k8s1.20环境搭建部署(二进制版本)

阅读原文时间：2023年07月09日阅读：1

1.1 生产环境部署K8s集群的两种方式

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。

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。

　　小结：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 环境信息

　　服务器要求：

建议最小硬件配置：2核CPU、2G内存、30G硬盘
服务器最好可以访问外网，会有从网上拉取镜像需求，如果服务器不能上网，需要提前下载对应镜像并导入节点

软件

版本

linux

Centos 7.9.2009

Kubernetes

1.20．7

Docker

20.10.7

Etcd

3.4.9

Calico

3.19.1

角色

组件

主机名

Master01

Load Balancer(Master)

172.21.161.110

172.21.161.120(vip)

kube-apiserver

kube-controller-manager

kube-scheduler

kubelet

kube-proxy

Nginx L4

master01

Master02

Load Balancer(Backup)

172.21.161.111

kube-apiserver

kube-controller-manager

kube-scheduler

kubelet

kube-proxy

Nginx L4

master02

etcd01

172.21.161.112

etcd

etcd01

etcd02

172.21.161.113

etcd

etcd02

etcd03

172.21.161.114

etcd

etcd03

Node01

172.21.161.115

kubelet

kube-proxy

docker

flannel

node01

Node02

172.21.161.116

kubelet

kube-proxy

docker

flannel

node02

public

172.21.161.149

跳板机

public

　　这里为了使搭建过程更清晰，尽量将各角色分配到不同的机器上。每个机器都部署属于自己的角色。比如生成证书就在public跳板机上去生成,然后推送到对应服务器。

1.3 拓扑信息

　　单Master架构图

　　单Master服务器规划：

角色

组件

主机名

Master01

172.21.161.110

kube-apiserver

kube-controller-manager

kube-scheduler

master01

etcd01

172.21.161.112

etcd

etcd01

etcd02

172.21.161.113

etcd

etcd02

etcd03

172.21.161.114

etcd

etcd03

Node01

172.21.161.115

kubelet

kube-proxy

docker

node01

Node02

172.21.161.116

kubelet

kube-proxy

docker

node02

public

172.21.161.149

跳板机

public

1.4 操作系统初始化设置

# 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

hostnamectl set-hostname

在需要的主机添加hosts,这里一定要是追加，否则覆盖了默认的记录，在Calico和许多服务会出现问题

cat >> /etc/hosts << EOF
172.21.161.110 master01
172.21.161.111 master02
172.21.161.115 node01
172.21.161.116 node02
172.21.161.112 etcd01
172.21.161.113 etcd02
172.21.161.114 etcd03
172.21.161.149 public
EOF

将桥接的IPv4流量传递到iptables的链

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 chrony -y
ntpdate time.windows.com

　　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。

2.1 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。

找一台服务器操作，这里用public节点。证书的生成以及分配都在public上操作

#public节点操作
mkdir -p /k8s-deploy/cfssl/
cd /k8s-deploy/cfssl
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

为什么需要证书？

　　K8s所有组件采用https加密通信，这些组件一般由两套根证书生成:K8S组件（apiserver）和Etcd。

　　按照需求分类来说，这里所有的服务组件controller-manager、scheduler、kubelet、kube-proxy、kubeclt等需要访问apiserver，这里需要一套。Apiserver访问etcd集群又是一套单独的。所以这里2套证书是2个不同自签CA颁发的。

2.2 生成Etcd证书

　　1.自签证书颁发机构（CA）

　　签发证书都在public机器上。

　　创建工作目录：

#public节点操作
mkdir -p /k8s-deploy/cfssl/TLS/{etcd,k8s}
cd /k8s-deploy/cfssl/TLS/etcd

　　自签CA:

#public节点操作
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": "ShangHai",
"ST": "ShangHai"
}
]
}
EOF

　　生成证书：

cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -

　　会生成ca.pem和ca-key.pem文件

　　2.使用自签CA签发Etcd HTTPS证书

　　创建证书申请文件：

#public节点操作
cat > server-csr.json << EOF
{
"CN": "etcd",
"hosts": [
"172.21.161.112",
"172.21.161.113",
"172.21.161.114"
],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"L": "ShangHai",
"ST": "ShangHai"
}
]
}
EOF

注意：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

　　会生成server.pem和server-key.pem文件。

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

2.4 部署Etcd集群

　　以下在etcd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

#etcd01节点操作
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

#etcd01节点操作
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://172.21.161.112:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://172.21.161.112:2379"

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://172.21.161.112:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://172.21.161.112:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://172.21.161.112:2380,etcd-2=https://172.21.161.113:2380,etcd-3=https://172.21.161.114:2380"
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_PEERURLS：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_INITIALCLUSTER_TOKEN：集群Token
ETCD_INITIALCLUSTER_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

#etcd01节点操作
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

　　在public上把刚才生成的证书拷贝到etcd01配置文件中的路径：(只有这里是在public上操作，其余都是在etc01上操作)

[root@public etcd]# scp -r /k8s-deploy/cfssl/TLS/etcd/ca*pem /k8s-deploy/cfssl/TLS/etcd/server*pem root@etcd01:/opt/etcd/ssl

　　5.启动并设置开机启动

#etcd01节点操作
systemctl daemon-reload
#启动的时候会hold住，因为其它两个节点没有配置，一直在寻找其它节点
systemctl start etcd
systemctl enable etcd

　　6.将上面节点1所有生成的文件拷贝到节点2和节点3

#etcd01节点操作
scp -r /opt/etcd/ root@etcd02:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@etcd02:/usr/lib/systemd/system/
scp -r /opt/etcd/ root@etcd03:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@etcd03:/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：(总共5处)

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://172.21.161.112:2380" # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https:// 172.21.161.112:2379" # 修改此处为当前服务器IP

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https:// 172.21.161.112:2380" # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https:// 172.21.161.112:2379" # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://172.21.161.112:2380,etcd-2=https://172.21.161.113:2380,etcd-3=https://172.21.161.114:2380"
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

　　如果有问题查看日志：/var/log/message或者journalctl -f -u etcd

　　这里使用Docker作为容器引擎，也可以换成别的，例如containerd

　　下载地址：https://download.docker.com/linux/static/stable/x86_64/docker-20.10.7.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。本节其实已经用yum安装一遍了，这里只是做一个源码的演示。

3.1 解压二进制包

tar zxvf docker-20.10.7.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://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF

registry-mirrors 阿里云镜像加速器

3.4 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start docker
systemctl enable docker

4.1 生成kube-apiserver证书

　　1.自签证书颁发机构（CA）

　　证书操作在public机器上，这是另一套独立etcd的自签ca证书

# 切换工作目录(public)
cd /k8s-deploy/cfssl/TLS/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": "ShangHai",
"ST": "ShangHai",
"O": "k8s",
"OU": "System"
}
]
}
EOF

　　生成证书：

cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -

　　会生成ca.pem和ca-key.pem文件。

　　2.使用自签CA签发kube-apiserver HTTPS证书

　　创建证书申请文件：

#public节点操作
cat > server-csr.json << EOF
{
"CN": "kubernetes",
"hosts": [
"10.0.0.1",
"127.0.0.1",
"172.21.161.110",
"172.21.161.111",
"172.21.161.120",
"kubernetes",
"kubernetes.default",
"kubernetes.default.svc",
"kubernetes.default.svc.cluster",
"kubernetes.default.svc.cluster.local"
],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"L": "ShangHai",
"ST": "ShangHai",
"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

　　会生成server.pem和server-key.pem文件。

4.2 从Github下载二进制文件

　　下载地址： https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/CHANGELOG/CHANGELOG-1.20.md

注：打开链接你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。

4.3 解压二进制包

#master01节点操作
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}
tar zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
cd kubernetes/server/bin
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

#master01节点操作
cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf << EOF
KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--etcd-servers=https://172.21.161.112:2379,https://172.21.161.113:2379,https://172.21.161.114:2379 \\
--bind-address=172.21.161.110 \\
--secure-port=6443 \\
--advertise-address=172.21.161.110 \\
--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=30000-32767 \\
--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 \\
--service-account-issuer=api \\
--service-account-signing-key-file=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \\
--etcd-cafile=/opt/etcd/ssl/ca.pem \\
--etcd-certfile=/opt/etcd/ssl/server.pem \\
--etcd-keyfile=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \\
--requestheader-client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--proxy-client-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/server.pem \\
--proxy-client-key-file=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \\
--requestheader-allowed-names=kubernetes \\
--requestheader-extra-headers-prefix=X-Remote-Extra- \\
--requestheader-group-headers=X-Remote-Group \\
--requestheader-username-headers=X-Remote-User \\
--enable-aggregator-routing=true \\
--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
1.20版本必须加的参数：--service-account-issuer，--service-account-signing-key-file
--etcd-xxxfile：连接Etcd集群证书
--audit-log-xxx：审计日志
启动聚合层相关配置：--requestheader-client-ca-file，--proxy-client-cert-file，--proxy-client-key-file，--requestheader-allowed-names，--requestheader-extra-headers-prefix，--requestheader-group-headers，--requestheader-username-headers，--enable-aggregator-routing

　　2.拷贝刚才生成的证书（public）

　　把刚才生成的证书拷贝到配置文件中的路径：

[root@public k8s]#scp -r /k8s-deploy/cfssl/TLS/k8s/ca*pem /k8s-deploy/cfssl/TLS/k8s/server*pem root@master01:/opt/kubernetes/ssl

　　注意，因为etcd和master不在一台机器部署，这里etcd的证书也要拷贝

#首先master01要创建目录mkdir /opt/etcd/ssl -p
[root@master01 bin]# mkdir /opt/etcd/ssl -p
[root@public k8s]# scp -r /k8s-deploy/cfssl/TLS/etcd/ca*pem /k8s-deploy/cfssl/TLS/etcd/server*pem root@master01:/opt/etcd/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：

#master01节点操作
cat > /opt/kubernetes/cfg/token.csv << EOF
c47ffb939f5ca36231d9e3121a252940,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

#master01节点操作
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

#master01节点操作
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-apiserver
systemctl enable kube-apiserver

　　启动会有异常，这里不影响运行及后续操作，可以忽略，具体解决办法参考以下链接

　　https://github.com/kubernetes/kubernetes/issues/76956

4.5 部署kube-controller-manager

　　1.创建配置文件

#master01节点操作
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 \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig \\
--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 \\
--cluster-signing-duration=87600h0m0s"
EOF

--kubeconfig：连接apiserver配置文件
--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.生成kubeconfig证书以及配置文件

　　生成kube-controller-manager证书：(public)

# 切换工作目录(public，证书一般要切换回public机器操作)
cd /k8s-deploy/cfssl/TLS/k8s/

创建证书请求文件

cat > kube-controller-manager-csr.json << EOF
{
"CN": "system:kube-controller-manager",
"hosts": [],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"L": "ShangHai",
"ST": "ShangHai",
"O": "system:masters",
"OU": "System"
}
]
}
EOF

生成证书

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-controller-manager-csr.json | cfssljson -bare kube-controller-manager

　　生成kubeconfig文件（以下是shell命令，直接在终端执行）：

　　这里生成的证书文件因为在public，所以要拷贝到master01的相应目录

[root@public k8s]# scp -r /k8s-deploy/cfssl/TLS/k8s/kube-controller-manager*pem root@master01:/opt/kubernetes/ssl

#master01节点操作
KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://172.21.161.110:6443"

kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials kube-controller-manager \
--client-certificate=/opt/kubernetes/ssl/kube-controller-manager.pem \
--client-key=/opt/kubernetes/ssl/kube-controller-manager-key.pem \
--embed-certs=true \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \
--cluster=kubernetes \
--user=kube-controller-manager \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
#这里配置文件就不展示了

　　3.systemd管理controller-manager

#master01节点操作
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

　　4.启动并设置开机启动

#master01节点操作
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-controller-manager
systemctl enable kube-controller-manager

　　5.可能出现的问题

　　对后续不影响，时间充裕的可以尝试排错。

4.6 部署kube-scheduler　　

　　1.创建配置文件

#master01节点操作
cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.conf << EOF
KUBE_SCHEDULER_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--leader-elect \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig \\
--bind-address=127.0.0.1"
EOF

--kubeconfig：连接apiserver配置文件
--leader-elect：当该组件启动多个时，自动选举（HA）

　　2.生成kubeconfig证书以及配置文件

　　生成kube-scheduler证书：

# 切换工作目录(public，证书一般要切换回public机器操作)
cd /k8s-deploy/cfssl/TLS/k8s/

创建证书请求文件

cat > kube-scheduler-csr.json << EOF
{
"CN": "system:kube-scheduler",
"hosts": [],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"L": "ShangHai",
"ST": "ShangHai",
"O": "system:masters",
"OU": "System"
}
]
}
EOF

生成证书

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-scheduler-csr.json | cfssljson -bare kube-scheduler

　　生成kubeconfig文件（以下是shell命令，直接在终端执行）：

　　这里生成的证书文件因为在public，所以要拷贝到master01的相应目录

[root@public k8s]# scp -r /k8s-deploy/cfssl/TLS/k8s/kube-scheduler*pem root@master01:/opt/kubernetes/ssl

#master01节点操作
KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://172.21.161.110:6443"

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

　　3.systemd管理scheduler

#master01节点操作
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

　　4.启动并设置开机启动

#master01节点操作
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-scheduler
systemctl enable kube-scheduler

　　出现以下问题的，重头开始做吧

4.7 查看集群状态(public)

　　生成kubectl连接集群的证书：

#想访问k8s集群的机器操作，这里使用public
cat > admin-csr.json <<EOF
{
"CN": "admin",
"hosts": [],
"key": {
"algo": "rsa",
"size": 2048
},
"names": [
{
"C": "CN",
"L": "ShangHai",
"ST": "ShangHai",
"O": "system:masters",
"OU": "System"
}
]
}
EOF

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

　　生成kubeconfig文件：

mkdir /root/.kube

KUBE_CONFIG="/root/.kube/config"
KUBE_APISERVER="https://172.21.161.110:6443"

kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=/k8s-deploy/cfssl/TLS/k8s/ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials cluster-admin \
--client-certificate=/k8s-deploy/cfssl/TLS/k8s/admin.pem \
--client-key=/k8s-deploy/cfssl/TLS/k8s/admin-key.pem \
--embed-certs=true \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \
--cluster=kubernetes \
--user=cluster-admin \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

　　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。

　　也可以顺便同时让master可以访问，在public将config文件拷贝至master01节点即可

[root@master01 ssl]# mkdir /root/.kube
[root@public ~]# scp -r /root/.kube/ root@master01:/root

4.8 授权kubelet-bootstrap用户允许请求证书

#创建node必备，不然node的kubelet无法启动,就是创建一个可以申请证书的用户
kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap \
--clusterrole=system:node-bootstrapper \
--user=kubelet-bootstrap

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至node节点：

cd /tools/kubernetes/server/bin/
scp -r kubelet kube-proxy root@node01:/opt/kubernetes/bin/
scp /opt/kubernetes/ssl/ca.pem root@node01:/opt/kubernetes/ssl/
scp /usr/bin/kubectl node01:/usr/bin

5.2 部署kubelet

　　1.创建配置文件

#node01节点操作
cat > /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf << EOF
KUBELET_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--hostname-override=node01 \\
--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=lizexiong/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

　　如果主机名在通过master审批之后更改了，或者是什么原因更改了，node就会出现下面的错误提示

　　2.配置参数文件

#node01节点操作
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kubelet初次加入集群引导kubeconfig文件

#node01节点操作
KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://172.21.161.110:6443" # apiserver IP:PORT
TOKEN="c47ffb939f5ca36231d9e3121a252940" # 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=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials "kubelet-bootstrap" \
--token=${TOKEN} \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \
--cluster=kubernetes \
--user="kubelet-bootstrap" \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

　　4.systemd管理kubelet

#node01节点操作
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

#node01节点操作
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@public k8s]# kubectl get csr
NAME AGE SIGNERNAME REQUESTOR CONDITION
node-csr-84G21oPC3hDbyMwZN62ExQDI4D2Xa8IO74zHtlWRhD8 60s kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Pending

批准申请

[root@public k8s]# kubectl certificate approve node-csr-84G21oPC3hDbyMwZN62ExQDI4D2Xa8IO74zHtlWRhD8
certificatesigningrequest.certificates.k8s.io/node-csr-84G21oPC3hDbyMwZN62ExQDI4D2Xa8IO74zHtlWRhD8 approved
[root@public k8s]# kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
node01 NotReady 3s v1.20.7
#这个时候节点状态肯定是NotReady，安装Calico之后就会好

注意：可能出现的报错

[root@public k8s]# kubectl certificate approve node-csr-84G21oPC3hDbyMwZN62ExQDI4D2Xa8IO74zHtlWRhD8
No resources found
error: no kind "CertificateSigningRequest" is registered for version "certificates.k8s.io/v1" in scheme "k8s.io/kubernetes/pkg/kubectl/scheme/scheme.go:28"
#因为客户端版本不对
[root@public k8s]# kubectl version --short
Client Version: v1.12.7
Server Version: v1.20.7

　　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

#node01节点操作
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

#node01节点操作
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: node01
clusterCIDR: 10.0.0.0/24
EOF

　　3.生成kube-proxy.kubeconfig文件

# 切换工作目录(public)
cd /k8s-deploy/cfssl/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": "ShangHai",
"ST": "ShangHai",
"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
#将证书从public拷贝至node
[root@public k8s]# scp /k8s-deploy/cfssl/TLS/k8s/kube-proxy*pem root@node01:/opt/kubernetes/ssl

#node01节点操作
#生成kubeconfig文件：
KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://172.21.161.110:6443"

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

　　4.systemd管理kube-proxy

#node01节点操作
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

#node01节点操作
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-proxy
systemctl enable kube-proxy

　　启动后会有报错，只有在calico插件安装完成后才会正常。

5.5 部署网络组件

　　Calico是一个纯三层的数据中心网络方案，是目前Kubernetes主流的网络方案。

　　下载地址: https://docs.projectcalico.org/getting-started/kubernetes/self-managed-onprem/onpremises

　　部署Calico：

#哪里有yaml文件可以访问集群，就在哪里操作
curl https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml -O
kubectl apply -f calico.yaml
kubectl get pods -n kube-system

　　等Calico Pod都Running，节点也会准备就绪：（镜像在国外，可能会有些慢）

kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
node01 Ready 37m v1.20.7

注意：这里有个问题需要注意

　　准备环境的时候,各node节点的/etc/hosts里面的默认记录，也就是localhost记录，一定不要删除或者误删，否则会出现以下报错，pod是运行的，但是健康检查一直无法通过。

5.6 授权apiserver访问kubelet

　　应用场景：例如kubectl logs

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

　　1.拷贝已部署好的Node相关文件到新节点

[root@node01 cfg]# scp -r /opt/kubernetes/ root@node02:/opt #包括，程序，证书，都在里面，主要需要ca.pem
[root@node01 cfg]# scp -r /usr/lib/systemd/system/{kubelet,kube-proxy}.service root@node02:/usr/lib/systemd/system

　　2.删除kubelet证书和kubeconfig文件

#node02节点操作
rm -f /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig #审批通过后会自动生成
rm -f /opt/kubernetes/ssl/kubelet-client*

　　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

　　3.修改主机名

#node02节点操作
vi /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
--hostname-override=node01 #修改成真实主机名

vi /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml
hostnameOverride: node01 #修改成真实主机名

　　4.启动并设置开机启动

#node02节点操作
systemctl daemon-reload
systemctl start kubelet kube-proxy
systemctl enable kubelet kube-proxy

　　5.在Master上批准新Node kubelet证书申请

授权请求

kubectl certificate approve node-csr-4zTjsaVSrhuyhIGqsefxzVoZDCNKei-aE2jyTP81Uro

　　6.查看Node状态

kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
node01 Ready 47m v1.20.7
node02 Ready 6m49s v1.20.7

6.1 部署Dashboard

#哪里有yaml文件可以访问集群，就在哪里操作
kubectl apply -f kubernetes-dashboard.yaml

查看部署

kubectl get pods,svc -n kubernetes-dashboard

　　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
kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk '/dashboard-admin/{print $1}')

　　使用输出的token登录Dashboard。

6.2 部署CoreDNS

　　CoreDNS用于集群内部Service名称解析。

#哪里有yaml文件可以访问集群，就在哪里操作
kubectl apply -f coredns.yaml

kubectl get pods -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
coredns-5ffbfd976d-j6shb 1/1 Running 0 32s

　　DNS解析测试：

#创建之前要开启api访问kubelet权限，不然无法进入容器
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。

　　至此一个单Master集群就搭建完成了！这个环境就足以满足学习实验了，下面继续扩容多Master集群！

　　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 部署Master2

　　现在需要再增加一台新服务器，作为Master2 Node，IP是172.21.161.111。

　　为了节省资源你也可以将之前部署好的Worker Node1复用为Master2 Node角色（即部署Master组件，这里不这么做）

　　Master02 与已部署的Master01所有操作一致。所以我们只需将Master01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.准备工作

　　安装docker及更改主机名以及主机名加入到所有机器的映射

　　2.创建etcd证书目录

　　在Master02创建etcd证书目录：

#master02节点操作
mkdir -p /opt/etcd/ssl

　　3.拷贝文件（Master01操作）

　　拷贝Master1上所有K8s文件和etcd证书到Master2：

scp -r /opt/kubernetes root@master02:/opt
scp -r /opt/etcd/ssl root@master02:/opt/etcd
scp /usr/lib/systemd/system/kube* root@master02:/usr/lib/systemd/system
scp /usr/bin/kubectl root@master02:/usr/bin
scp -r /root/.kube root@master02:/root

　　4.删除证书文件

　　删除kubelet证书和kubeconfig文件：

#master02节点操作
#如果master没有部署node节点组件，可忽略这一步
rm -f /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig
rm -f /opt/kubernetes/ssl/kubelet*

　　5.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： (7处修改)

#master02节点操作
vi /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf
…
--bind-address=172.21.161.111 \
--advertise-address=172.21.161.111 \
…

vi /opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig
server: https:// 172.21.161.111:6443

vi /opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig
server: https:// 172.21.161.111:6443

vi root/.kube/config
server: https://172.21.161.111:6443

#下面的2处无视，因为目前master节点还没部署node组件
vi /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
--hostname-override=master02

vi /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml
hostnameOverride: master02

　　6.启动设置开机启动

#master02节点操作
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler
systemctl enable kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler

　　7.查看集群状态

#master02节点操作
kubectl get cs
NAME STATUS MESSAGE ERROR
scheduler Healthy ok
controller-manager Healthy ok
etcd-1 Healthy {"health":"true"}
etcd-2 Healthy {"health":"true"}
etcd-0 Healthy {"health":"true"}

7.2 部署Nginx+Keepalived高可用负载均衡器

　　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（漂移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。

　　注1：为了节省机器，这里与K8s Master节点机器复用。也可以独立于k8s集群之外部署，只要nginx与apiserver能通信就行。

　　注2：如果你是在公有云上，一般都不支持keepalived，那么你可以直接用它们的负载均衡器产品，直接负载均衡多台Master kube-apiserver，架构与上面一样。

　　在两台Master节点操作。

　　1.安装软件包（主/备）

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

　　2.Nginx配置文件（主/备一样）

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 172.21.161.110:6443;   # Master1 APISERVER IP:PORT  
   server 172.21.161.111:6443;   # Master2 APISERVER IP:PORT  
}

server {  
   listen 16443; # 由于nginx与master节点复用，这个监听端口不能是6443，否则会冲突  
   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）

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
}

vrrp_script check_nginx {
script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
}

vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface ens192 # 修改为实际网卡名
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 {
172.21.161.120/24
}
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）

　　准备上述配置文件中检查nginx运行状态的脚本：

cat > /etc/keepalived/check_nginx.sh << "EOF"
#!/bin/bash
count=$(ss -antp |grep 16443 |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。

　　4.keepalived配置文件（Nginx Backup）

vrrp_script check_nginx {
script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
}

vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
interface ens192
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 {
172.21.161.120/24
}
track_script {
check_nginx
}
}
EOF

　　准备上述配置文件中检查nginx运行状态的脚本

cat > /etc/keepalived/check_nginx.sh << "EOF"
#!/bin/bash
count=$(ss -antp |grep 16443 |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 keepalived
systemctl enable nginx keepalived

　　6.查看keepalived工作状态

[root@master01 .kube]# ip addr
1: lo: mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 ::1/128 scope host
valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens192: mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000
link/ether 00:50:56:ba:aa:a6 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.21.161.110/24 brd 172.21.161.255 scope global noprefixroute ens192
valid_lft forever preferred_lft forever
inet 172.21.161.120/24 scope global secondary ens192
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::da18:1a5c:9b1c:9a6f/64 scope link noprefixroute
valid_lft forever preferred_lft forever
3: docker0: mtu 1500 qdisc noqueue state DOWN group default
link/ether 02:42:1e:19:9d:59 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.17.0.1/16 brd 172.17.255.255 scope global docker0
valid_lft forever preferred_lft forever
可以看到，在ens192网卡绑定了172.21.161.120 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;

　　在Nginx Backup，ip addr命令查看已成功绑定VIP

　　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@public ~]# curl -k https://172.21.161.120:16443/version
{
"major": "1",
"minor": "20",
"gitVersion": "v1.20.7",
"gitCommit": "132a687512d7fb058d0f5890f07d4121b3f0a2e2",
"gitTreeState": "clean",
"buildDate": "2021-05-12T12:32:49Z",
"goVersion": "go1.15.12",
"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@master01 .kube]# tail -f /var/log/nginx/k8s-access.log
172.21.161.110 172.21.161.110:6443 - [13/Jun/2021:11:56:31 +0800] 200 2138
172.21.161.110 172.21.161.111:6443 - [13/Jun/2021:12:01:37 +0800] 200 1711
172.21.161.115 172.21.161.110:6443 - [13/Jun/2021:19:04:08 +0800] 200 1172
172.21.161.115 172.21.161.111:6443 - [13/Jun/2021:19:05:39 +0800] 200 3596
172.21.161.116 172.21.161.110:6443 - [13/Jun/2021:19:06:22 +0800] 200 1173
172.21.161.116 172.21.161.110:6443 - [13/Jun/2021:19:06:28 +0800] 200 1174
172.21.161.116 172.21.161.111:6443 - [13/Jun/2021:19:07:59 +0800] 200 3020

　　到此还没结束，还有下面最关键的一步。

7.3 修改所有Worker Node连接LB VIP

　　试想下，虽然我们增加了Master2 Node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Worker Node组件连接都还是Master01 ，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Worker Node（kubectl get node命令查看到的节点）组件配置文件，由原来172.21.161.110修改为172.21.161.120（VIP）。

　　在所有Worker Node执行：

sed -i 's#172.21.161.110:6443#172.21.161.120:16443#' /opt/kubernetes/cfg/*

　　准确来说，上述命令只适合在纯node节点上使用，如果master01部署了node，那么也会有上述IP，所以为了更精确，下面指出具体哪几个配置文件需要更改。

[root@node01 cfg]# grep 172.21.161.120 /opt/kubernetes/cfg/*
/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig: server: https://172.21.161.120:16443
/opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig: server: https://172.21.161.120:16443
/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig: server: https://172.21.161.120:16443

　　当然/root/.kube/config里面也需要修改。

　　最后将服务重启

systemctl restart kubelet kube-proxy

　　当然，在一般情况下，master上也有kubelet等一些进行，用来部署一些系统级别pod，但是前面为了让部署的步骤拆分的更为细致，所以，每台机器部署不同的角色，这里将Master上增加worker组件。和新增一台worker node区别不大。

　　1.拷贝已部署好的Node相关文件到新节点

　　在node节点将Worker Node涉及文件拷贝到master01

#node01节点操作
scp -r /opt/kubernetes/ root@master01:/opt
scp -r /usr/lib/systemd/system/{kubelet,kube-proxy}.service root@master01:/usr/lib/systemd/system

　　2.删除kubelet证书和kubeconfig文件

rm -rf /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig
rm -rf /opt/kubernetes/ssl/kubelet-client-*

　　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

　　3.修改主机名

vi /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
--hostname-override=master01

vi /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml
hostnameOverride: master01

　　4.启动并设置开机启动

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

　　5.在Master上批准新Node kubelet证书申请

# 查看证书请求
kubectl get csr
NAME 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　AGE SIGNERNAME 　　　　　　　　　　REQUESTOR CONDITION
node-csr-4zTjsaVSrhuyhIGqsefxzVoZDCNKei-aE2jyTP81Uro 89s kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Pending

授权请求

kubectl certificate approve node-csr-4zTjsaVSrhuyhIGqsefxzVoZDCNKei-aE2jyTP81Uro

　　6.查看Node状态

[root@public ~]# kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
master01 Ready 4h37m v1.20.7
master02 Ready 4h32m v1.20.7
node01 Ready 15h v1.20.7
node02 Ready 15h v1.20.7

　　多台master也一样

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