2022-11-07-K8S简介,使用kubeadm搭建K8S;

K8S组件介绍

1.api-server:提供了K8S各类资源对象的增删改查及watch等HTTP Rest接口,这些对象包括pods,services,replication-controllers等,API Server为REST操作提供服务,并未集群的共享状态提供前端,所有其他组件都通过该前端进行交互。就是说当我们要对K8S进行某项操作时,都需要通过调用api-server提供的服务来进行;

2.kube-scheduler:是K8S中的调度器,负责调度pod在哪个node节点进行创建。通过指定的调度算法,帮助pod在node中挑选资源与性能合适的节点;

3.kube-contorller-manage:是K8S的控制器。Controller Manager,中还包含了一些子控制器(副本控制器,节点控制器,命名空间控制器和服务账号控制器等),控制器作为集群内部的管理控制中心,负责集群内的Node,Pod副本,服务端节点,命名空间,服务账号,资源定额的管理。当某个node意外宕机时,Controller Manager会及时发现并执行自动化修复流程,确保集群中的pod副本始终处于预期的工作状态

    工作机制:

    controller-manager控制器每隔5S检查一次节点状态;

    如果没有收到节点心跳,则将该节点标记为不可达;

    在节点从“不可达”状态转变为“不可用”状态时,缓冲时间为40S;

    如果该节点被标记为“不可用”后5分钟还没恢复,则controller-manager会删除当前节点的所有pod并重新选取合适节点将这些pod重建;

4.kube-porxy:kubernetes网络代理,运行在所有节点上,通过维护主机网络规则,来实现,对后端服务的访问。管理当前节点上的iptables或ipvs规则;

    kubernetes私有云部署中网络分为三种,overlay网络:

    node网络:宿主机的网络,即物理网络;

    pod网络:容器创建后端网络,负责解决容器间通信问题;

    service网络:宿主机和容器之间的虚拟网络,负责解决宿主机如何将信息传递到容器的问题,通过lebel标签匹配;

    underlay网络

5.kubelet:kubernetes在每个节点上的代理节点,包括master节点;

    向master汇报node节点的状态信息;

    接受api-server指令并调用运行时,在pod中创建容器;

    准备pod所需要的数据卷;

    向api-server反馈pod运行状态;

    在node节点执行容器健康检测;

6.kubectl:通过命令行对kubernetes进行管理的工具,通过调用aip-server来实现;

7.etcd:kubernetes的默认使用的key-value格式,数据存储系统,用于保存K8S的所有集群数据。etcd支持分布式集群部署,生产环境中使用需要为etcd提供定期备份机制;

    注意:只能通过api-server来调用和访问etcd;

8.DNS组件:负责为整个kubernetes集群提供DNS服务;

    coredns:目前使用;

    kube-dns:K8S,1.18版本之前;

    sky-dns:已废弃;

9.Dashboard:基于网页的kubernetes用户管理界面;

使用kubeadm,containerd搭建K8S;

环境:Ubuntu 20.04

注意:主机名不可用相同

ubuntuA:192.168.1.20/24

ubuntuB:192.168.1.21/24

ubuntuC:192.168.1.22/24

环境初始化:

1.优化内核参数

# modprobe br_netfilter        #加载br_netfilter模块

# chmod 777 /lib/systemd/system/rc-local.service        #rc-local.service是控制rc.local自启动脚本的服务,需要对其进行配置才能开启此功能;

# vim /lib/systemd/system/rc-local.service        #末尾加入以下内容;

        WantedBy=multi-user.target

        Alias=rc-local.service

# chmod 644 /lib/systemd/system/rc-local.service

# vim /etc/rc.local        #配置自启动脚本;

# lsmod | grep br_netfilter        #验证模块是否加载;

# vim /etc/sysctl.conf        #配置内核参数;

        net.ipv4.ip_forward = 1        #开启路由转发功能;

        net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1        #表示 bridge 设备在二层转发时也去调用 iptables 配置的三层规则;

    注意:以上步骤所有节点都需要进行配置;

2.二进制安装containerd:

# cd /usr/local/src/containerd/

# wget https://github.com/containerd/containerd/releases/download/v1.6.9/containerd-1.6.9-linux-amd64.tar.gz

# tar -zxvf containerd-1.6.9-linux-amd64.tar.gz

# cp bin/* /usr/local/bin

# vim /lib/systemd/system/containerd.service        #ExecStart=/usr/local/bin/containerd,字段代表containerd可执行文件位置,根据以上操作,指向到/usr/local/bin/containerd即可,该服务文件可以从由apt安装服务获得;

# containerd config default        #输出默认的containerd配置文件信息;

# containerd config default > /etc/containerd/config.toml        #将输出信息重定向为默认配置文件,需要修改61,153行内容,即底层封装镜像地址,和镜像加速地址;

61     sandbox_image = "registry.k8s.io/pause:3.6"        #注意当使用K8S时需要修改此配置文件参数,修改为国内提供的底层封装镜像地址registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.7,注意此地址和版本可以根据实际情况修改;

153       [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.mirrors]        #配置containerd的镜像加速服务器地址,如下图。154行表示对docker.io域名加速,155行表示当访问docker.io这个域名时通过https://9916w1ow.mirror.aliyuncs.com进行加速;

# systemctl restart containerd && systemctl enable containerd        #启动服务并配置开机自启动;

    坑:可能会出现如图报错

        root@ubuntua:/etc/containerd# systemctl unmask containerd        #使用unmask解锁即可,输出信息如下;

        Removed /etc/systemd/system/containerd.service.

# systemctl status containerd

#  swapoff -s        #关闭交换分区;

# swapon -a        #查看交换分区;

3.二进制安装runC:

runC二进制包下载地址:https://github.com/opencontainers/runc/releases/download/v1.1.4/runc.amd64

# mkdir /usr/local/src/runC

# cd /usr/local/src/runC

# mv /tmp/runc.amd64 ./

# chmod a+x runc.amd64

# ln -s /usr/local/src/runC/runc.amd64 /usr/local/bin/runc

3.二进制安装cni:

# cd /usr/local/src/cni

# mv /tmp/cni-plugins-linux-amd64-v1.1.1.tgz ./

# mkdir -p /opt/cni/bin

# tar -zxvf cni-plugins-linux-amd64-v1.1.1.tgz -C /opt/cni/bin/

4.二进制安装nerdctl:安装方法同上;

类似docker的容器管理工具,如果有个别,node端不需要使用,那么这些节点可以不用安装;

Kubernetes初始化

因为使用kubeadm安装时要用到许多相关镜像,所以最好提前下载;


1.提前下载相关镜像:

# kubeadm config images list --kubernetes-version v1.25.3        #查看镜像列表,注意此处正常的镜像地址是国外,所以可以考虑使用国内的镜像站来代替;

# vim images-download.sh        #编写镜像下载脚本;

内容:

#!/bin/bash

nerdctl pullregistry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-apiserver:v1.25.3

nerdctl pullregistry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-controller-manager:v1.25.3

nerdctl pullregistry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-scheduler:v1.25.3

nerdctl pullregistry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-proxy:v1.25.3

nerdctl pullregistry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.8

nerdctl pullregistry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/etcd:3.5.4-0

# nerdctl images

2.初始化操作:

# kubeadm init --apiserver-advertise-address=192.168.1.20 --apiserver-bind-port=6443 --kubernetes-version=v1.25.3 --pod-network-cidr=10.100.0.0/16 --service-cidr=10.200.0.0/16 --service-dns-domain=cluster.local --image-repository=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers --ignore-preflight-errors=swap        #注意--ignore-preflight-errors=swap意思时忽略swap交换分区报错,但是在实际测试时还是可能会包此错误,所以前面步骤中才提前关闭交换分区;

如果出现此类错误就说名内核参数没有设置正确;
初始化成功截图

注意:此截图信息很重要,需要留存

3.配置认证文件:

无论时master还是node在不配置认证文件的情况下都无法使用kubectl命令;

# mkdir -p $HOME/.kube

# sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config

# sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

# kubectl get node        #输出K8S节点信息,可以使用表示认证文件无误;

注意:/root/.kube/config验证文件必须传递给每个node节点,否则后续会有calico镜像无法下载的问题

4.安装calico网络组件:

                官方给的网络组件链接https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/,里面有多种组件可以自行选择;

                获取calico-ipip.yaml根据实际场景进行编辑,本次实验使用的是课程提供的实例文件,仅以搭建成功为目的,后续讲到相关课程时会具体讲解;

                    4435             - name: CALICO_IPV4POOL_CIDR        #表示calico,pod网络地址,默认为注释行;

                    4436               value: "10.100.0.0/16"        #配置成kubeadm init时设置的网络段,不可以和宿主机网络同网段,而且要保证地址足够使用,后续修改网络很麻烦;

# kubectl apply -f /usr/local/src/calico/calico-ipip.yaml        #应用calico配置,此过程要下载镜像,需要等待,可以通过nerdctl -n k8s.io images ls查看以下载的相关镜像;

# kubectl get pod -A        #可以查看到calico相关pod正在创建;

5.将B,C节点加入到K8S中:

kubeadm join 192.168.1.20:6443 --token 47ev3t.uvo8t047j4ybem74 \

        --discovery-token-ca-cert-hash sha256:960e4e1c081b8dbff77e03f4fed768125726ef48009aa0b03cd545ddc47744eb

这段内容就是之前初始化K8S时的成功信息一部分;

坑:如果遇到kubeadm join失败,可以使用以下方法排错重试;

# swapoff -a

# kubeadm reset

# systemctl daemon-reload

# systemctl restart kubelet

# iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X

6.如果使用containerd作为组件时,K8S安装时所使用的镜像会保存在k8s.io这个namespace中,可以使用nerdctl -n k8s.io images查询;

7.使用实验提供nginx.yaml文件进行测试;

查看nginx.yaml文件发现有一个namespace名称,这个namespace需要手动创建;

8   namespace: myserver        #nginx.yaml的8行,还有其他位置都需要修改;

# kubectl create ns myserver        #创建名为myserver的namespace;

# kubectl apply -f /usr/local/src/nginx/nginx.yaml        #运行nginx.yaml;

# kubectl get pod -n myserver        #查询名为myserver的pod信息;

8.分别访问node节点进行测试

http://192.168.1.21:30004/

http://192.168.1.22:30004/

端口是写在nginx.yaml文件中的;

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