# 16. 用 kubeadm 搭建集群环境 ## 架构 上节课我们给大家讲解了 k8s 的基本概念与几个主要的组件，我们在了解了 k8s 的基本概念过后，实际上就可以去正式使用了，但是我们前面的课程都是在 katacoda 上面进行的演示，只提供给我们15分钟左右的使用时间，所以最好的方式还是我们自己来手动搭建一套 k8s 的环境，在搭建环境之前，我们再来看一张更丰富的k8s的架构图。 ​​![k8s 架构](./images/k8s-structure.jpeg) ​ * 核心层：Kubernetes 最核心的功能，对外提供 API 构建高层的应用，对内提供插件式应用执行环境 * 应用层：部署（无状态应用、有状态应用、批处理任务、集群应用等）和路由（服务发现、DNS 解析等） * 管理层：系统度量（如基础设施、容器和网络的度量），自动化（如自动扩展、动态 Provision 等）以及策略管理（RBAC、Quota、PSP、NetworkPolicy 等） * 接口层：kubectl 命令行工具、客户端 SDK 以及集群联邦 * 生态系统：在接口层之上的庞大容器集群管理调度的生态系统，可以划分为两个范畴 * Kubernetes 外部：日志、监控、配置管理、CI、CD、Workflow等 * Kubernetes 内部：CRI、CNI、CVI、镜像仓库、Cloud Provider、集群自身的配置和管理等 在更进一步了解了 k8s 集群的架构后，我们就可以来证书的的安装我们的 k8s 集群环境了，我们这里使用的是`kubeadm`工具来进行集群的搭建。 `kubeadm`是`Kubernetes`官方提供的用于快速安装`Kubernetes`集群的工具，通过将集群的各个组件进行容器化安装管理，通过`kubeadm`的方式安装集群比二进制的方式安装要方便不少，但是目录`kubeadm`还处于 beta 状态，还不能用于生产环境，[Using kubeadm to Create a Cluster文档](https://kubernetes.io/docs/setup/independent/create-cluster-kubeadm/)中已经说明 kubeadm 将会很快能够用于生产环境了。对于现阶段想要用于生产环境的，建议还是参考我们前面的文章：[手动搭建高可用的 kubernetes 集群](https://blog.qikqiak.com/post/manual-install-high-available-kubernetes-cluster/)或者[视频教程](https://www.haimaxy.com/course/pjrqxm/?utm_source=k8s)。 ## 环境 我们这里准备两台`Centos7`的主机用于安装，后续节点可以根究需要添加即可： ```shell $ cat /etc/hosts 10.151.30.57 master 10.151.30.62 node01 ``` 禁用防火墙： ```shell $ systemctl stop firewalld $ systemctl disable firewalld ``` 禁用SELINUX： ```shell $ setenforce 0 $ cat /etc/selinux/config SELINUX=disabled ``` 创建`/etc/sysctl.d/k8s.conf`文件，添加如下内容： ```shell net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1 net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1 net.ipv4.ip_forward = 1 ``` 执行如下命令使修改生效： ```shell $ modprobe br_netfilter $ sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf ``` ## 镜像 如果你的节点上面有科学上网的工具，可以忽略这一步，我们需要提前将所需的`gcr.io`上面的镜像下载到节点上面，当然前提条件是你已经成功安装了`docker。master节点，执行下面的命令： ```shell docker pull cnych/kube-apiserver-amd64:v1.10.0 docker pull cnych/kube-scheduler-amd64:v1.10.0 docker pull cnych/kube-controller-manager-amd64:v1.10.0 docker pull cnych/kube-proxy-amd64:v1.10.0 docker pull cnych/k8s-dns-kube-dns-amd64:1.14.8 docker pull cnych/k8s-dns-dnsmasq-nanny-amd64:1.14.8 docker pull cnych/k8s-dns-sidecar-amd64:1.14.8 docker pull cnych/etcd-amd64:3.1.12 docker pull cnych/flannel:v0.10.0-amd64 docker pull cnych/pause-amd64:3.1 docker tag cnych/kube-apiserver-amd64:v1.10.0 k8s.gcr.io/kube-apiserver-amd64:v1.10.0 docker tag cnych/kube-scheduler-amd64:v1.10.0 k8s.gcr.io/kube-scheduler-amd64:v1.10.0 docker tag cnych/kube-controller-manager-amd64:v1.10.0 k8s.gcr.io/kube-controller-manager-amd64:v1.10.0 docker tag cnych/kube-proxy-amd64:v1.10.0 k8s.gcr.io/kube-proxy-amd64:v1.10.0 docker tag cnych/k8s-dns-kube-dns-amd64:1.14.8 k8s.gcr.io/k8s-dns-kube-dns-amd64:1.14.8 docker tag cnych/k8s-dns-dnsmasq-nanny-amd64:1.14.8 k8s.gcr.io/k8s-dns-dnsmasq-nanny-amd64:1.14.8 docker tag cnych/k8s-dns-sidecar-amd64:1.14.8 k8s.gcr.io/k8s-dns-sidecar-amd64:1.14.8 docker tag cnych/etcd-amd64:3.1.12 k8s.gcr.io/etcd-amd64:3.1.12 docker tag cnych/flannel:v0.10.0-amd64 quay.io/coreos/flannel:v0.10.0-amd64 docker tag cnych/pause-amd64:3.1 k8s.gcr.io/pause-amd64:3.1 ``` 可以将上面的命令保存为一个 shell 脚本，然后直接执行即可。这些镜像是在 master 节点上需要使用到的镜像，一定要提前下载下来。其他Node，执行下面的命令： ```shell docker pull cnych/kube-proxy-amd64:v1.10.0 docker pull cnych/flannel:v0.10.0-amd64 docker pull cnych/pause-amd64:3.1 docker pull cnych/kubernetes-dashboard-amd64:v1.8.3 docker pull cnych/heapster-influxdb-amd64:v1.3.3 docker pull cnych/heapster-grafana-amd64:v4.4.3 docker pull cnych/heapster-amd64:v1.4.2 docker pull cnych/k8s-dns-kube-dns-amd64:1.14.8 docker pull cnych/k8s-dns-dnsmasq-nanny-amd64:1.14.8 docker pull cnych/k8s-dns-sidecar-amd64:1.14.8 docker tag cnych/flannel:v0.10.0-amd64 quay.io/coreos/flannel:v0.10.0-amd64 docker tag cnych/pause-amd64:3.1 k8s.gcr.io/pause-amd64:3.1 docker tag cnych/kube-proxy-amd64:v1.10.0 k8s.gcr.io/kube-proxy-amd64:v1.10.0 docker tag cnych/k8s-dns-kube-dns-amd64:1.14.8 k8s.gcr.io/k8s-dns-kube-dns-amd64:1.14.8 docker tag cnych/k8s-dns-dnsmasq-nanny-amd64:1.14.8 k8s.gcr.io/k8s-dns-dnsmasq-nanny-amd64:1.14.8 docker tag cnych/k8s-dns-sidecar-amd64:1.14.8 k8s.gcr.io/k8s-dns-sidecar-amd64:1.14.8 docker tag cnych/kubernetes-dashboard-amd64:v1.8.3 k8s.gcr.io/kubernetes-dashboard-amd64:v1.8.3 docker tag cnych/heapster-influxdb-amd64:v1.3.3 k8s.gcr.io/heapster-influxdb-amd64:v1.3.3 docker tag cnych/heapster-grafana-amd64:v4.4.3 k8s.gcr.io/heapster-grafana-amd64:v4.4.3 docker tag cnych/heapster-amd64:v1.4.2 k8s.gcr.io/heapster-amd64:v1.4.2 ``` 上面的这些镜像是在 Node 节点中需要用到的镜像，在 join 节点之前也需要先下载到节点上面。 ## 安装 kubeadm、kubelet、kubectl 在确保 docker 安装完成后，上面的相关环境配置也完成了，对应所需要的镜像(如果可以科学上网可以跳过这一步)也下载完成了，现在我们就可以来安装 kubeadm 了，我们这里是通过指定yum 源的方式来进行安装的： ```shell cat < /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo [kubernetes] name=Kubernetes baseurl=https://packages.cloud.google.com/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64 enabled=1 gpgcheck=1 repo_gpgcheck=1 gpgkey=https://packages.cloud.google.com/yum/doc/yum-key.gpg https://packages.cloud.google.com/yum/doc/rpm-package-key.gpg EOF ``` 当然了，上面的`yum`源也是需要科学上网的，如果不能科学上网的话，我们可以使用阿里云的源进行安装： ```shell cat < /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo [kubernetes] name=Kubernetes baseurl=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64 enabled=1 gpgcheck=0 repo_gpgcheck=0 gpgkey=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg EOF ``` 目前阿里云的源最新版本已经是**1.10.2**版本，所以可以直接安装，由于我们上面的相关镜像是关联的1.10版本，所以我们安装的时候需要指定版本。yum 源配置完成后，执行安装命令即可： ```shell $ yum makecache fast && yum install -y kubelet-1.10.0-0 kubeadm-1.10.0-0 kubectl-1.10.0-0 ``` 正常情况我们可以都能顺利安装完成上面的文件。 ## 配置 kubelet 安装完成后，我们还需要对`kubelet`进行配置，因为用`yum`源的方式安装的`kubelet`生成的配置文件将参数`--cgroup-driver`改成了`systemd`，而 docker 的`cgroup-driver`是`cgroupfs`，这二者必须一致才行，我们可以通过`docker info`命令查看： ```shell $ docker info |grep Cgroup Cgroup Driver: cgroupfs ``` 修改文件 kubelet 的配置文件`/etc/systemd/system/kubelet.service.d/10-kubeadm.conf`，将其中的`KUBELET_CGROUP_ARGS`参数更改成`cgroupfs`： ```shell Environment="KUBELET_CGROUP_ARGS=--cgroup-driver=cgroupfs" ``` 另外还有一个问题是关于交换分区的，之前我们在手动搭建高可用的 kubernetes 集群一文中已经提到过，Kubernetes 从1.8开始要求关闭系统的 Swap ，如果不关闭，默认配置的 kubelet 将无法启动，我们可以通过 kubelet 的启动参数`--fail-swap-on=false`更改这个限制，所以我们需要在上面的配置文件中增加一项配置(在`ExecStart`之前)： ```shell Environment="KUBELET_EXTRA_ARGS=--fail-swap-on=false" ``` 当然最好的还是将 swap 给关掉，这样能提高 kubelet 的性能。修改完成后，重新加载我们的配置文件即可： ```shell $ systemctl daemon-reload ``` ## 集群安装初始化 到这里我们的准备工作就完成了，接下来我们就可以在`master`节点上用`kubeadm`命令来初始化我们的集群了： ```shell $ kubeadm init --kubernetes-version=v1.10.0 --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 --apiserver-advertise-address=10.151.30.57 ``` 命令非常简单，就是`kubeadm init`，后面的参数是需要安装的集群版本，因为我们这里选择`flannel`作为 Pod 的网络插件，所以需要指定`–pod-network-cidr=10.244.0.0/16`，然后是 apiserver 的通信地址，这里就是我们 master 节点的 IP 地址。执行上面的命令，如果出现`running with swap on is not supported. Please disable swap`之类的错误，则我们还需要增加一个参数`–ignore-preflight-errors=Swap`来忽略 swap 的错误提示信息： ```shell $ kubeadm init \ --kubernetes-version=v1.10.0 \ --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \ --apiserver-advertise-address=10.151.30.57 \ --ignore-preflight-errors=Swap [init] Using Kubernetes version: v1.10.0 [init] Using Authorization modes: [Node RBAC] [preflight] Running pre-flight checks. [WARNING FileExisting-crictl]: crictl not found in system pathSuggestion: go get github.com/kubernetes-incubator/cri-tools/cmd/crictl [preflight] Starting the kubelet service [certificates] Generated ca certificate and key. [certificates] Generated apiserver certificate and key. [certificates] apiserver serving cert is signed for DNS names [ydzs-master1 kubernetes kubernetes.default kubernetes.default.svc kubernetes.default.svc.cluster.local] and IPs [10.96.0.1 10.151.30.57] [certificates] Generated apiserver-kubelet-client certificate and key. [certificates] Generated etcd/ca certificate and key. [certificates] Generated etcd/server certificate and key. [certificates] etcd/server serving cert is signed for DNS names [localhost] and IPs [127.0.0.1] [certificates] Generated etcd/peer certificate and key. [certificates] etcd/peer serving cert is signed for DNS names [ydzs-master1] and IPs [10.151.30.57] [certificates] Generated etcd/healthcheck-client certificate and key. [certificates] Generated apiserver-etcd-client certificate and key. [certificates] Generated sa key and public key. [certificates] Generated front-proxy-ca certificate and key. [certificates] Generated front-proxy-client certificate and key. [certificates] Valid certificates and keys now exist in "/etc/kubernetes/pki" [kubeconfig] Wrote KubeConfig file to disk: "/etc/kubernetes/admin.conf" [kubeconfig] Wrote KubeConfig file to disk: "/etc/kubernetes/kubelet.conf" [kubeconfig] Wrote KubeConfig file to disk: "/etc/kubernetes/controller-manager.conf" [kubeconfig] Wrote KubeConfig file to disk: "/etc/kubernetes/scheduler.conf" [controlplane] Wrote Static Pod manifest for component kube-apiserver to "/etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml" [controlplane] Wrote Static Pod manifest for component kube-controller-manager to "/etc/kubernetes/manifests/kube-controller-manager.yaml" [controlplane] Wrote Static Pod manifest for component kube-scheduler to "/etc/kubernetes/manifests/kube-scheduler.yaml" [etcd] Wrote Static Pod manifest for a local etcd instance to "/etc/kubernetes/manifests/etcd.yaml" [init] Waiting for the kubelet to boot up the control plane as Static Pods from directory "/etc/kubernetes/manifests". [init] This might take a minute or longer if the control plane images have to be pulled. [apiclient] All control plane components are healthy after 22.007661 seconds [uploadconfig] Storing the configuration used in ConfigMap "kubeadm-config" in the "kube-system" Namespace [markmaster] Will mark node ydzs-master1 as master by adding a label and a taint [markmaster] Master ydzs-master1 tainted and labelled with key/value: node-role.kubernetes.io/master="" [bootstraptoken] Using token: 8xomlq.0cdf2pbvjs2gjho3 [bootstraptoken] Configured RBAC rules to allow Node Bootstrap tokens to post CSRs in order for nodes to get long term certificate credentials [bootstraptoken] Configured RBAC rules to allow the csrapprover controller automatically approve CSRs from a Node Bootstrap Token [bootstraptoken] Configured RBAC rules to allow certificate rotation for all node client certificates in the cluster [bootstraptoken] Creating the "cluster-info" ConfigMap in the "kube-public" namespace [addons] Applied essential addon: kube-dns [addons] Applied essential addon: kube-proxy Your Kubernetes master 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 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 machines by running the following on each node as root: kubeadm join 10.151.30.57:6443 --token 8xomlq.0cdf2pbvjs2gjho3 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:92802317cb393682c1d1356c15e8b4ec8af2b8e5143ffd04d8be4eafb5fae368 ``` 要注意将上面的加入集群的命令保存下面，如果忘记保存上面的 token 和 sha256 值的话也不用担心，我们可以使用下面的命令来查找： ```shell $ kubeadm token list kubeadm token list TOKEN TTL EXPIRES USAGES DESCRIPTION EXTRA GROUPS i5gbaw.os1iow5tdo17rwdu 23h 2018-05-18T01:32:55+08:00 authentication,signing The default bootstrap token generated by 'kubeadm init'. system:bootstrappers:kubeadm:default-node-token ``` 要查看 CA 证书的 sha256 的值的话，我们可以使用`openssl`来读取证书获取 sha256 的值： ```shell $ openssl x509 -pubkey -in /etc/kubernetes/pki/ca.crt | openssl rsa -pubin -outform der 2>/dev/null | openssl dgst -sha256 -hex | sed 's/^.* //' e9ca4d9550e698105f1d8fae7ecfd297dd9331ca7d50b5493fa0491b2b4df40c ``` 另外还需要注意的是当前版本的 kubeadm 支持的docker版本最大是 17.03，所以要注意下。 上面的信息记录了 kubeadm 初始化整个集群的过程，生成相关的各种证书、kubeconfig 文件、bootstraptoken 等等，后边是使用`kubeadm join`往集群中添加节点时用到的命令，下面的命令是配置如何使用kubectl访问集群的方式： ```shell mkdir -p $HOME/.kube sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config ``` 最后给出了将节点加入集群的命令： ```shell kubeadm join 10.151.30.57:6443 --token 8xomlq.0cdf2pbvjs2gjho3 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:92802317cb393682c1d1356c15e8b4ec8af2b8e5143ffd04d8be4eafb5fae368 ``` 我们根据上面的提示配置好 kubectl 后，就可以使用 kubectl 来查看集群的信息了： ```shell $ kubectl get cs NAME STATUS MESSAGE ERROR scheduler Healthy ok controller-manager Healthy ok etcd-0 Healthy {"health": "true"} $ kubectl get csr NAME AGE REQUESTOR CONDITION node-csr-8qygb8Hjxj-byhbRHawropk81LHNPqZCTePeWoZs3-g 1h system:bootstrap:8xomlq Approved,Issued $ kubectl get nodes NAME STATUS ROLES AGE VERSION ydzs-master1 Ready master 3h v1.10.0 ``` 如果你的集群安装过程中遇到了其他问题，我们可以使用下面的命令来进行重置： ```shell $ kubeadm reset $ ifconfig cni0 down && ip link delete cni0 $ ifconfig flannel.1 down && ip link delete flannel.1 $ rm -rf /var/lib/cni/ ``` ## 安装 Pod Network 接下来我们来安装`flannel`网络插件，很简单，和安装普通的 POD 没什么两样： ```shell $ wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml$ kubectl apply -f kube-flannel.yml clusterrole.rbac.authorization.k8s.io "flannel" created clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io "flannel" created serviceaccount "flannel" created configmap "kube-flannel-cfg" created daemonset.extensions "kube-flannel-ds" created ``` 另外需要注意的是如果你的节点有多个网卡的话，需要在 kube-flannel.yml 中使用`--iface`参数指定集群主机内网网卡的名称，否则可能会出现 dns 无法解析。flanneld 启动参数加上`--iface=` ```yaml args: - --ip-masq - --kube-subnet-mgr - --iface=eth0 ``` 安装完成后使用 kubectl get pods 命令可以查看到我们集群中的组件运行状态，如果都是Running 状态的话，那么恭喜你，你的 master 节点安装成功了。 ```shell $ kubectl get pods --all-namespaces NAMESPACE NAME READY STATUS RESTARTS AGE kube-system etcd-ydzs-master1 1/1 Running 0 10m kube-system kube-apiserver-ydzs-master1 1/1 Running 0 10m kube-system kube-controller-manager-ydzs-master1 1/1 Running 0 10m kube-system kube-dns-86f4d74b45-f5595 3/3 Running 0 10m kube-system kube-flannel-ds-qxjs2 1/1 Running 0 1m kube-system kube-proxy-vf5fg 1/1 Running 0 10m kube-system kube-scheduler-ydzs-master1 1/1 Running 0 10m ``` ## 添加节点 同样的上面的环境配置、docker 安装、kubeadmin、kubelet、kubectl 这些都在Node(10.151.30.62)节点安装配置好过后，我们就可以直接在 Node 节点上执行`kubeadm join`命令了（上面初始化的时候有），同样加上参数`--ignore-preflight-errors=Swap`: ```shell $ kubeadm join 10.151.30.57:6443 --token 8xomlq.0cdf2pbvjs2gjho3 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:92802317cb393682c1d1356c15e8b4ec8af2b8e5143ffd04d8be4eafb5fae368 --ignore-preflight-errors=Swap [preflight] Running pre-flight checks. [WARNING Swap]: running with swap on is not supported. Please disable swap [WARNING FileExisting-crictl]: crictl not found in system path Suggestion: go get github.com/kubernetes-incubator/cri-tools/cmd/crictl [discovery] Trying to connect to API Server "10.151.30.57:6443" [discovery] Created cluster-info discovery client, requesting info from "https://10.151.30.57:6443" [discovery] Requesting info from "https://10.151.30.57:6443" again to validate TLS against the pinned public key [discovery] Cluster info signature and contents are valid and TLS certificate validates against pinned roots, will use API Server "10.151.30.57:6443" [discovery] Successfully established connection with API Server "10.151.30.57:6443" This node has joined the cluster: * Certificate signing request was sent to master and a response was received. * The Kubelet was informed of the new secure connection details. Run 'kubectl get nodes' on the master to see this node join the cluster. ``` 我们可以看到该节点已经加入到集群中去了，然后我们把 master 节点的`~/.kube/config`文件拷贝到当前节点对应的位置即可使用 kubectl 命令行工具了。 ```shell $ kubectl get nodes NAME STATUS ROLES AGE VERSION evjfaxic Ready 1h v1.10.0 ydzs-master1 Ready master 3h v1.10.0 ``` 到这里就算我们的集群部署成功了，接下来就可以根据我们的需要安装一些附加的插件，比如 Dashboard、Heapster、Ingress-Controller 等等，这些插件的安装方法就和我们之前手动安装集群的方式方法一样了，这里就不在重复了，有问题可以在`github`上留言讨论。 ![kubeadm dashboard](./images/kubeadm-dashboard.png) --- [点击查看本文视频](https://youdianzhishi.com/course/6n8xd6/) 扫描下面的二维码(或微信搜索`k8s技术圈`)关注我们的微信公众帐号，在微信公众帐号中回复 **加群** 即可加入到我们的 kubernetes 讨论群里面共同学习。 ![k8s技术圈二维码](https://www.qikqiak.com/img/posts/qrcode_for_gh_d6dd87b6ceb4_430.jpg)