目录
一、操作系统初始化配置
二、升级Liunx内核
三、部署docker引擎
四、部署etcd集群
五、部署Master组件
六、部署Worker Node组件
hostname | ip | 需要部署 |
---|---|---|
k8s集群master01 | 20.0.0.100 | kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler etcd |
k8s集群master02 | 20.0.0.101 | |
k8s集群node01 | 20.0.0.103 | kubelet kube-proxy docker |
k8s集群node02 | 20.0.0.104 | |
etcd集群节点1 | 20.0.0.100 | etcd |
etcd集群节点2 | 20.0.0.103 | |
etcd集群节点3 | 20.0.0.104 | |
负载均衡nginx+keepalive01(master) | 20.0.0.112 | |
负载均衡nginx+keepalive02(backup) | 20.0.0.113 |
一、操作系统初始化配置
#关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X
#关闭selinux
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
#关闭swap
swapoff -a
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab
#根据规划设置主机名
hostnamectl set-hostname master01
hostnamectl set-hostname master02
hostnamectl set-hostname node01
hostnamectl set-hostname node02
#在master添加hosts
cat >> /etc/hosts << EOF
20.0.0.100 master01
20.0.0.101 master02
20.0.0.103 node01
20.0.0.104 node02
EOF
#调整内核参数
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
#开启网桥模式,可将网桥的流量传递给iptables链
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
#关闭ipv6协议
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
net.ipv4.ip_forward=1
EOF
sysctl --system
#时间同步
yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com
二、升级Liunx内核
#配置elrepo镜像源
vim /etc/yum.repos.d/elrepo.repo
[elrepo]
name=elrepo
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/elrepo/archive/kernel/el7/x86_64
gpgcheck=0
enabled=1
yum clean all && yum makecache
#集群升级内核
yum install -y kernel-lt kernel-lt-devel
#查看内核序号
awk -F\' '$1=="menuentry " {print i++ " : " $2}' /etc/grub2.cfg
0 : CentOS Linux (5.4.218-1.el7.elrepo.x86_64) 7 (Core)
1 : CentOS Linux (3.10.0-1160.el7.x86_64) 7 (Core)
2 : CentOS Linux (0-rescue-2eb5357177ae46d781b26d504df8ea0c) 7 (Core)
#设置默认启动内核
grub2-set-default 0
#重启操作系统
reboot
#查看生效版本
hostnamectl
#卸载旧版本包
rpm -qa | grep kernel
yum remove -y kernel-3.10.0-1160.el7.x86_64
三、部署docker引擎
//所有 node 节点部署docker引擎
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io
mkdir /etc/docker
cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
{"registry-mirrors": ["https://6ijb8ubo.mirror.aliyuncs.com"],"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],"log-driver": "json-file","log-opts": {"max-size": "500m", "max-file": "3"}
}
EOF
systemctl start docker.service
systemctl enable docker.service
docker info | grep "Cgroup Driver"
Cgroup Driver: systemd
四、部署etcd集群
etcd是一个分布式键值存储系统,用于在分布式系统中保存配置信息、元数据以及关键的共享状态。它是一个开源项目,最初由CoreOS开发并维护,现在由CNCF托管。etcd的设计目标是提供可靠的分布式存储,以支持分布式系统的一致性和高可用性。
关键特性:
- 分布式存储:etcd的数据存储是分布式的,可以跨多个节点进行分布,确保高可用性和可扩展性。
- 强致性:etcd提供强一致性的保证,确保在集群中的所有节点都能看到相同的数据视图。
- 轻量级:etcd采用轻量级的Raft一致性算法,以确保集群中的节点之间达成一致,同时保持相对较低的性能开销。
- API支持:etcd提供简单而强大的HTTP+JSON API,使得开发人员可以轻松地与其进行交互,并集成到各种应用和工具中。
- Watch机制:etcd支持Watch机制,允许客户端监视特定键的变化,并在数据发生变更时得到通知。
- 安全性:etcd支持SSL/TLS加密,以保障数据在传输过程中的安全性,并提供基于角色的访问控制。
应用场景:
- 配置管理: etcd常用于存储应用程序和系统的配置信息,允许动态地更新配置而无需重启应用。
- 服务发现: etcd可以用作服务发现的后端存储,帮助服务在动态环境中找到彼此。
- 分布式锁: 通过etcd的分布式锁机制,可以实现分布式系统中的协同工作和资源同步。
- 集群协调: etcd在构建分布式系统中,作为集群协调的关键组件,确保系统的一致性和稳定性。
总体而言,etcd在云原生应用和分布式系统中发挥着重要作用,提供了可靠的分布式存储和协调服务,为应用程序提供一致性、可靠性和高可用性的基础设施支持。
etcd 目前默认使用2379端口提供HTTP API服务, 2380端口和peer通信(这两个端口已经被IANA(互联网数字分配机构)官方预留给etcd)。 即etcd默认使用2379端口对外为客户端提供通讯,使用端口2380来进行服务器间内部通讯。
etcd 在生产环境中一般推荐集群方式部署。由于etcd 的leader选举机制,要求至少为3台或以上的奇数台。
---------- 准备签发证书环境 ----------
- CFSSL 是 CloudFlare 公司开源的一款 PKI/TLS 工具。 CFSSL 包含一个命令行工具和一个用于签名、验证和捆绑 TLS 证书的 HTTP API 服务。使用Go语言编写。
- CFSSL 使用配置文件生成证书,因此自签之前,需要生成它识别的 json 格式的配置文件,CFSSL 提供了方便的命令行生成配置文件。
- CFSSL 用来为 etcd 提供 TLS 证书,它支持签三种类型的证书:
1、client 证书,服务端连接客户端时携带的证书,用于客户端验证服务端身份,如 kube-apiserver 访问 etcd;
2、server 证书,客户端连接服务端时携带的证书,用于服务端验证客户端身份,如 etcd 对外提供服务;
3、peer 证书,相互之间连接时使用的证书,如 etcd 节点之间进行验证和通信。
这里全部都使用同一套证书认证。
//在 master01 节点上操作
#准备cfssl证书生成工具
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssl
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssljson
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssl-certinfo
chmod +x /usr/local/bin/cfssl*
------------------------------------------------------------------------------------------
cfssl:证书签发的工具命令
cfssljson:将 cfssl 生成的证书(json格式)变为文件承载式证书
cfssl-certinfo:验证证书的信息
cfssl-certinfo -cert <证书名称> #查看证书的信息
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### 生成etcd证书 ###
mkdir /opt/k8s
cd /opt/k8s/
#上传 etcd-cert.sh 和 etcd.sh 到 /opt/k8s/ 目录中
chmod +x etcd-cert.sh etcd.sh
#创建用于生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥的目录
mkdir /opt/k8s/etcd-cert
mv etcd-cert.sh etcd-cert/
cd /opt/k8s/etcd-cert/
vim etcd-cert.sh #修改etcd host ip
./etcd-cert.sh #生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥ls
ca-config.json ca-csr.json ca.pem server.csr
ca.csr ca-key.pem etcd-cert.sh server-csr.json server.pem
#上传 etcd-v3.4.26-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s 目录中,启动etcd服务
https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.4.26/etcd-v3.4.26-linux-amd64.tar.gz
cd /opt/k8s/
tar zxvf etcd-v3.4.26-linux-amd64.tar.gz
ls etcd-v3.4.26-linux-amd64
Documentation etcd etcdctl README-etcdctl.md README.md READMEv2-etcdctl.md
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etcd就是etcd 服务的启动命令,后面可跟各种启动参数
etcdctl主要为etcd 服务提供了命令行操作
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#创建用于存放 etcd 配置文件,命令文件,证书的目录
mkdir -p /opt/etcd/{cfg,bin,ssl}cd /opt/k8s/etcd-v3.4.26-linux-amd64/
mv etcd etcdctl /opt/etcd/bin/
cp /opt/k8s/etcd-cert/*.pem /opt/etcd/ssl/
cd /opt/k8s/
./etcd.sh etcd01 20.0.0.100 etcd02=https://20.0.0.103:2380,etcd03=https://20.0.0.104:2380
#进入卡住状态等待其他节点加入,这里需要三台etcd服务同时启动,如果只启动其中一台后,服务会卡在那里,直到集群中所有etcd节点都已启动,可忽略这个情况
#可另外打开一个窗口查看etcd进程是否正常
ps -ef | grep etcd
#把etcd相关证书文件、命令文件和服务管理文件全部拷贝到另外两个etcd集群节点
scp -r /opt/etcd/ root@20.0.0.103:/opt/
scp -r /opt/etcd/ root@20.0.0.104:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@20.0.0.103:/usr/lib/systemd/system/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@20.0.0.104:/usr/lib/systemd/system/
//在 node01 节点上操作
vim /opt/etcd/cfg/etcd
#[Member]
ETCD_NAME="etcd02" #修改
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://20.0.0.103:2380" #修改
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://20.0.0.103:2379" #修改#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://20.0.0.103:2380" #修改
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://20.0.0.103:2379" #修改
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://20.0.0.100:2380,etcd02=https://20.0.0.103:2380,etcd03=https://20.0.0.104:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"#启动etcd服务
systemctl start etcd
systemctl enable etcd
systemctl status etcd
//在 node02 节点上操作
vim /opt/etcd/cfg/etcd
#[Member]
ETCD_NAME="etcd03" #修改
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://20.0.0.104:2380" #修改
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://20.0.0.104:2379" #修改#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://20.0.0.104:2380" #修改
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://20.0.0.104:2379" #修改
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://20.0.0.100:2380,etcd02=https://20.0.0.103:2380,etcd03=https://20.0.0.104:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"#启动etcd服务
systemctl start etcd
systemctl enable etcd
systemctl status etcd
#检查etcd群集状态
#查看当前的 leader
ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --endpoints="https://20.0.0.100:2379,https://20.0.0.103:2379,https://20.0.0.104:2379" --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem endpoint status --write-out=table
------------------------------------------------------------------------------------------
- --cacert --ca-file:使用此CA证书验证启用https的服务器的证书
- --key --key-file:使用此TLS密钥文件标识HTTPS客户端
- --cert --cert-file:使用此TLS证书文件标识HTTPS客户端
- --endpoints:集群中以逗号分隔的机器地址列表
- cluster-health:检查etcd集群的运行状况
------------------------------------------------------------------------------------------
#查看etcd集群成员列表
ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --endpoints="https://192.168.80.10:2379" --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --write-out=table member list
#备份还原 etcd
ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --endpoints="https://192.168.80.10:2379" --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem snapshot save /data/backup/etcd-snapshot.dbETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --endpoints="https://192.168.80.10:2379" --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem snapshot status /data/backup/etcd-snapshot.db -wtableETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --endpoints="https://192.168.80.10:2379" --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem snapshot restore /data/backup/etcd-snapshot.db
五、部署Master组件
//在 master01 节点上操作
#上传 master.zip 和 k8s-cert.sh 到 /opt/k8s 目录中,解压 master.zip 压缩包
cd /opt/k8s/
unzip master.zip
chmod +x *.sh
#创建kubernetes工作目录
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}
#创建用于生成CA证书、相关组件的证书和私钥的目录
mkdir /opt/k8s/k8s-cert
mv /opt/k8s/k8s-cert.sh /opt/k8s/k8s-cert
cd /opt/k8s/k8s-cert/
./k8s-cert.sh #生成CA证书、相关组件的证书和私钥
ls *pem
admin-key.pem apiserver-key.pem ca-key.pem kube-proxy-key.pem
admin.pem apiserver.pem ca.pem kube-proxy.pem
#复制CA证书、apiserver相关证书和私钥到 kubernetes工作目录的 ssl 子目录中
cp ca*pem apiserver*pem /opt/kubernetes/ssl/
#上传 kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s/ 目录中,解压 kubernetes 压缩包
#下载地址:https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/release-1.20/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。
cd /opt/k8s/
tar zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
#复制master组件的关键命令文件到 kubernetes工作目录的 bin 子目录中
cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
cp kube-apiserver kubectl kube-controller-manager kube-scheduler /opt/kubernetes/bin/
ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/
#创建 bootstrap token 认证文件,apiserver 启动时会调用,然后就相当于在集群内创建了一个这个用户,接下来就可以用 RBAC 给他授权
cd /opt/k8s/
vim token.sh
#!/bin/bash
#获取随机数前16个字节内容,以十六进制格式输出,并删除其中空格
BOOTSTRAP_TOKEN=$(head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' ')
#生成 token.csv 文件,按照 Token序列号,用户名,UID,用户组 的格式生成
cat > /opt/kubernetes/cfg/token.csv <<EOF
${BOOTSTRAP_TOKEN},kubelet-bootstrap,10001,"system:kubelet-bootstrap"
EOF
chmod +x token.sh
./token.sh
cat /opt/kubernetes/cfg/token.csv
#二进制文件、token、证书都准备好后,开启 apiserver 服务
cd /opt/k8s/
./apiserver.sh 20.0.0.100 https://20.0.0.100:2379,https://20.0.0.103:2379,https://20.0.0.104:2379
#检查进程是否启动成功
ps aux | grep kube-apiservernetstat -natp | grep 6443 #安全端口6443用于接收HTTPS请求,用于基于Token文件或客户端证书等认证
#启动 scheduler 服务
cd /opt/k8s/
vim scheduler.sh
./scheduler.sh
ps aux | grep kube-scheduler
#启动 controller-manager 服务
vim controller-manager.sh
./controller-manager.sh
ps aux | grep kube-controller-manager
#生成kubectl连接集群的kubeconfig文件
vim admin.sh
./admin.sh
#通过kubectl工具查看当前集群组件状态
kubectl get cs
NAME STATUS MESSAGE ERROR
controller-manager Healthy ok
scheduler Healthy ok
etcd-2 Healthy {"health":"true"}
etcd-1 Healthy {"health":"true"}
etcd-0 Healthy {"health":"true"}
#查看版本信息
kubectl version
#查看当前的 leader
kubectl -n kube-system get leases kube-scheduler
kubectl -n kube-system get leases kube-controller-manager
六、部署Worker Node组件
//在所有 node 节点上操作
#创建kubernetes工作目录
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}
#上传 node.zip 到 /opt 目录中,解压 node.zip 压缩包,获得kubelet.sh、proxy.sh
cd /opt/
unzip node.zip
chmod +x kubelet.sh proxy.sh
//在 master01 节点上操作
#把 kubelet、kube-proxy 拷贝到 node 节点
cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
scp kubelet kube-proxy root@20.0.0.103:/opt/kubernetes/bin/
scp kubelet kube-proxy root@20.0.0.104:/opt/kubernetes/bin/
#上传kubeconfig.sh文件到/opt/k8s/kubeconfig目录中,生成kubelet初次加入集群引导kubeconfig文件和kube-proxy.kubeconfig文件
#kubeconfig 文件包含集群参数(CA 证书、API Server 地址),客户端参数(上面生成的证书和私钥),集群 context 上下文参数(集群名称、用户名)。Kubenetes 组件(如 kubelet、kube-proxy)通过启动时指定不同的 kubeconfig 文件可以切换到不同的集群,连接到 apiserver。
mkdir /opt/k8s/kubeconfigcd /opt/k8s/kubeconfig
chmod +x kubeconfig.sh
./kubeconfig.sh 20.0.0.103 /opt/k8s/k8s-cert/
#把配置文件 bootstrap.kubeconfig、kube-proxy.kubeconfig 拷贝到 node 节点
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@20.0.0.103:/opt/kubernetes/cfg/
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@20.0.0.104:/opt/kubernetes/cfg/
#RBAC授权,使用户 kubelet-bootstrap 能够有权限发起 CSR 请求证书
kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap --clusterrole=system:node-bootstrapper --user=kubelet-bootstrap
#自动批准 CSR 请求
kubectl create clusterrolebinding node-autoapprove-bootstrap --clusterrole=system:certificates.k8s.io:certificatesigningrequests:nodeclient --user=kubelet-bootstrap kubectl create clusterrolebinding node-autoapprove-certificate-rotation --clusterrole=system:certificates.k8s.io:certificatesigningrequests:selfnodeclient --user=kubelet-bootstrap
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kubelet 采用 TLS Bootstrapping 机制,自动完成到 kube-apiserver 的注册,在 node 节点量较大或者后期自动扩容时非常有用。
Master apiserver 启用 TLS 认证后,node 节点 kubelet 组件想要加入集群,必须使用CA签发的有效证书才能与 apiserver 通信,当 node 节点很多时,签署证书是一件很繁琐的事情。因此 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。kubelet 首次启动通过加载 bootstrap.kubeconfig 中的用户 Token 和 apiserver CA 证书发起首次 CSR 请求,这个 Token 被预先内置在 apiserver 节点的 token.csv 中,其身份为 kubelet-bootstrap 用户和 system:kubelet-bootstrap 用户组;想要首次 CSR 请求能成功(即不会被 apiserver 401 拒绝),则需要先创建一个 ClusterRoleBinding,将 kubelet-bootstrap 用户和 system:node-bootstrapper 内置 ClusterRole 绑定(通过 kubectl get clusterroles 可查询),使其能够发起 CSR 认证请求。
TLS bootstrapping 时的证书实际是由 kube-controller-manager 组件来签署的,也就是说证书有效期是 kube-controller-manager 组件控制的;kube-controller-manager 组件提供了一个 --experimental-cluster-signing-duration 参数来设置签署的证书有效时间;默认为 8760h0m0s,将其改为 87600h0m0s,即 10 年后再进行 TLS bootstrapping 签署证书即可。
也就是说 kubelet 首次访问 API Server 时,是使用 token 做认证,通过后,Controller Manager 会为 kubelet 生成一个证书,以后的访问都是用证书做认证了。
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//在 node01 节点上操作
#启动 kubelet 服务
cd /opt/
./kubelet.sh 20.0.0.103
ps aux | grep kubelet
//在 master01 节点上操作,通过 CSR 请求
#检查到 node01 节点的 kubelet 发起的 CSR 请求,Pending 表示等待集群给该节点签发证书
kubectl get csr
NAME AGE SIGNERNAME REQUESTOR CONDITION
node-csr-duiobEzQ0R93HsULoS9NT9JaQylMmid_nBF3Ei3NtFE 12s kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Pending#通过 CSR 请求
kubectl certificate approve node-csr-duiobEzQ0R93HsULoS9NT9JaQylMmid_nBF3Ei3NtFE
#Approved,Issued 表示已授权 CSR 请求并签发证书
kubectl get csr
NAME AGE SIGNERNAME REQUESTOR CONDITION
node-csr-duiobEzQ0R93HsULoS9NT9JaQylMmid_nBF3Ei3NtFE 2m5s kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Approved,Issued
#查看节点,由于网络插件还没有部署,节点会没有准备就绪 NotReady
kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
192.168.80.11 NotReady <none> 108s v1.20.15
//在 node01 节点上操作
#加载 ip_vs 模块
for i in $(ls /usr/lib/modules/$(uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs|grep -o "^[^.]*");do echo $i; /sbin/modinfo -F filename $i >/dev/null 2>&1 && /sbin/modprobe $i;done
#启动proxy服务
cd /opt/
./proxy.sh 20.0.0.103
ps aux | grep kube-proxy
//部署node02节点
//node01节点操作
cd /opt/
scp -r k8s/ kubernetes/ root@20.0.0.104:/opt//node02节点操作
cd /opt/
cd kubernetes/
rm -rf ssl/*
rm -rf logs/*cd /opt/k8s/./kubelet.sh 20.0.0.104
ls /opt/kubernetes/ssl/
//master01节点查看
kubectl get csr
kubectl get nodes
启动kube-proxy
node02两个节点加载内核模块
cd /usr/lib/modules/5.4.278-1.el7.elrepo.x86_64/kernel/net/netfilter/ipvs
for i in $(ls | awk -F. '{print $1}'); do echo $i; modprobe $i; donelsmod | grep ip_vs #查看
//node02节点
cd /opt/k8s/
./proxy.sh 20.0.0.104systemctl status kube-proxy.service
//master01节点查看验证
kubectl get cs
kubectl get node