快速搭建kubernetes高可用集群（3master+3worker+负载均衡）

kubeadm是Kubernetes官方提供的用于快速安装Kubernetes集群的工具，通过kubeadm的方式安装集群比二进制的方式安装高效不少。建议初次使用k8s使用此方式安装，二进制的方式会很快令人失去信心。

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(虚拟多台)或多台机器，操作系统 CentOS7.x-86_x64
  • 硬件配置：2GB或更多RAM(node不跑pod可以1G)，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. 准备环境

角色 最低配置 IP
master1 2C2G 192.168.2.8
master2 2C2G 192.168.2.9
master3 2C2G 192.168.2.10
node1 2C1G 192.168.2. 11
node2 2C1G 192.168.2. 12
node3 2C1G 192.168.2.13
VIP（虚拟ip） 192.168.2.5
ha1（dns） 2C1G 192.168.2.6
ha1（dns） 2C1G 192.168.2.7

系统初始化

# 关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

# 关闭selinux
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config  # 永久
setenforce 0  # 临时

# 关闭swap
swapoff -a  # 临时
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab    # 永久

# 根据规划设置主机名（master和node都执行）
hostnamectl set-hostname <hostname>

# 在master添加hosts（如有dns服务，添加在dnsmasq.hosts）
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.2.5     master.k8s.io   k8s-vip
192.168.2.8     master01.k8s.io master1
192.168.2.9     master02.k8s.io master2
192.168.2.10    master03.k8s.io master3
192.168.2. 11   node01.k8s.io   node1
192.168.2. 12   node01.k8s.io   node2
192.168.2. 13   node01.k8s.io   node3
EOF

# 将桥接的IPv4流量传递到iptables的链（安装docker使用）
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
sysctl --system  # 生效

# 时间同步
yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com

dnsmasq安装可参考我的另一篇文章

3. 所有ha节点部署keepalived

3.1 安装相关包和keepalived

yum install -y conntrack-tools libseccomp libtool-ltdl

yum install -y keepalived

3.2配置负载均衡r节点

ha1节点配置

cat > /etc/keepalived/keepalived.conf <<EOF 
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id k8s
}

vrrp_script check_haproxy {
    script "killall -0 haproxy"
    interval 3
    weight -2
    fall 10
    rise 2
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER 
    interface ens33 
    virtual_router_id 51
    priority 250
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass ceb1b3ec013d66163d6ab
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.2.5 
    }
    track_script {
        check_haproxy
    }

}
EOF

ha2节点配置

cat > /etc/keepalived/keepalived.conf <<EOF 
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   router_id k8s
}

vrrp_script check_haproxy {
    script "killall -0 haproxy"
    interval 3
    weight -2
    fall 10
    rise 2
}

vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP 
    interface ens33 
    virtual_router_id 51
    priority 200
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass ceb1b3ec013d66163d6ab
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.2.5 
    }
    track_script {
        check_haproxy
    }

}
EOF

3.3 启动和检查

在两台ha节点都执行

# 启动keepalived
$ systemctl start keepalived.service
设置开机启动
$ systemctl enable keepalived.service
# 查看启动状态
$ systemctl status keepalived.service

启动后查看ha的网卡信息（有一台可看到vip）

ip a s ens33

4. ha节点部署haproxy

4.1 安装

yum install -y haproxy

4.2 配置

两台ha节点的配置均相同，配置中声明了后端代理的两个master节点服务器，指定了haproxy运行的端口为16443等，因此16443端口为集群的入口

cat > /etc/haproxy/haproxy.cfg << EOF
#---------------------------------------------------------------------
# Global settings
#---------------------------------------------------------------------
global
    # to have these messages end up in /var/log/haproxy.log you will
    # need to:
    # 1) configure syslog to accept network log events.  This is done
    #    by adding the '-r' option to the SYSLOGD_OPTIONS in
    #    /etc/sysconfig/syslog
    # 2) configure local2 events to go to the /var/log/haproxy.log
    #   file. A line like the following can be added to
    #   /etc/sysconfig/syslog
    #
    #    local2.*                       /var/log/haproxy.log
    #
    log         127.0.0.1 local2
    
    chroot      /var/lib/haproxy
    pidfile     /var/run/haproxy.pid
    maxconn     4000
    user        haproxy
    group       haproxy
    daemon 
       
    # turn on stats unix socket
    stats socket /var/lib/haproxy/stats
#---------------------------------------------------------------------
# common defaults that all the 'listen' and 'backend' sections will
# use if not designated in their block
#---------------------------------------------------------------------  
defaults
    mode                    http
    log                     global
    option                  httplog
    option                  dontlognull
    option http-server-close
    option forwardfor       except 127.0.0.0/8
    option                  redispatch
    retries                 3
    timeout http-request    10s
    timeout queue           1m
    timeout connect         10s
    timeout client          1m
    timeout server          1m
    timeout http-keep-alive 10s
    timeout check           10s
    maxconn                 3000
#---------------------------------------------------------------------
# kubernetes apiserver frontend which proxys to the backends
#--------------------------------------------------------------------- 
frontend kubernetes-apiserver
    mode                 tcp
    bind                 *:16443
    option               tcplog
    default_backend      kubernetes-apiserver    
#---------------------------------------------------------------------
# round robin balancing between the various backends
#---------------------------------------------------------------------
backend kubernetes-apiserver
    mode        tcp
    balance     roundrobin
    server      master01.k8s.io   1192.168.2.8:6443 check
    server      master02.k8s.io   1192.168.2.9:6443 check
    server      master03.k8s.io   192.168.2.10:6443 check
#---------------------------------------------------------------------
# collection haproxy statistics message
#---------------------------------------------------------------------
listen stats
    bind                 *:1080
    stats auth           admin:awesomePassword
    stats refresh        5s
    stats realm          HAProxy\ Statistics
    stats uri            /admin?stats
EOF

4.3 启动和检查

两台ha都启动

# 设置开机启动
$ systemctl enable haproxy
# 开启haproxy
$ systemctl start haproxy
# 查看启动状态
$ systemctl status haproxy

检查端口

netstat -lntup|grep haproxy

5. 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。kubelet控制容器，kubeadm控制加入平面。

5.1 安装Docker

$ wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
$ yum -y install docker-ce-18.06.1.ce-3.el7
$ systemctl enable docker && systemctl start docker
$ docker --version
Docker version 18.06.1-ce, build e68fc7a

镜像加速

$ cat > /etc/docker/daemon.json << EOF
{
  "registry-mirrors": ["https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF

5.2 添加阿里云YUM软件源

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

5.3 安装kubeadm，kubelet和kubectl

由于版本更新频繁，这里指定版本号部署：

$ yum install -y kubelet-1.16.3 kubeadm-1.16.3 kubectl-1.16.3
$ systemctl enable kubelet

6. 部署Kubernetes Master

6.1 创建kubeadm配置文件

在master1操作

$ mkdir /usr/local/kubernetes/manifests -p

$ cd /usr/local/kubernetes/manifests/

$ vi kubeadm-config.yaml

apiServer:
  certSANs:
    - master1
    - master2
    - master3
    - master.k8s.io
    - 192.168.2.5
    - 192.168.2.8
    - 192.168.2.9
    - 192.168.2.10
  extraArgs:
    authorization-mode: Node,RBAC
  timeoutForControlPlane: 4m0s
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta1
certificatesDir: /etc/kubernetes/pki
clusterName: kubernetes
controlPlaneEndpoint: "master.k8s.io:16443"
controllerManager: {}
dns: 
  type: CoreDNS
etcd:
  local:    
    dataDir: /var/lib/etcd
imageRepository: registry.aliyuncs.com/google_containers
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.16.3
networking: 
  dnsDomain: cluster.local  
  podSubnet: 10.244.0.0/16
  serviceSubnet: 10.1.0.0/16
scheduler: {}

6.2 在master1节点执行

$ kubeadm init --config kubeadm-config.yaml

按照提示配置环境变量，使用kubectl工具：

mkdir -p $HOME/.kube
cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
$ kubectl get nodes
$ kubectl get pods -n kube-system

按照提示保存以下内容，一会要使用：

kubeadm join master.k8s.io:16443 --token jv5z7n.3y1zi95p952y9p65 \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:403bca185c2f3a4791685013499e7ce58f9848e2213e27194b75a2e3293d8812 \
    --control-plane

查看集群状态

kubectl get cs

kubectl get pods -n kube-system

7.安装集群网络

从官方地址获取到flannel的yaml，在master1上执行

mkdir flannel
cd flannel
wget -c https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

安装flannel网络

kubectl apply -f kube-flannel.yml

检查

kubectl get pods -n kube-system

8、master2、3节点加入集群

8.1 复制密钥及相关文件

从master1复制密钥及相关文件到master2

ssh root@192.168.2.9 mkdir -p /etc/kubernetes/pki/etcd

scp /etc/kubernetes/admin.conf root@192.168.2.8:/etc/kubernetes
   
scp /etc/kubernetes/pki/{ca.*,sa.*,front-proxy-ca.*} root@192.168.2.9:/etc/kubernetes/pki
   
scp /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.* root@192.168.2.9:/etc/kubernetes/pki/etcd

master3操作同上

8.2 master2、3加入集群

执行在master1上init后输出的join命令,需要带上参数--control-plane表示把master控制节点加入集群

kubeadm join master.k8s.io:16443 --token ckf7bs.30576l0okocepg8b     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:19afac8b11182f61073e254fb57b9f19ab4d798b70501036fc69ebef46094aba --control-plane

检查状态

kubectl get node

kubectl get pods --all-namespaces

9. 加入Kubernetes Node

在node1、2、3上执行

向集群添加新节点，执行在kubeadm init输出的kubeadm join命令：

kubeadm join master.k8s.io:16443 --token ckf7bs.30576l0okocepg8b     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:19afac8b11182f61073e254fb57b9f19ab4d798b70501036fc69ebef46094aba

检查状态

kubectl get node

kubectl get pods --all-namespaces

7. 测试kubernetes集群

在Kubernetes集群中创建一个pod，验证是否正常运行：

$ kubectl create deployment nginx --image=nginx
$ kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort
$ kubectl get pod,svc

访问地址：http://NodeIP:Port

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