127.0.0.1",
      "192.168.26.71",
      "192.168.26.72",
      "192.168.26.73",
      "192.168.26.74",
      "192.168.26.81",
      "192.168.26.82",
      "192.168.26.88",
      "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": "k8s",
            "OU": "System"
        }
    ]
}
EOF

注：上述文件hosts字段中IP为所有Master/LB/VIP 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。

生成证书：

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes server-csr.json | cfssljson -bare server
ls server*pem
server-key.pem  server.pem

4.2 从Github下载二进制文件

下载地址： https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/CHANGELOG/CHANGELOG-1.18.md#v1183

注：打开链接会发现里面有很多包，下载一个server包就够了，包含了Master和Worker Node二进制文件。

点击进入：

点击下载或右键获取下载地址：

4.3 解压二进制包

mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs} 
tar zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
cd kubernetes/server/bin
ls kube-apiserver kube-scheduler kube-controller-manager
cp kube-apiserver kube-scheduler kube-controller-manager /opt/kubernetes/bin
cp kubectl /usr/bin/

4.4 部署kube-apiserver

1. 创建配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf << EOF
KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--etcd-servers=https://192.168.26.71:2379,https://192.168.26.72:2379,https://192.168.26.73:2379 \\
--bind-address=192.168.26.71 \\
--secure-port=6443 \\
--advertise-address=192.168.26.71 \\
--allow-privileged=true \\
--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 \\
--enable-admission-plugins=NamespaceLifecycle,LimitRanger,ServiceAccount,ResourceQuota,NodeRestriction \\
--authorization-mode=RBAC,Node \\
--enable-bootstrap-token-auth=true \\
--token-auth-file=/opt/kubernetes/cfg/token.csv \\
--service-node-port-range=6000-32767 \\
--kubelet-client-certificate=/opt/kubernetes/ssl/server.pem \\
--kubelet-client-key=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \\
--tls-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/server.pem  \\
--tls-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \\
--client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--service-account-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \\
--etcd-cafile=/opt/etcd/ssl/ca.pem \\
--etcd-certfile=/opt/etcd/ssl/server.pem \\
--etcd-keyfile=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \\
--audit-log-maxage=30 \\
--audit-log-maxbackup=3 \\
--audit-log-maxsize=100 \\
--audit-log-path=/opt/kubernetes/logs/k8s-audit.log"
EOF

注：上面两个\ \ 第一个是转义符，第二个是换行符，使用转义符是为了使用EOF保留换行符。

–logtostderr：启用日志
—v：日志等级
–log-dir：日志目录
–etcd-servers：etcd集群地址
–bind-address：监听地址
–secure-port：https安全端口
–advertise-address：集群通告地址
–allow-privileged：启用授权
–service-cluster-ip-range：Service虚拟IP地址段
–enable-admission-plugins：准入控制模块
–authorization-mode：认证授权，启用RBAC授权和节点自管理
–enable-bootstrap-token-auth：启用TLS bootstrap机制
–token-auth-file：bootstrap token文件
–service-node-port-range：Service nodeport类型默认分配端口范围
–kubelet-client-xxx：apiserver访问kubelet客户端证书
–tls-xxx-file：apiserver https证书
–etcd-xxxfile：连接Etcd集群证书
–audit-log-xxx：审计日志

2. 拷贝刚才生成的证书

把刚才生成的证书拷贝到配置文件中的路径：

ls ~/TLS/k8s/ca*pem ~/TLS/k8s/server*pem
cp ~/TLS/k8s/ca*pem ~/TLS/k8s/server*pem /opt/kubernetes/ssl/

3. 启用 TLS Bootstrapping 机制

TLS Bootstraping：Master apiserver启用TLS认证后，Node节点kubelet和kube-proxy要与kube-apiserver进行通信，必须使用CA签发的有效证书才可以，当Node节点很多时，这种客户端证书颁发需要大量工作，同样也会增加集群扩展复杂度。为了简化流程，Kubernetes引入了TLS bootstraping机制来自动颁发客户端证书，kubelet会以一个低权限用户自动向apiserver申请证书，kubelet的证书由apiserver动态签署。所以强烈建议在Node上使用这种方式，目前主要用于kubelet，kube-proxy还是由我们统一颁发一个证书。

TLS bootstraping 工作流程：

创建上述配置文件中token文件：

cat > /opt/kubernetes/cfg/token.csv << EOF
7edfdd626b76c341a002477b8a3d3fe2,kubelet-bootstrap,10001,"system:node-bootstrapper"
EOF

格式：token，用户名，UID，用户组

token也可自行生成替换：

head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' '

4. systemd管理apiserver

cat > /usr/lib/systemd/system/kube-apiserver.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes API Server
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-apiserver \$KUBE_APISERVER_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

5. 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start kube-apiserver
systemctl enable kube-apiserver

6. 授权kubelet-bootstrap用户允许请求证书

kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap \
--clusterrole=system:node-bootstrapper \
--user=kubelet-bootstrap

4.5 部署kube-controller-manager

1. 创建配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.conf << EOF
KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--leader-elect=true \\
--master=127.0.0.1:8080 \\
--bind-address=127.0.0.1 \\
--allocate-node-cidrs=true \\
--cluster-cidr=10.244.0.0/16 \\
--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 \\
--cluster-signing-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--cluster-signing-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem  \\
--root-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--service-account-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \\
--experimental-cluster-signing-duration=87600h0m0s"
EOF

–master：通过本地非安全本地端口8080连接apiserver。
–leader-elect：当该组件启动多个时，自动选举（HA）
–cluster-signing-cert-file/–cluster-signing-key-file：自动为kubelet颁发证书的CA，与apiserver保持一致

2. systemd管理controller-manager

cat > /usr/lib/systemd/system/kube-controller-manager.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Controller Manager
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-controller-manager \$KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

3. 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start kube-controller-manager
systemctl enable kube-controller-manager

4.6 部署kube-scheduler

1. 创建配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.conf << EOF
KUBE_SCHEDULER_OPTS="--logtostderr=false \
--v=2 \
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \
--leader-elect \
--master=127.0.0.1:8080 \
--bind-address=127.0.0.1"
EOF

–master：通过本地非安全本地端口8080连接apiserver。
–leader-elect：当该组件启动多个时，自动选举（HA）

2. systemd管理scheduler

cat > /usr/lib/systemd/system/kube-scheduler.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Scheduler
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-scheduler \$KUBE_SCHEDULER_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

3. 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start kube-scheduler
systemctl enable kube-scheduler

4. 查看集群状态

所有组件都已经启动成功，通过kubectl工具查看当前集群组件状态：

kubectl get cs
NAME                 STATUS    MESSAGE             ERROR
scheduler            Healthy   ok                  
controller-manager   Healthy   ok                  
etcd-2               Healthy   {"health":"true"}   
etcd-1               Healthy   {"health":"true"}   
etcd-0               Healthy   {"health":"true"}

如上输出说明Master节点组件运行正常。

五、部署Worker Node

下面还是在Master Node上操作，即同时作为Worker Node

5.1 创建工作目录并拷贝二进制文件

在所有worker node创建工作目录：

mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}

从master节点拷贝：

cd kubernetes/server/bin
cp kubelet kube-proxy /opt/kubernetes/bin   # 本地拷贝

5.2 部署kubelet

1. 创建配置文件

下载镜像pause-amd64:3.0 docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google-containers/pause-amd64:3.0

cat > /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf << EOF
KUBELET_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--hostname-override=k8s-master \\
--network-plugin=cni \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig \\
--bootstrap-kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig \\
--config=/opt/kubernetes/cfg/kubelet-config.yml \\
--cert-dir=/opt/kubernetes/ssl \\
--pod-infra-container-image=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google-containers/pause-amd64:3.0"
EOF

–hostname-override：显示名称，集群中唯一
–network-plugin：启用CNI
–kubeconfig：空路径，会自动生成，后面用于连接apiserver
–bootstrap-kubeconfig：首次启动向apiserver申请证书
–config：配置参数文件
–cert-dir：kubelet证书生成目录
–pod-infra-container-image：管理Pod网络容器的镜像

2. 配置参数文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kubelet-config.yml << EOF
kind: KubeletConfiguration
apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
address: 0.0.0.0
port: 10250
readOnlyPort: 10255
cgroupDriver: cgroupfs
clusterDNS:
- 10.0.0.2
clusterDomain: cluster.local 
failSwapOn: false
authentication:
  anonymous:
    enabled: false
  webhook:
    cacheTTL: 2m0s
    enabled: true
  x509:
    clientCAFile: /opt/kubernetes/ssl/ca.pem 
authorization:
  mode: Webhook
  webhook:
    cacheAuthorizedTTL: 5m0s
    cacheUnauthorizedTTL: 30s
evictionHard:
  imagefs.available: 15%
  memory.available: 100Mi
  nodefs.available: 10%
  nodefs.inodesFree: 5%
maxOpenFiles: 1000000
maxPods: 110
EOF

3. 生成bootstrap.kubeconfig文件

KUBE_APISERVER="https://192.168.26.71:6443" # apiserver IP:PORT
TOKEN="7edfdd626b76c341a002477b8a3d3fe2" # 与token.csv里保持一致
# 生成 kubelet bootstrap kubeconfig 配置文件
kubectl config set-cluster kubernetes \
  --certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
  --embed-certs=true \
  --server=${KUBE_APISERVER} \
  --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig
kubectl config set-credentials "kubelet-bootstrap" \
  --token=${TOKEN} \
  --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig
kubectl config set-context default \
  --cluster=kubernetes \
  --user="kubelet-bootstrap" \
  --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig
kubectl config use-context default --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig

直接粘贴到命令行：

拷贝到配置文件路径：

ls -lt
cp bootstrap.kubeconfig /opt/kubernetes/cfg

4. systemd管理kubelet

cat > /usr/lib/systemd/system/kubelet.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Kubelet
After=docker.service
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kubelet \$KUBELET_OPTS
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

5. 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start kubelet
systemctl enable kubelet

5.3 批准kubelet证书申请并加入集群

# 查看kubelet证书请求
[root@vms71 bin]# kubectl get csr
NAME                                                   AGE   SIGNERNAME                                    REQUESTOR           CONDITION
node-csr-33FAfRfrbV9H1NO1AZ58Oby6kf3Ypb0Upu4qvxmZP2c   75s   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Pending
# 批准申请
[root@vms71 bin]# kubectl certificate approve node-csr-33FAfRfrbV9H1NO1AZ58Oby6kf3Ypb0Upu4qvxmZP2c
certificatesigningrequest.certificates.k8s.io/node-csr-33FAfRfrbV9H1NO1AZ58Oby6kf3Ypb0Upu4qvxmZP2c approved
# 查看节点
[root@vms71 bin]# kubectl get node
NAME         STATUS     ROLES    AGE   VERSION
k8s-master   NotReady   <none>   11s   v1.18.4

注：由于网络插件还没有部署，节点会没有准备就绪 NotReady

5.4 部署kube-proxy

1. 创建配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.conf << EOF
KUBE_PROXY_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--config=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml"
EOF

2. 配置参数文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml << EOF
kind: KubeProxyConfiguration
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
bindAddress: 0.0.0.0
metricsBindAddress: 0.0.0.0:10249
clientConnection:
  kubeconfig: /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig
hostnameOverride: k8s-master
clusterCIDR: 10.0.0.0/24
EOF

3. 生成kube-proxy.kubeconfig文件

生成kube-proxy证书：

# 切换工作目录
cd TLS/k8s
# 创建证书请求文件
cat > kube-proxy-csr.json << EOF
{
  "CN": "system:kube-proxy",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "BeiJing",
      "ST": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF
# 生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy
ls kube-proxy*pem
kube-proxy-key.pem  kube-proxy.pem

生成kubeconfig文件：

KUBE_APISERVER="https://192.168.26.71:6443"
kubectl config set-cluster kubernetes \
  --certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
  --embed-certs=true \
  --server=${KUBE_APISERVER} \
  --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig
kubectl config set-credentials kube-proxy \
  --client-certificate=./kube-proxy.pem \
  --client-key=./kube-proxy-key.pem \
  --embed-certs=true \
  --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig
kubectl config set-context default \
  --cluster=kubernetes \
  --user=kube-proxy \
  --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig
kubectl config use-context default --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig

直接粘贴到命令行执行：

拷贝到配置文件指定路径：

cp kube-proxy.kubeconfig /opt/kubernetes/cfg/

4. systemd管理kube-proxy

cat > /usr/lib/systemd/system/kube-proxy.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Proxy
After=network.target
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-proxy \$KUBE_PROXY_OPTS
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

5. 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start kube-proxy
systemctl enable kube-proxy

5.5 部署CNI网络

先准备好CNI二进制文件：

下载地址：https://github.com/containernetworking/plugins/releases/download/v0.8.6/cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz

https://github.com/containernetworking/plugins/releases

解压二进制包并移动到默认工作目录：

mkdir -p /opt/cni/bin
tar zxvf cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz -C /opt/cni/bin

部署CNI网络：

wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
sed -i -r "s#quay.io/coreos/flannel:.*-amd64#lizhenliang/flannel:v0.12.0-amd64#g" kube-flannel.yml

默认镜像地址无法访问，修改为docker hub镜像仓库。

这里的kube-flannel.yml不能下载，从网上搜索并下载这个文件。然后从yml文件找出镜像进行下载

[root@vms71 soft]# grep image kube-flannel.yml
image: quay.io/coreos/flannel:v0.12.0-amd64
image: quay.io/coreos/flannel:v0.12.0-arm64
image: quay.io/coreos/flannel:v0.12.0-arm
image: quay.io/coreos/flannel:v0.12.0-ppc64le

kubectl apply -f kube-flannel.yml
kubectl get pods -n kube-system
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kube-flannel-ds-amd64-qsp5g   1/1     Running   0          11m
kubectl get node
NAME         STATUS   ROLES    AGE   VERSION
k8s-master   Ready    <none>   8h    v1.18.4

部署好网络插件，Node准备就绪。

5.6 授权apiserver访问kubelet

cat > apiserver-to-kubelet-rbac.yaml << EOF
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  annotations:
    rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate: "true"
  labels:
    kubernetes.io/bootstrapping: rbac-defaults
  name: system:kube-apiserver-to-kubelet
rules:
  - apiGroups:
      - ""
    resources:
      - nodes/proxy
      - nodes/stats
      - nodes/log
      - nodes/spec
      - nodes/metrics
      - pods/log
    verbs:
      - "*"
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: system:kube-apiserver
  namespace: ""
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: system:kube-apiserver-to-kubelet
subjects:
  - apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
    kind: User
    name: kubernetes
EOF
kubectl apply -f apiserver-to-kubelet-rbac.yaml

5.7 新增加Worker Node

本节无特别说明，均在worker节点执行。

1. 拷贝已部署好的Node相关文件到新节点

在Master节点将Worker Node涉及文件拷贝到新节点192.168.26.72/73

scp -r /opt/kubernetes root@192.168.26.72:/opt/
scp -r /usr/lib/systemd/system/{kubelet,kube-proxy}.service root@192.168.26.72:/usr/lib/systemd/system
scp -r /opt/cni/ root@192.168.26.72:/opt/
scp /opt/kubernetes/ssl/ca.pem root@192.168.26.72:/opt/kubernetes/ssl

2. 删除kubelet证书和kubeconfig文件

rm /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig 
rm -f /opt/kubernetes/ssl/kubelet*

注：这几个文件是证书申请审批后自动生成的，每个Node不同，必须删除重新生成。

3. 修改主机名

vi /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
--hostname-override=k8s-node1
vi /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml
hostnameOverride: k8s-node1

4. 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start kubelet
systemctl enable kubelet
systemctl start kube-proxy
systemctl enable kube-proxy

5. 在Master上批准新Node kubelet证书申请

[root@vms71 soft]# kubectl get csr
NAME                                                   AGE     SIGNERNAME                                    REQUESTOR           CONDITION
node-csr-0JQgKZjXgkcc-khUhbPhZ1Hy6EFwCSQ88i4hccdP3aE   97s     kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Pending
node-csr-33FAfRfrbV9H1NO1AZ58Oby6kf3Ypb0Upu4qvxmZP2c   8h      kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Approved,Issued
node-csr-5FNWF-KN79zJPGzQLSpaZDx5KpsyHzkviu9ukZVhWgE   5m38s   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Pending
node-csr-QZrb0f5UVaEguizqoWbc_kTaqtHxlEZtOEFngILmTYc   5m43s   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Pending
node-csr-xIUJ6SsDPpVlWHdajRxR-TrqvqVXWLDvSnkrgp4ko3E   72s     kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Pending
[root@vms71 soft]# kubectl certificate approve node-csr-0JQgKZjXgkcc-khUhbPhZ1Hy6EFwCSQ88i4hccdP3aE
certificatesigningrequest.certificates.k8s.io/node-csr-0JQgKZjXgkcc-khUhbPhZ1Hy6EFwCSQ88i4hccdP3aE approved
[root@vms71 soft]# kubectl certificate approve node-csr-5FNWF-KN79zJPGzQLSpaZDx5KpsyHzkviu9ukZVhWgE
certificatesigningrequest.certificates.k8s.io/node-csr-5FNWF-KN79zJPGzQLSpaZDx5KpsyHzkviu9ukZVhWgE approved
[root@vms71 soft]# kubectl certificate approve node-csr-QZrb0f5UVaEguizqoWbc_kTaqtHxlEZtOEFngILmTYc
certificatesigningrequest.certificates.k8s.io/node-csr-QZrb0f5UVaEguizqoWbc_kTaqtHxlEZtOEFngILmTYc approved
[root@vms71 soft]#  kubectl certificate approve node-csr-xIUJ6SsDPpVlWHdajRxR-TrqvqVXWLDvSnkrgp4ko3E
certificatesigningrequest.certificates.k8s.io/node-csr-xIUJ6SsDPpVlWHdajRxR-TrqvqVXWLDvSnkrgp4ko3E approved

6. 查看Node状态

kubectl get node
NAME         STATUS   ROLES    AGE     VERSION
k8s-master   Ready    <none>   8h      v1.18.4
k8s-node1    Ready    <none>   3m33s   v1.18.4
k8s-node2    Ready    <none>   2m8s    v1.18.4

Node2（192.168.26.73 ）节点同上。记得修改主机名！

六、部署Dashboard和CoreDNS

6.1 部署Dashboard

wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.0.0-beta8/aio/deploy/recommended.yaml

下载不了recommended.yaml，在网上搜索kubernetes-dashboard.yaml后修改相关内容

下载所需要的镜像：

[root@vms71 soft]# grep image kubernetes-dashboard.yaml
image: kubernetesui/dashboard:v2.0.0-beta8
image: kubernetesui/metrics-scraper:v1.0.1

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

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  ports:
    - port: 443
      targetPort: 8443
      nodePort: 30001
  type: NodePort
  selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard

[root@vms71 soft]# kubectl apply -f kubernetes-dashboard.yaml
namespace/kubernetes-dashboard created
serviceaccount/kubernetes-dashboard created
service/kubernetes-dashboard created
secret/kubernetes-dashboard-certs created
secret/kubernetes-dashboard-csrf created
secret/kubernetes-dashboard-key-holder created
configmap/kubernetes-dashboard-settings created
role.rbac.authorization.k8s.io/kubernetes-dashboard created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/kubernetes-dashboard created
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/kubernetes-dashboard created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/kubernetes-dashboard created
deployment.apps/kubernetes-dashboard created
service/dashboard-metrics-scraper created
deployment.apps/dashboard-metrics-scraper created
[root@vms71 soft]# kubectl get pods,svc -n kubernetes-dashboard
NAME                                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/dashboard-metrics-scraper-694557449d-szgz6   1/1     Running   0          2m59s
pod/kubernetes-dashboard-7548ffc8b7-v6bf5        1/1     Running   0          2m59s
NAME                                TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)         AGE
service/dashboard-metrics-scraper   ClusterIP   10.0.0.6     <none>        8000/TCP        2m59s
service/kubernetes-dashboard        NodePort    10.0.0.2     <none>        443:30001/TCP   2m59s

访问地址：https://NodeIP:30001

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

kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kube-system
kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard-admin

[root@vms71 soft]# kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk '/dashboard-admin/{print $1}')
Name:         dashboard-admin-token-d5ffv
Namespace:    kube-system
Labels:       <none>
Annotations:  kubernetes.io/service-account.name: dashboard-admin
              kubernetes.io/service-account.uid: cc5ad18b-5dae-43be-8db0-594a53668ad6
Type:  kubernetes.io/service-account-token
Data
====
ca.crt:     1359 bytes
namespace:  11 bytes
token:      eyJhbGciOiJSUzI1NiIsImtpZCI6IjQyVldoSXVBSjF3b05xYm91NEhzYUwzdFdrTlNQcnNDeWM2d3QyeUdVRHcifQ.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.CtjxzQRZ95_ViRAwK3sslwktWMwiFyb5wYCmS0qOuMU4Owt0rPqldPQXibjEIM11LZHRMYPVZhy2Lv3m0_CW8kNvwBwf3RWvyeILbRIN32h2RnI91YuzHYbW8Ibtz_vGdcFIpwT_Rcyf-fyGzW7vAtOp7OLvNe_fI4Ml-OQS0VOR0PzLQCveR3JIe4eSpbQ2nLm89Oh9j1enLGWJihPdpvmua9AxFb7blXq98akoNCa9KdQjfqKH8QBXEV6nVaauuhTN2fhD2C-7dgqlYb8_1Ctn7xLc4OWCjLrTdeWJ5rYSGzyuK2bOmFwurKtAGUwNb4at4eCLcgYvmRdwjBCCIA

使用输出的token登录Dashboard。https://192.168.26.71:30001

点击Sign in

选择Namespace Overview Workloads

6.2 部署CoreDNS

CoreDNS用于集群内部Service名称解析。DNS服务监视Kubernetes API，为每一个Service创建DNS记录用于域名解析。

获取地址：https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/cluster/addons/dns/coredns/coredns.yaml.base

（复制出来后进行修改）

下载所需要的镜像：

[root@vms71 soft]# grep image coredns.yaml
image: k8s.gcr.io/coredns:1.6.7 直接下载不行时，修改为下面的镜像并下载： docker pull registry.aliyuncs.com/google_containers/coredns:1.6.7

修改coredns.yaml（三个地方：变量替换）

__PILLAR__DNS__DOMAIN__ 改为： cluster.local __PILLAR__DNS__MEMORY__LIMIT__ 改为： 70Mi __PILLAR__DNS__SERVER__ 改为： 10.0.0.2 对应配置：/opt/kubernetes/cfg/kubelet-config.yml

kubectl apply -f coredns.yaml
serviceaccount/coredns created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/system:coredns created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/system:coredns created
configmap/coredns created
deployment.apps/coredns created
service/kube-dns created

如果出现以下错误信息：

处理办法：找出谁占用了IP10.0.0.2

[root@vms71 soft]# kubectl get svc -A -o wide 先删除：
[root@vms71 soft]# kubectl delete -f kubernetes-dashboard.yaml
[root@vms71 soft]# kubectl delete -f coredns.yaml
再按以下顺序创建：
[root@vms71 soft]# kubectl apply -f coredns.yaml
[root@vms71 soft]# kubectl apply -f kubernetes-dashboard.yaml

kubectl get pods -n kube-system 
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
coredns-765cd546fc-vnjk9      1/1     Running   0          84s
kube-flannel-ds-amd64-96vrz   1/1     Running   0          139m
kube-flannel-ds-amd64-qsp5g   1/1     Running   0          170m
kube-flannel-ds-amd64-slmtp   1/1     Running   0          138m

DNS解析测试：

kubectl run -it --rm dns-test --image=busybox:1.28.4 sh
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
/ # nslookup kubernetes
Server:    10.0.0.2
Address 1: 10.0.0.2 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
Name:      kubernetes
Address 1: 10.0.0.1 kubernetes.default.svc.cluster.local

解析没问题。

至此，单master的k8s集群完美创建！

七、高可用架构（扩容多Master架构）

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。而Etcd我们已经采用3个节点组建集群实现高可用，本节将对Master节点高可用进行说明和实施。

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组件自身通过选择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。

多Master架构图：

7.1 安装Docker（192.168.26.74）

同上，不再赘述。

7.2 部署Master2 Node（192.168.26.74）

Master2 与已部署的Master1所有操作一致。所以我们只需将Master1所有K8s文件拷贝过来，再修改下服务器IP和主机名启动即可。

1. 创建etcd证书目录

在Master2创建etcd证书目录：（Master2操作）

mkdir -p /opt/etcd/ssl

2. 拷贝文件（Master1操作）

拷贝Master1上所有K8s文件和etcd证书到Master2：

scp -r /opt/kubernetes root@192.168.26.74:/opt
scp -r /opt/cni/ root@192.168.26.74:/opt
scp -r /opt/etcd/ssl root@192.168.26.74:/opt/etcd
scp /usr/lib/systemd/system/kube* root@192.168.26.74:/usr/lib/systemd/system
scp /usr/bin/kubectl  root@192.168.26.74:/usr/bin

3. 删除证书文件

删除kubelet证书和kubeconfig文件：（Master2操作）

rm -f /opt/kubernetes/ssl/kubelet*
rm -f /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig

4. 修改配置文件IP和主机名

修改apiserver、kubelet和kube-proxy配置文件为本地IP：（Master2操作）

vi /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf 
...
--bind-address=192.168.26.74 \
--advertise-address=192.168.26.74 \
...
vi /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
--hostname-override=k8s-master2
vi /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml
hostnameOverride: k8s-master2

5. 启动设置开机启动

（Master2操作）

systemctl daemon-reload
systemctl start kube-apiserver
systemctl start kube-controller-manager
systemctl start kube-scheduler
systemctl start kubelet
systemctl start kube-proxy
systemctl enable kube-apiserver
systemctl enable kube-controller-manager
systemctl enable kube-scheduler
systemctl enable kubelet
systemctl enable kube-proxy

6. 查看集群状态

（Master2操作）

kubectl get cs
NAME                 STATUS    MESSAGE             ERROR
scheduler            Healthy   ok
controller-manager   Healthy   ok
etcd-2               Healthy   {"health":"true"}
etcd-1               Healthy   {"health":"true"}
etcd-0               Healthy   {"health":"true"}

7. 批准kubelet证书申请

（Master2操作）

kubectl get csr
NAME                                                   AGE   SIGNERNAME                                    REQUESTOR           CONDITION
node-csr-FrZF57yfiGmvB0c0BNSAhcXMwHY-v2JOirkD0uGZbQc   61s   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Pending
kubectl certificate approve node-csr-FrZF57yfiGmvB0c0BNSAhcXMwHY-v2JOirkD0uGZbQc

kubectl get node
NAME          STATUS   ROLES    AGE    VERSION
k8s-master    Ready    <none>   31h    v1.18.4
k8s-master2   Ready    <none>   111s   v1.18.4
k8s-node1     Ready    <none>   23h    v1.18.4
k8s-node2     Ready    <none>   23h    v1.18.4

7.3 部署Nginx负载均衡器

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。

1. 安装软件包（主/备）

192.168.26.81、192.168.26.82

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

2. Nginx配置文件（主/备一样）

192.168.26.81、192.168.26.82

cat > /etc/nginx/nginx.conf << "EOF"
user nginx;
worker_processes auto;
error_log /var/log/nginx/error.log;
pid /run/nginx.pid;
include /usr/share/nginx/modules/*.conf;
events {
    worker_connections 1024;
}
# 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 $upstream_bytes_sent';
    access_log  /var/log/nginx/k8s-access.log  main;
    upstream k8s-apiserver {
       server 192.168.26.71:6443;   # Master1 APISERVER IP:PORT
       server 192.168.26.74:6443;   # Master2 APISERVER IP:PORT
    }
    server {
       listen 6443;
       proxy_pass k8s-apiserver;
    }
}
http {
    log_format  main  '$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;
    server {
        listen       80 default_server;
        server_name  _;
        location / {
        }
    }
}
EOF

3. keepalived配置文件（Nginx Master）

192.168.26.81：配置VIP：192.168.26.88

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
   script_user root
   enable_script_security
}
vrrp_script check_nginx {
    script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens32
    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 {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    # 虚拟IP
    virtual_ipaddress {
        192.168.26.88/24
    }
    track_script {
        check_nginx
    }
}
EOF

vrrp_script：指定检查nginx工作状态脚本（根据nginx状态判断是否故障转移）
virtual_ipaddress：虚拟IP（VIP）
上述配置文件中state MASTER
上述配置文件中 interface ens32的设置要与主机一致：

上述配置文件中检查nginx运行状态脚本：

cat > /etc/keepalived/check_nginx.sh  << "EOF"
#!/bin/bash
count=$(ps -ef |grep nginx |egrep -cv "grep|$$")
if [ "$count" -eq 0 ];then
    exit 1
else
    exit 0
fi
EOF
chmod +x /etc/keepalived/check_nginx.sh

4. keepalived配置文件（Nginx Backup）

192.168.26.82

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
   script_user root
   enable_script_security
}
vrrp_script check_nginx {
    script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface ens32
    virtual_router_id 51 # VRRP 路由 ID实例，每个实例是唯一的
    priority 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.26.88/24
    }
    track_script {
        check_nginx
    }
}
EOF

上述配置文件中state BACKUP
上述配置文件中 interface ens32的设置要与主机网卡一致：

上述配置文件中检查nginx运行状态脚本：

cat > /etc/keepalived/check_nginx.sh  << "EOF"
#!/bin/bash
count=$(ps -ef |grep nginx |egrep -cv "grep|$$")
if [ "$count" -eq 0 ];then
    exit 1
else
    exit 0
fi
EOF
chmod +x /etc/keepalived/check_nginx.sh

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。

5. 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start nginx
systemctl start keepalived
systemctl enable nginx
systemctl enable keepalived

6. 查看keepalived工作状态

192.168.26.81 [root@vms81 ~]# systemctl status keepalived

ip a

可以看到，在ens32网卡绑定了192.168.26.88 虚拟IP，说明工作正常。

7. Nginx+Keepalived高可用测试

关闭主节点Nginx，测试VIP是否漂移到备节点服务器。

在Nginx Master执行 pkill nginx
[root@vms81 ~]# pkill nginx
在Nginx Backup，ip addr命令查看已成功绑定VIP。
[root@vms82 ~]# ip a

在Nginx Master启动nginx，VIP又切换回Master

[root@vms81 ~]# systemctl start nginx
[root@vms81 ~]# ip a

8. 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版本测试，使用VIP访问：

[root@vms71 soft]# curl -k https://192.168.26.88:6443/version
{
  "major": "1",
  "minor": "18",
  "gitVersion": "v1.18.4",
  "gitCommit": "c96aede7b5205121079932896c4ad89bb93260af",
  "gitTreeState": "clean",
  "buildDate": "2020-06-17T11:33:59Z",
  "goVersion": "go1.13.9",
  "compiler": "gc",
  "platform": "linux/amd64"
}
[root@vms74 ~]# curl -k https://192.168.26.88:6443/version
{
  "major": "1",
  "minor": "18",
  "gitVersion": "v1.18.4",
  "gitCommit": "c96aede7b5205121079932896c4ad89bb93260af",
  "gitTreeState": "clean",
  "buildDate": "2020-06-17T11:33:59Z",
  "goVersion": "go1.13.9",
  "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Nginx日志也可以看到转发apiserver IP：

[root@vms81 ~]# tail /var/log/nginx/k8s-access.log -f
192.168.26.71 192.168.26.71:6443 - [26/Jun/2020:09:12:50 +0800] 200 422
192.168.26.74 192.168.26.74:6443 - [26/Jun/2020:09:13:12 +0800] 200 422

[root@vms72 ~]# curl -k https://192.168.26.88:6443/version
[root@vms73 ~]# curl -k https://192.168.26.88:6443/version
[root@vms82 ~]# curl -k https://192.168.26.88:6443/version
[root@vms74 ~]# curl -k https://192.168.26.88:6443/version
[root@vms71 ~]# curl -k https://192.168.26.88:6443/version
[root@vms81 ~]# curl -k https://192.168.26.88:6443/version
[root@vms81 ~]# tail /var/log/nginx/k8s-access.log -f

到此还没结束，还有下面最关键的一步。

7.4 修改所有Worker Node连接LB VIP

试想下，虽然我们增加了Master2和负载均衡器，但是我们是从单Master架构扩容的，也就是说目前所有的Node组件连接都还是Master1，如果不改为连接VIP走负载均衡器，那么Master还是单点故障。

因此接下来就是要改所有Node组件配置文件，由原来192.168.26.71修改为192.168.26.88（VIP）：

角色	IP
k8s-master1	192.168.26.71
k8s-master2	192.168.26.74
k8s-node1	192.168.26.72
k8s-node2	192.168.26.73

也就是通过kubectl get node命令查看到的节点。

在上述所有Worker Node执行：

grep 192.168.26.71:6443 /opt/kubernetes/cfg/*
sed -i 's#192.168.26.71:6443#192.168.26.88:6443#' /opt/kubernetes/cfg/*
grep 192.168.26.88:6443 /opt/kubernetes/cfg/*
systemctl restart kubelet
systemctl restart kube-proxy

检查节点状态：

kubectl get node
NAME          STATUS   ROLES    AGE   VERSION
k8s-master    Ready    <none>   32h   v1.18.4
k8s-master2   Ready    <none>   68m   v1.18.4
k8s-node1     Ready    <none>   24h   v1.18.4
k8s-node2     Ready    <none>   24h   v1.18.4

至此，一套完整的 Kubernetes 高可用集群就部署完成了！

PS：如果是在公有云上，一般都不支持keepalived，那么可以直接用它们的负载均衡器产品（内网就行，还免费~），架构与上面一样，直接负载均衡多台Master kube-apiserver即可！

- END -

kube-proxy修改成ipvs模式

我们知道kube-proxy支持 iptables 和 ipvs 两种模式，在kubernetes v1.8 中引入了 ipvs 模式，在 v1.9 中处于 beta 阶段，在 v1.11 中已经正式可用了。iptables 模式在 v1.1 中就添加支持了，从 v1.2 版本开始 iptables 就是 kube-proxy 默认的操作模式，ipvs 和 iptables 都是基于netfilter的，那么 ipvs 模式和 iptables 模式之间有哪些差异呢？

ipvs 为大型集群提供了更好的可扩展性和性能。
ipvs 支持比 iptables 更复杂的复制均衡算法（最小负载、最少连接、加权等等）。
ipvs 支持服务器健康检查和连接重试等功能。
可以动态修改ipset集合。即使iptables的规则正在使用这个集合。

ipvs 依赖 iptables

由于ipvs 无法提供包过滤、SNAT、masquared(伪装)等功能。因此在某些场景（如Nodeport的实现）下还是要与iptables搭配使用，ipvs 将使用ipset来存储需要DROP或masquared的流量的源或目标地址，以确保 iptables 规则的数量是恒定的。假设要禁止上万个IP访问我们的服务器，则用iptables的话，就需要一条一条地添加规则，会在iptables中生成大量的规则；但是使用ipset的话，只需要将相关的IP地址（网段）加入到ipset集合中即可，这样只需要设置少量的iptables规则即可实现目标。

安装ipset及ipvsadm（所有节点）

yum -y install ipset ipvsadm yum install ipvsadm ipset sysstat conntrack libseccomp -y #上面安装有问题时用这个

添加需要加载的模块（所有节点）

cat >/etc/sysconfig/modules/ipvs.modules <<EOF
#!/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 && sh /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

参考1：（上述无效时）

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_nq ip_vs_sed ip_vs_ftp nf_conntrack_ipv4"
for kernel_module in \${ipvs_modules}; do
    /usr/sbin/modinfo -F filename \${kernel_module} > /dev/null 2>&1
    if [ $? -eq 0 ]; then
        /usr/sbin/modprobe \${kernel_module}
    fi
done
EOF
chmod 755 /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && lsmod | grep ip_vs

修改Kube-proxy配置文件`kube-proxy-config.yml`将mode设置为ipvs

（所有节点）

加入配置：mode: "ipvs"

vi /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml
kind: KubeProxyConfiguration
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
bindAddress: 0.0.0.0
metricsBindAddress: 0.0.0.0:10249
clientConnection:
kubeconfig: /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig
hostnameOverride: k8s-master2
clusterCIDR: 10.0.0.0/24
mode: "ipvs"
ipvs: 
  scheduler: "rr"

参考配置文件：

hostnameOverride: k8s-m1
iptables:
 masqueradeAll: true
 masqueradeBit: 14
 minSyncPeriod: 0s
 syncPeriod: 30s
ipvs:
 excludeCIDRs: null
 minSyncPeriod: 0s
 scheduler: ""
 syncPeriod: 30s
kind: KubeProxyConfiguration
metricsBindAddress: 192.168.0.200:10249
mode: "ipvs"
nodePortAddresses: null
oomScoreAdj: -999
portRange: ""
resourceContainer: /kube-proxy
udpIdleTimeout: 250ms

重启服务及验证：

systemctl daemon-reload 
systemctl restart kube-proxy 
systemctl status kube-proxy
ipvsadm -L -n

创建 ClusterIP 类型服务时，IPVS proxier 将执行以下三项操作：

确保节点中存在虚拟接口，默认为 kube-ipvs0
将Service IP 地址绑定到虚拟接口
分别为每个Service IP 地址创建 IPVS virtual servers

[root@vms74 ~]# kubectl get svc
NAME         TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.0.0.1     <none>        443/TCP   2d20h
[root@vms74 ~]# kubectl describe svc kubernetes
Name:              kubernetes
Namespace:         default
Labels:            component=apiserver
                   provider=kubernetes
Annotations:       <none>
Selector:          <none>
Type:              ClusterIP
IP:                10.0.0.1
Port:              https  443/TCP
TargetPort:        6443/TCP
Endpoints:         192.168.26.71:6443,192.168.26.74:6443
Session Affinity:  None
Events:            <none>

[root@vms74 ~]# ip -4 a
......
8: kube-ipvs0: <BROADCAST,NOARP> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group default
    inet 10.0.0.227/32 brd 10.0.0.227 scope global kube-ipvs0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 10.0.0.37/32 brd 10.0.0.37 scope global kube-ipvs0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 10.0.0.1/32 brd 10.0.0.1 scope global kube-ipvs0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet 10.0.0.2/32 brd 10.0.0.2 scope global kube-ipvs0
       valid_lft forever preferred_lft forever

[root@vms74 ~]# ipvsadm -ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  10.0.0.1:443 rr
  -> 192.168.26.71:6443           Masq    1      0          0
  -> 192.168.26.74:6443           Masq    1      0          0
TCP  10.0.0.2:53 rr
  -> 10.244.3.3:53                Masq    1      0          0
TCP  10.0.0.2:9153 rr
  -> 10.244.3.3:9153              Masq    1      0          0
TCP  10.0.0.37:443 rr
  -> 10.244.0.15:8443             Masq    1      0          0
TCP  10.0.0.227:8000 rr
  -> 10.244.0.16:8000             Masq    1      0          0
TCP  127.0.0.1:30001 rr
  -> 10.244.0.15:8443             Masq    1      0          0
TCP  172.17.0.1:30001 rr
  -> 10.244.0.15:8443             Masq    1      0          0
TCP  192.168.26.74:30001 rr
  -> 10.244.0.15:8443             Masq    1      0          0
TCP  10.244.3.0:30001 rr
  -> 10.244.0.15:8443             Masq    1      0          0
TCP  10.244.3.1:30001 rr
  -> 10.244.0.15:8443             Masq    1      0          0
UDP  10.0.0.2:53 rr
  -> 10.244.3.3:53                Masq    1      0          0

删除 Kubernetes Service将触发删除相应的 IPVS 虚拟服务器，IPVS 物理服务器及其绑定到虚拟接口的 IP 地址。

参考：所有机器需要设定/etc/sysctl.d/k8s.conf的系统参数

cat <<EOF > /etc/sysctl.d/k8s.conf
# https://github.com/moby/moby/issues/31208 
# ipvsadm -l --timout
# 修复ipvs模式下长连接timeout问题 小于900即可
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 600
net.ipv4.tcp_keepalive_intvl = 30
net.ipv4.tcp_keepalive_probes = 10
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6 = 1
net.ipv6.conf.default.disable_ipv6 = 1
net.ipv6.conf.lo.disable_ipv6 = 1
net.ipv4.neigh.default.gc_stale_time = 120
net.ipv4.conf.all.rp_filter = 0
net.ipv4.conf.default.rp_filter = 0
net.ipv4.conf.default.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.lo.arp_announce = 2
net.ipv4.conf.all.arp_announce = 2
net.ipv4.ip_forward = 1
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 1024
net.ipv4.tcp_synack_retries = 2
# 要求iptables不对bridge的数据进行处理
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-arptables = 1
net.netfilter.nf_conntrack_max = 2310720
fs.inotify.max_user_watches=89100
fs.may_detach_mounts = 1
fs.file-max = 52706963
fs.nr_open = 52706963
vm.swappiness = 0
vm.overcommit_memory=1
vm.panic_on_oom=0
EOF