实战Kubernetes之快速部署 K8s 集群 v1.28.0

文章目录

  • 一、前言
  • 二、主机准备
  • 三、系统配置
    • 3.1. 关闭防火墙及相关配置
    • 3.2. 修改主机名
    • 3.3. 主机名DNS解析
    • 3.4. 时间同步
    • 3.5. 配置网络
    • 3.6. 重启服务器
  • 四、安装软件
    • 4.1. 安装 Docker
    • 4.2. 安装 cri-dockerd
    • 4.3. 添加国内YUM源
    • 4.4. 安装 kubeadm、kubelet 和 kubectl
  • 五、Master 节点初始化 K8s
  • 六、Worker 节点加入 K8s 集群
  • 七、安装 K8s 网络插件
  • 八、小结

一、前言

K8s 集群部署有多种方式,kubeadm 是 K8s 官方提供的集群部署工具,这种方法最为常用,简单快速,适合初学者。本文就使用 kubeadm 搭建集群演示。

二、主机准备

本次我们搭建一套 3 个节点的 K8s 集群,服务器使用个某云厂商的 3 台服务器,配置不高,最小硬件配置:2 核 CPU、2G 内存、50G 硬盘,操作系统需要是 CentOS 7.6。服务器最好设置需要可以访问外网,有些镜像要从网上拉取。以下是我在本次演示中使用的服务器配置。

实例名主机名私网地址主机配置备注
s1k8s-master192.168.9.862核,2GiB,系统盘 40GiB控制节点
s2k8s-worker1192.168.14.1962核,2GiB,系统盘 40GiB工作节点
s3k8s-worker2192.168.8.782核,4GiB,系统盘 50GiB工作节点

控制台截图如下:
在这里插入图片描述

注意:这 3 台服务器需要在同一个内网环境,可以通过内网 IP 相互访问,在集群配置过程中会使用到内网 IP。如果要使用外网 IP 搭建集群,还需要单独配置虚拟网卡以及修改一些配置,可以参考网上相关文章。

三、系统配置

在所有 3 台主机上都完成以下准备工作,逐步执行以下命令。

3.1. 关闭防火墙及相关配置

关闭 Linux 操作系统的防火墙、安全服务和 swap 分区,如果有提示执行命令权限不够,可以切换到 root 用户或者在命令前增加 “sudo” 来提升执行命令的权限。

# 关闭和禁用防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld# 关闭selinux,selinux 是 Linux 系统下的一个安全服务,需要关闭
setenforce 0  # 临时
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config  # 永久# 关闭 Linux 的 swap 分区,提升 k8s 的性能
swapoff -a  # 临时
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab    # 永久

3.2. 修改主机名

K8s 使用主机名进行节点的通信,所以需要按照表格中的主机名修改 3 台服务器的主机名。注意:K8s 要求主机名使用 “-” 或者 “.” 连接,不能使用下划线 “_”。

# 在 s1 这个机器上执行修改主机名命令
hostnamectl set-hostname k8s-master# 在s2 这个机器上执行修改主机名命令
hostnamectl set-hostname k8s-worker1# 在s3这个机器上执行修改主机名命令
hostnamectl set-hostname k8s-worker2

3.3. 主机名DNS解析

在每个服务器上都增加主机名和 IP 的对应关系,执行以下命令快速编辑 “/etc/hosts” 文件,增加解析配置。

 # 添加各个节点的解析,IP 地址需要替换为你自己服务器的内网 IP 地址。
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.9.86 k8s-master
192.168.14.196 k8s-worker1
192.168.8.78 k8s-worker2
EOF

3.4. 时间同步

K8s 要求集群中的所有服务器时间一致,使用 ntpdate(Network Time Protocol)从网络同步时间,执行以下命令安装 ntpdate,之后再执行同步命令。

# 安装ntp服务
yum install ntpdate -y# 安装完成后使用阿里云的时间服务同步时间 
ntpdate ntp1.aliyun.com

如果提示没有匹配到 ntpdate,则可以使用 wlnmp 的软件源安装 wntp。

rpm -ivh http://mirrors.wlnmp.com/centos/wlnmp-release-centos.noarch.rpm
yum install wntp -y

3.5. 配置网络

为了让 K8s 能够转发网络流量,需要修改 iptables 的配置。执行以下命令快速编辑 “etc/sysctl.d/k8s.conf” 配置文件,增加 iptables 的配置。

# 修改 Linux 内核参数,添加网桥过滤和地址转发功能
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF# 使配置生效
sudo sysctl --system

3.6. 重启服务器

运行 “reboot” 命令,重启服务器,让以上配置生效。

reboot

四、安装软件

完成系统配置,我们继续在这 3 台主机上安装以下软件。

4.1. 安装 Docker

使用 Docker 作为运行容器的运行时组件,需要先安装 Docker。通过 wget 命令来下载 Docker 的安装包仓库,然后通过 yum 命令进行安装,安装完成之后再执行开启 Docker 服务命令。

# 通过 wget 命令获取 docker 软件仓库信息
wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo# 安装 docker-ce
yum -y install docker-ce# 开启 docker 服务
systemctl enable docker && systemctl start docker

Docker 安装完成之后,配置阿里云提供的镜像库来加速镜像下载。

# 配置镜像下载加速器,国内使用阿里云镜像库会更快
cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
{"registry-mirrors": ["https://registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com"],"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],"log-driver": "json-file","log-opts": {"max-size": "100m"}
}
EOF# 重启 docker 服务
systemctl restart docker

4.2. 安装 cri-dockerd

cri-dockerd 用于为 Docker 提供一个能够支持 K8s 容器运行时标准的工具,从而能够让 Docker 作为 K8s 容器引擎。通过 wget 下载 cri-dockerd 安装包,然后通过 rpm 命令进行安装。

# 通过 wget 命令获取 cri-dockerd软件
wget https://github.com/Mirantis/cri-dockerd/releases/download/v0.3.12/cri-dockerd-0.3.12-3.el7.x86_64.rpm# 通过 rpm 命令执行安装包
rpm -ivh cri-dockerd-0.3.12-3.el7.x86_64.rpm

如果官方地址下载太慢,可以使用本文提供的离线安装包(下载地址)。

安装完成后修改配置文件(/usr/lib/systemd/system/cri-docker.service),在 “ExecStart=/usr/bin/cri-dockerd --container-runtime-endpoint fd://” 这一行增加 “–pod-infra-container-image=registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.9”。

# 打开 cri-docker.service 配置文件
vi /usr/lib/systemd/system/cri-docker.service# 修改对应的配置项
ExecStart=/usr/bin/cri-dockerd --container-runtime-endpoint fd:// --pod-infra-container-image=registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.9

配置文件修改后,重新加载配置并开启 cri-dockerd 服务。

# 加载配置并开启服务
systemctl daemon-reload
systemctl enable cri-docker && systemctl start cri-docker

4.3. 添加国内YUM源

编辑 “/etc/yum.repos.d/kubernetes.repo” 配置文件,添加阿里云的镜像库。

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

注意:国内是无法访问 K8s 官方的镜像库,如果不增加YUM源配置,后续就无法安装相关工具。

4.4. 安装 kubeadm、kubelet 和 kubectl

所有K8S服务器上都需要安装 kubeadm、kubelet 和 kubectl 这三个工具。

  • kubeadm 用来初始化 K8s 集群;
  • kubelet 是每个节点的 K8s 管理员;
  • kubectl 是 K8s 的命令行交互工具。

由于版本更新比较快,这里指定安装的较新的版本1.28.0

# 指定了安装的版本是 1.28.0
yum install -y kubelet-1.28.0 kubeadm-1.28.0 kubectl-1.28.0# 开机启动 kubelet 服务
systemctl enable kubelet

五、Master 节点初始化 K8s

所有准备工作都完成了,于可以进行 K8s 的初始化了,只需要在 Master 节点上执行以下初始化命令。

kubeadm init \--apiserver-advertise-address=192.168.9.86 \--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \--kubernetes-version v1.28.0 \--service-cidr=10.96.0.0/12 \--pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \--cri-socket=unix:///var/run/cri-dockerd.sock \--ignore-preflight-errors=all

注意:“apiserver-advertise-address” 参数需要替换成你的 Master 节点服务器的内网 IP。

相关参加解释:

  • apiserver-advertise-address:集群广播地址,用 master 节点的内网 IP。
  • image-repository:由于默认拉取镜像地址 k8s.gcr.io 国内无法访问,这里指定阿里云镜像仓库地址。
  • kubernetes-version: K8s 版本,与上面安装的软件版本一致。
  • service-cidr:集群 Service 网段。
  • pod-network-cidr:集群 Pod 网段。
  • cri-socket:指定 cri-socket 接口,我们这里使用 unix:///var/run/cri-dockerd.sock。

执行命令后耐心等待,直到安装完成,会出现以下内容。

[addons] Applied essential addon: kube-proxyYour Kubernetes control-plane has initialized successfully!To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:mkdir -p $HOME/.kubesudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/configsudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/configAlternatively, if you are the root user, you can run:export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.confYou should now deploy a pod network to the cluster.
Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:kubeadm join 192.168.9.86:6443 --token xxxxxx \--discovery-token-ca-cert-hash sha256:xxxxxx

其中,在以上返回结果中有 3 条命令需要立即执行,这是用来设置 kubectl 工具的管理员权限,执行之后就可以在 Master 节点上通过终端窗口使用 kubectl 命令。

# 在 Master 节点上执行以下命令
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

在返回结果最后有 1 条 “kubeadm join” 命令,这个是用来加入工作节点的,需要在工作节点上执行。

六、Worker 节点加入 K8s 集群

K8s 初始化之后,就可以在其他 2 个工作节点上执行 “kubeadm join” 命令,因为我们使用了 cri-dockerd ,需要在命令加上 “–cri-socket=unix:///var/run/cri-dockerd.sock” 参数。

# 在两个工作节点上执行
kubeadm join 192.168.9.86:6443 --token xxxxxx \--discovery-token-ca-cert-hash sha256:xxxxxx \--cri-socket=unix:///var/run/cri-dockerd.sock

命令中 token 有效期为 24 小时,当 token 过期之后,执行 “kubeadm join” 命令就会报错。这时可以直接在 Master 节点上使用以下命令生成新的 token,然后再使用 “kubeadm join” 命令加入节点。

此时,我们的集群就部署成功了。你可以使用 “kubectl get node” 命令来查看集群节点状态。

[root@k8s-master ~]# kubectl get node
NAME           STATUS     ROLES           AGE   VERSION
k8s-master     NotReady   control-plane   84m   v1.28.0
k8s-worker1    NotReady   <none>          82m   v1.28.0
k8s-worker2    NotReady   <none>          47s   v1.28.0

注意到所有节点的状态都是 “NotReady”,这是由于集群还缺少网络插件,集群的内部网络还没有正常运作。

七、安装 K8s 网络插件

K8s 网络插件,也称为容器网络接口(CNI)插件,是实现 K8s 集群中容器间通信和网络连接的关键组件,否则 Pod 之间无法通信。Kubernetes 支持多种网络方案,这里我们使用 calico。

Calico 是通过执行一个 YAML 文件部署到 K8s 集群里的,所以我们首先需要通过 “wget” 命令下载这个 YAML 文件。

# 下载 Calico 插件部署文件
wget https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml

通过 vi 编辑器修改 “calico.yaml” 文件中的 “CALICO_IPV4POOL_CIDR” 参数,需要与前面 “kubeadm init” 命令中的 “–pod-network-cidr” 参数一样(10.244.0.0/16)。如果文件里的 “CALICO_IPV4POOL_CIDR” 参数前面有 “#”,表示被注释了,需要删除 “#”。

修改位置如下所示。(在 vi 中可以通过输入 “:set nu” 来查看行号,同时可以输入 “/CALICO_IPV4POOL_CIDR” 来快速定位到参数位置)

# 修改文件时注意格式对齐
4598 # The default IPv4 pool to create on startup if none exists. Pod IPs will be
4599 # chosen from this range. Changing this value after installation will have
4600 # no effect. This should fall within `--cluster-cidr`.
4601 - name: CALICO_IPV4POOL_CIDR
4602   value: "10.244.0.0/16"
4603 # Disable file logging so `kubectl logs` works.
4604 - name: CALICO_DISABLE_FILE_LOGGING
4605   value: "true"

最后,使用 “kubectl apply” 命令将 Calico 插件部署到集群里,部署 YAML 文件命令如下:

kubectl apply -f calico.yaml

Calico 部署会比较慢,大概等个几分钟,等待 Calico 部署完成后,再次通过命令 “kubectl get node” 查看节点状态,就可以看到所有节点已经准备就绪,此时集群正式搭建成功。

[root@k8s-master ~]# kubectl get node
NAME           STATUS   ROLES           AGE   VERSION
k8s-master     Ready    control-plane   12h   v1.28.0
k8s-worker1    Ready    <none>          12h   v1.28.0
k8s-worker2    Ready    <none>          10h   v1.28.0

注意:如果 Calico 无法安装成功,可能是由于 Calico 镜像无法拉取。本文提供了离线镜像包(下载地址),可以下载两个压缩文件,然后传输到集群中的所有 3 个节点上。

“calico-image-3.25.1.zip” 中是离线镜像文件,解压后在每个节点上执行导入命令。

ls *.tar |xargs -i docker load -i {}

“calico-yaml.zip” 中是部署文件,在 Master 节点上依次部署两个 YAML 文件。

# 先删除之前部署不成功的 Calico
kubectl delete -f calico.yaml# 依次部署两个 yaml 文件
kubectl apply -f tigera-operator.yaml --server-side
kubectl apply -f custom-resources.yaml

然后等待部署完成,就可以看到所有节点准备就绪。

八、小结

本文带你搭建了一套 3 台服务器的 K8s 集群。在搭建 K8s 集群的过程中,有几个方面主要注意:

  • 确保所有服务器的硬件和系统配置符合要求;
  • 在每个服务器安装了 Docker 和 cri-dockerd 作为容器引擎;
  • 安装 kubeadm、kubelet 和 kubectl 这三个工具。
  • 在 Master 节点上执行集群初始化,初始化完成后就可以加入工作节点。
  • 最后部署 Calico 网络插件,以确保集群内部的网络通信。

最后,你就成功搭建了一个 K8s 集群,

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