使用Kubeadm搭建Kubernetes集群

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2023-05-22 04:41 74阅读 0赞

## Kubernetes架构 ##

![format_png][]Kubernetes 主要由以下几个核心组件组成：

*  etcd 保存了整个集群的状态；
 *  kube-apiserver 提供了资源操作的唯一入口，并提供认证、授权、访问控制、API 注册和发现等机制；
 *  kube-controller-manager 负责维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新等；
 *  kube-scheduler 负责资源的调度，按照预定的调度策略将 Pod 调度到相应的机器上；
 *  kubelet 负责维持容器的生命周期，同时也负责 Volume（CVI）和网络（CNI）的管理；
 *  Container runtime 负责镜像管理以及 Pod 和容器的真正运行（CRI），默认的容器运行时为 Docker；
 *  kube-proxy 负责为 Service 提供 cluster 内部的服务发现和负载均衡；

今天我们先重点说一下kubelet组件，**kubelet 主要负责同容器运行时（比如 Docker 项目）打交道**。而这个交互所依赖的，是一个称作 CRI（Container Runtime Interface）的远程调用接口，这个接口定义了容器运行时的各项核心操作，比如：启动一个容器需要的所有参数。

**此外，kubelet 还通过 gRPC 协议同一个叫作 Device Plugin 的插件进行交互**。这个插件，是 Kubernetes 项目用来管理 GPU 等宿主机物理设备的主要组件，也是基于 Kubernetes 项目进行机器学习训练、高性能作业支持等工作必须关注的功能。

**而kubelet 的另一个重要功能，则是调用网络插件和存储插件为容器配置网络和持久化存储**。这两个插件与 kubelet 进行交互的接口，分别是 CNI（Container Networking Interface）和 CSI（Container Storage Interface）。

kubelet 完全是为了实现 Kubernetes 项目对容器的管理能力而实现的一个组件。

了解完Kubernetes架构后，我们今天使用Kubeadm部署一个Kubernetes集群。使用Kubeadm部署Kubernetes集群很简单，只需要两步操作即可：kubeadm init，kubeadm join，当然在正式安装之前咱们先需要做一下基础准备！

## 基础环境准备 ##

安装一个Kubernates最小集群需要三台机器，一台Master节点，两台Node节点，机器规划如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>虚拟机版本</th> 
   <th>主机名</th> 
   <th>IP</th> 
   <th>角色</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>centos7</td> 
   <td>kubernetes-master</td> 
   <td>192.168.136.128</td> 
   <td>master</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>centos7</td> 
   <td>kubernetes-node1</td> 
   <td>192.168.136.129</td> 
   <td>node</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>centos7</td> 
   <td>kubernetes-node2</td> 
   <td>192.168.136.130</td> 
   <td>node</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  安装并启动Docker  
    安装过程略，可参看我之前的Docker系列文章，安装完成后使用 `systemctl start docker` 命令启动Docker
 *  使用命令将docker服务设置开机启动  
    `systemctl enable docker`
 *  查看docker 版本，确保各个节点安装的docker版本一致
 *  关闭禁用各节点的防火墙  
    停止防火墙：`systemctl stop firewalld.service`  
    禁用防火墙：`systemctl disable firewalld.service`  
    查看防火墙状态：`systemctl list-unit-files|grep firewalld.service`
 *  关闭各节点的selinux  
    编辑`/etc/selinux/config` 文件并设置 `SELINUX` 的值为 `disabled`
 *  关闭各节点的swap  
    如果不关闭kubernetes运行会出现错误， 即使安装成功了，node重启后也会出现kubernetes server运行错误。  
    `sudo swapoff -a`
 *  给各节点添加kubernetes的yum源  
    进入目录 `cd /etc/yum.repos.d/`  
    ![format_png 1][]  
    内容如下，大家可以直接复制粘贴。

[kubernetes]
    name=Kubernetes Repo
    baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64/
    gpgcheck=1
    gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
    enable=1
    EOF

*  查看yum源是否可用`yum repolist`![format_png 2][]

做好上面的准备工作后，我们来安装Kubeadm。

## Kubeadm 安装 ##

### Master安装 ###

*  修改master主机名为kubernetes-master  
    `hostnamectl set-hostname kubernetes-master`
 *  卸载原kubeadm（若有）：  
    `yum remove -y kubelet kubeadm kubectl`
 *  安装kubeadm：  
    `yum install -y kubelet kubeadm kubectl`
 *  重启 docker，并启动 kubelet

systemctl daemon-reload
    systemctl restart docker
    systemctl enable kubelet && systemctl start kubelet

*  查看kubelet状态：  
    `systemctl status kubelet`

> 如果此时执行 service status kubelet 命令，将得到 kubelet 启动失败的错误提示，请忽略此错误，因为必须完成后续步骤中 kubeadm init 的操作，kubelet 才能正常启动

*  生成kubeadm配置文件kubeadm.yml  
    进入文件夹 `cd /app/k8s`，执行命令生成配置文件`kubeadm config print init-defaults --kubeconfig ClusterConfiguration > kubeadm.yml`在文件夹下，会生成一个kubeadm.yml文件，需要对kubeadm.yml进行修改。

apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
    bootstrapTokens:
    - groups:
      - system:bootstrappers:kubeadm:default-node-token
      token: abcdef.0123456789abcdef
      ttl: 24h0m0s
      usages:
      - signing
      - authentication
    kind: InitConfiguration
    localAPIEndpoint:
      advertiseAddress: 192.168.136.128
      bindPort: 6443
    nodeRegistration:
      criSocket: /var/run/dockershim.sock
      name: kubernetes-master
      taints:
      - effect: NoSchedule
        key: node-role.kubernetes.io/master
    ---
    apiServer:
      timeoutForControlPlane: 4m0s
    apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
    certificatesDir: /etc/kubernetes/pki
    clusterName: kubernetes
    controllerManager: {}
    dns:
      type: CoreDNS
    etcd:
      local:
        dataDir: /var/lib/etcd
    imageRepository: k8s.gcr.io
    kind: ClusterConfiguration
    kubernetesVersion: v1.18.0
    networking:
      dnsDomain: cluster.local
      podSubnet: "192.168.0.0/16"
      serviceSubnet: 10.96.0.0/12
    scheduler: {}

主要做三处修改：  
修改imageRepository为`registry.aliyuncs.com/google_containers` 阿里镜像源；  
修改`kubernetesVersion`，我们使用v1.18.0作为kubernetes版本；  
修改`podSubnet`，配置成Calico默认网段

*  查看并拉取镜像

# 查看所需镜像列表
    kubeadm config images list --config kubeadm.yml
    # 拉取镜像
    kubeadm config images pull --config kubeadm.yml

![format_png 3][]

*  master初始化  
    执行以下命令初始化主节点，该命令指定了初始化时需要使用的配置文件，其中添加 --upload-certs 参数可以在后续执行加入节点时自动分发证书文件。追加的 tee kubeadm-init.log 用以输出日志。  
    `kubeadm init --config=kubeadm.yml --upload-certs | tee kubeadm-init.log`![format_png 4][]
 *  再次查看kebelet状态  
    `systemctl status kubelet`![format_png 5][]此时kubelet为active，运行状态。
 *  配置kubelet

rm -rf /root/.kube/
    mkdir /root/.kube/
    cp -i /etc/kubernetes/admin.conf /root/.kube/config

*  验证是否安装成功`kubectl get node`  
    ![format_png 6][]  
    此时节点的状态为NotReady，这是由于我们还没部署任何网络插件，是正常的。

### Node 节点安装 ###

Node节点只需要在安装docker的基础上安装`kubeadm`组件即可。

*  修改主机名  
    `hostnamectl set-hostname kubernetes-node1`
 *  卸载原kubeadm（若有）：  
    `yum remove -y kubelet kubeadm kubectl`
 *  安装kubeadm：  
    `yum install -y kubeadm`
 *  获取join命令（在Master节点执行）  
    `kubeadm token create --print-join-command`

kubeadm join 192.168.136.128:6443 --token bk1hs7.bxxz26xkzamtpn64     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:a3ce56bb691c996e2b842ccfc08dbec834e295f30e582be0ca258500e02f49cc

Node2节点安装过程略。。。

完成两个节点的join后可以在master节点查看节点状态，`kubectl get nodes -o wide`![format_png 7][]

至此  Node节点都已经加入Master。

### 安装网络插件Calico ###

在Master节点使用命令`kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/v3.13/manifests/calico.yaml` 进行Calico网络插件的安装。

安装完成后我们可以使用命令`kubectl get pods -n kube-system -o wide` 查看pod状态。![format_png 8][]

再次查看node节点状态`kubectl get nodes -o wide`，发现处于Ready状态![format_png 9][]这样我们整个Kubernetes集群已经搭建完成，大家可以开始部署你的服务应用了！

### 重新加入节点 ###

若节点需要重新加入节点可以按照如下步骤进行：

*  先在node节点执行`kubeadm reset -f` 命令，重置kubeadm
 *  在Master节点删除原节点  
    `kubectl delete node kubernetes-node1`
 *  在Master节点获取join命令  
    `kubeadm token create --print-join-command`
 *  在Node节点执行命令重新加入集群`kubeadm join 192.168.136.128:6443 --token bk1hs7.bxxz26xkzamtpn64 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:a3ce56bb691c996e2b842ccfc08dbec834e295f30e582be0ca258500e02f49cc`

### 安装错误 ###

在安装Node节点时可能会出现如下的错误

[ERROR FileContent--proc-sys-net-bridge-bridge-nf-call-iptables]: /proc/sys/net/bridge/bridge-nf-call-iptables contents are not set to 1

![format_png 10][]

解决方法：

echo "1" >/proc/sys/net/bridge/bridge-nf-call-iptables

重启Master节点后执行kubectl 相关命令出现如下错误，则很可能是没关闭swap导致kubelet无法正常启动，可以使用`free -m` 命令查看  
![format_png 11][]  
若swap所在行不为0则表示未关闭swap，可以使用`swapoff -a`命令关闭，然后使用命令`systemctl start kubelet` 重新启动kubelet 。

好了，各位朋友们，本期的内容到此就全部结束啦，能看到这里的同学都是优秀的同学，下一个升职加薪的就是你了！  
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![format_png 12][]

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[format_png 1]: /images/20230521/21a311096acf4b4cb968745e81782cb9.png
[format_png 2]: /images/20230521/817f59320469434d84ada38180ee81d9.png
[format_png 3]: /images/20230521/9885faaeed924534ab04ca1ddf371e9a.png
[format_png 4]: /images/20230521/5abbfdc74c14496f9322e0e0d35bb5d9.png
[format_png 5]: /images/20230521/da0fe9dc6eb74c0e9d71c88ad6657a40.png
[format_png 6]: /images/20230521/b5bd0553157b414891b89706cef9cada.png
[format_png 7]: /images/20230521/cf5b3e9eddb243a684345001ad112cc6.png
[format_png 8]: /images/20230521/1c8df6868a324327ac8cd8226caa6b8d.png
[format_png 9]: /images/20230521/e12b291272564c609d5e09d592bb7ef4.png
[format_png 10]: /images/20230521/1caf5c31faff4d64806516724b29bc11.png
[format_png 11]: /images/20230521/f03e59f4dc5541b39eff07971324bc98.png
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