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使用kubeadm安装Kubernetes 1.15.1

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kubeadm是Kubernetes官方提供的用于快速安装Kubernetes集群的工具，伴随Kubernetes每个版本的发布都会同步更新，kubeadm会对集群配置方面的一些实践做调整，通过实验kubeadm可以学习到Kubernetes官方在集群配置上一些新的最佳实践。

最近发布的Kubernetes 1.15中，kubeadm对HA集群的配置已经达到beta可用，说明kubeadm距离生产环境中可用的距离越来越近了。

1.准备

1.1 系统配置

在安装之前，需要先做如下准备。两台CentOS 7.6主机如下，修改hosts

IP 主机名
192.168.0.7 k8s-master
192.168.0.8 k8s-node1

如果各个主机启用了防火墙，需要开放Kubernetes各个组件所需要的端口，可以查看Installing kubeadm中的”Check required ports”一节。

这里防止不必要的麻烦在各节点禁用防火墙：

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systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

禁用selinux：

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setenforce 0
sed -i "s/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g" /etc/selinux/config

创建/etc/sysctl.d/k8s.conf文件，添加如下内容：

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net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.ipv4.ip_forward = 1

执行命令使修改生效。

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modprobe br_netfilter
sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf

1.2 kube-proxy开启ipvs的前置条件

由于ipvs已经加入到了内核的主干，所以为kube-proxy开启ipvs的前提需要加载以下的内核模块：

  • ip_vs
  • ip_vs_rr
  • ip_vs_wrr
  • ip_vs_sh
  • nf_conntrack_ipv4

在所有的Kubernetes节点master和node上执行以下脚本:

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cat > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules <<EOF
#!/bin/bash
modprobe -- ip_vs
modprobe -- ip_vs_rr
modprobe -- ip_vs_wrr
modprobe -- ip_vs_sh
modprobe -- nf_conntrack_ipv4
EOF
chmod 755 /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4

上面脚本创建了/etc/sysconfig/modules/ipvs.modules的文件，保证在节点重启后能自动加载所需模块。

查看是否已经正确加载所需的内核模块

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lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4

接下来还需要确保各个节点上已经安装了ipset软件包

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yum install ipset

为了便于查看ipvs的代理规则，最好安装一下管理工具ipvsadm

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yum install ipvsadm

如果以上前提条件如果不满足，则即使kube-proxy的配置开启了ipvs模式，也会退回到iptables模式。

1.3 安装Docker

Kubernetes从1.6开始使用CRI(Container Runtime Interface)容器运行时接口。默认的容器运行时仍然是Docker，使用的是kubelet中内置dockershim CRI实现。

安装docker的yum源:

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yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
yum makecache fast

查看最新的Docker版本：

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yum list docker-ce.x86_64  --showduplicates |sort -r

Kubernetes 1.15当前支持的docker版本列表是1.13.1, 17.03, 17.06, 17.09, 18.06, 18.09。 这里在各节点安装docker的18.09.7版本。

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yum install -y --setopt=obsoletes=0 \
  docker-ce-18.09.7-3.el7 

systemctl start docker
systemctl enable docker

确认一下iptables filter表中FOWARD链的默认策略(pllicy)为ACCEPT。

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iptables -nvL
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Chain INPUT (policy ACCEPT 263 packets, 19209 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination

Chain FORWARD (policy ACCEPT 0 packets, 0 bytes)
 pkts bytes target     prot opt in     out     source               destination
    0     0 DOCKER-USER  all  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0
    0     0 DOCKER-ISOLATION-STAGE-1  all  --  *      *       0.0.0.0/0            0.0.0.0/0
    0     0 ACCEPT     all  --  *      docker0  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            ctstate RELATED,ESTABLISHED
    0     0 DOCKER     all  --  *      docker0  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0
    0     0 ACCEPT     all  --  docker0 !docker0  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0
    0     0 ACCEPT     all  --  docker0 docker0  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0

1.4 修改docker cgroup driver为systemd

根据文档CRI installation中的内容，对于使用systemd作为init system的Linux的发行版，使用systemd作为docker的cgroup driver可以确保服务器节点在资源紧张的情况更加稳定，因此这里修改各个节点上docker的cgroup driver为systemd。

创建或修改/etc/docker/daemon.json

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{
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"]
}

重启docker：

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systemctl restart docker
docker info | grep Cgroup
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Cgroup Driver: systemd

2.使用kubeadm部署Kubernetes

2.1 安装kubeadm和kubelet

下面在各节点安装kubeadm和kubelet：

配置国内Kubernetes源

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

从安装结果可以看出还安装了cri-tools, kubernetes-cni, socat三个依赖：

  • 官方从Kubernetes 1.14开始将cni依赖升级到了0.7.5版本
  • socat是kubelet的依赖
  • cri-tools是CRI(Container Runtime Interface)容器运行时接口的命令行工具

运行kubelet –help可以看到原来kubelet的绝大多数命令行flag参数都被DEPRECATED了

而官方推荐我们使用–config指定配置文件，并在配置文件中指定原来这些flag所配置的内容。具体内容可以查看这里Set Kubelet parameters via a config file。这也是Kubernetes为了支持动态Kubelet配置（Dynamic Kubelet Configuration）才这么做的，参考Reconfigure a Node’s Kubelet in a Live Cluster。

kubelet的配置文件必须是json或yaml格式，具体可查看这里。

Kubelet负责与其他节点集群通信，并进行本节点Pod和容器生命周期的管理。Kubeadm是Kubernetes的自动化部署工具，降低了部署难度，提高效率。Kubectl是Kubernetes集群管理工具。

Kubernetes 1.8开始要求关闭系统的Swap，如果不关闭，默认配置下kubelet将无法启动。

关闭Swap

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swapoff -a

修改 /etc/fstab 文件，注释掉 SWAP 的自动挂载，使用free -m确认swap已经关闭。 swappiness参数调整，修改/etc/sysctl.d/k8s.conf添加下面一行：

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vm.swappiness=0

使修改生效

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sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf

因为这里本次用于测试两台主机上还运行其他服务，关闭swap可能会对其他服务产生影响，所以这里修改kubelet的配置去掉这个限制。 使用kubelet的启动参数–fail-swap-on=false去掉必须关闭Swap的限制，修改/etc/sysconfig/kubelet，加入：

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KUBELET_EXTRA_ARGS=--fail-swap-on=false

2.2 使用kubeadm init初始化集群

注：在master节点上进行如下操作

在master进行Kubernetes集群初始化。

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kubeadm init --kubernetes-version=1.15.1 \
--apiserver-advertise-address=192.168.0.7 \
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
--service-cidr=10.96.0.0/12 \
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16

定义POD的网段为: 10.244.0.0/16， api server地址就是master本机IP地址。

这一步很关键，由于kubeadm 默认从官网k8s.grc.io下载所需镜像，国内无法访问，因此需要通过–image-repository指定阿里云镜像仓库地址，很多新手初次部署都卡在此环节无法进行后续配置。

集群初始化成功后返回信息记录了完成的初始化输出的内容，根据输出的内容基本上可以看出手动初始化安装一个Kubernetes集群所需要的关键步骤。 其中有以下关键内容：

  • [kubelet-start] 生成kubelet的配置文件”/var/lib/kubelet/config.yaml”

  • [certs]生成相关的各种证书

  • [kubeconfig]生成相关的kubeconfig文件

  • [control-plane]使用/etc/kubernetes/manifests目录中的yaml文件创建apiserver、controller-manager、scheduler的静态pod

  • [bootstraptoken]生成token记录下来，后边使用kubeadm join往集群中添加节点时会用到

下面的命令是配置常规用户如何使用kubectl访问集群：

配置kubectl工具

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mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

最后给出了将节点加入集群的命令，记录生成的最后部分内容，此内容需要在其它节点加入Kubernetes集群时执行。

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kubeadm join 192.168.0.7:6443 --token uef4jq.vz4lcn94mzq3orhz \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:639ff598aa108fa4ce76f739702a58c8fabbf666b53e82cfb68a6edde58226fd

查看一下集群状态，确认个组件都处于healthy状态：

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kubectl get nodes
kubectl get cs

集群初始化如果遇到问题，可以使用下面的命令进行清理：

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kubeadm reset
ifconfig cni0 down
ip link delete cni0
ifconfig flannel.1 down
ip link delete flannel.1
rm -rf /var/lib/cni/

2.3 安装Pod Network(只在主节点执行)

安装flannel network add-on：

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kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/a70459be0084506e4ec919aa1c114638878db11b/Documentation/kube-flannel.yml

如果Node有多个网卡的话，参考flannel issues 39701，目前需要在kube-flannel.yml中使用–iface参数指定集群主机内网网卡的名称，否则可能会出现dns无法解析。需要将kube-flannel.yml下载到本地，flanneld启动参数加上–iface=

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containers:
      - name: kube-flannel
        image: quay.io/coreos/flannel:v0.11.0-amd64
        command:
        - /opt/bin/flanneld
        args:
        - --ip-masq
        - --kube-subnet-mgr
        - --iface=ens192

使用kubectl get pod -all-namespaces -o wide确保所有的Pod都处于Running状态。

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# kubectl get pod -n kube-system
NAME                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE
coredns-5c98db65d4-dr8lf        1/1     Running   0          52m
coredns-5c98db65d4-lp8dg        1/1     Running   0          52m
etcd-node1                      1/1     Running   0          51m
kube-apiserver-node1            1/1     Running   0          51m
kube-controller-manager-node1   1/1     Running   0          51m
kube-flannel-ds-amd64-mm296     1/1     Running   0          44s
kube-proxy-kchkf                1/1     Running   0          52m
kube-scheduler-node1            1/1     Running   0          51m

2.4 测试集群DNS是否可用

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# kubectl run curl --image=radial/busyboxplus:curl -it

kubectl run --generator=deployment/apps.v1beta1 is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl create instead.
If you don't see a command prompt, try pressing enter.

进入后执行nslookup kubernetes.default确认解析正常
[ root@curl-5cc7b478b6-r997p:/ ]$ nslookup kubernetes.default
Server:    10.96.0.10
Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      kubernetes.default
Address 1: 10.96.0.1 kubernetes.default.svc.cluster.local

2.5 向Kubernetes集群中添加Node节点

下面将node这个主机添加到Kubernetes集群中，在node上执行:

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# kubeadm join 192.168.0.7:6443 --token 7zcs8r.pb3q6gy3h8lr0jtk \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:be3d09eb491473867530cb2645b2e36832dd6e6e20e365fcbd3fd2dbea120a9e

在master节点上执行命令查看集群中的节点：

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# kubectl get node

NAME    STATUS   ROLES    AGE   VERSION
k8s-master   Ready    master   57m   v1.15.0
k8s-node   Ready    <none>   11s   v1.15.0

重点查看STATUS内容为Ready时，则说明集群状态正常。

创建Pod以验证集群是否正常。

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

2.5.1 如何从集群中移除Node

如果需要从集群中移除node这个Node执行下面的命令：

在master节点上执行：

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# kubectl drain node --delete-local-data --force --ignore-daemonsets
# kubectl delete node node

在node2上执行：

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# kubeadm reset
# ifconfig cni0 down
# ip link delete cni0
# ifconfig flannel.1 down
# ip link delete flannel.1
# rm -rf /var/lib/cni/

2.6 部署Dashboard

注：在master节点上进行如下操作

创建Dashboard的yaml文件

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wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v1.10.1/src/deploy/recommended/kubernetes-dashboard.yaml
sed -i 's/k8s.gcr.io/loveone/g' kubernetes-dashboard.yaml

sed -i '/targetPort:/a\ \ \ \ \ \ nodePort: 30001\n\ \ type: NodePort' kubernetes-dashboard.yaml

部署Dashboard

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kubectl create -f kubernetes-dashboard.yaml

创建完成后，检查相关服务运行状态

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kubectl get deployment kubernetes-dashboard -n kube-system
kubectl get pods -n kube-system -o wide
kubectl get services -n kube-system
netstat -ntlp|grep 30001

在Firefox浏览器输入Dashboard访问地址：https://192.168.0.7:30001

为什么要使用Firefox浏览器，因为证书有问题，只有Firefox能访问。

2.6.1 解决Google浏览器不能打开kubernetes dashboard方法

这个问题很困扰使用者，那么我们就来看看如何通过谷歌浏览器打开自己部署的kubernetes UI界面。

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mkdir key && cd key
#生成证书
openssl genrsa -out dashboard.key 2048
openssl req -new -out dashboard.csr -key dashboard.key -subj '/CN=192.168.0.7'
openssl x509 -req -in dashboard.csr -signkey dashboard.key -out dashboard.crt
#删除原有的证书secret
kubectl delete secret kubernetes-dashboard-certs -n kube-system
#创建新的证书secret
kubectl create secret generic kubernetes-dashboard-certs --from-file=dashboard.key --from-file=dashboard.crt -n kube-system
#查看pod
kubectl get pod -n kube-system
#重启pod
kubectl delete pod <pod name> -n kube-system

pod name即dashboard pod name

完成以上操作之后我们重新刷新一下谷歌浏览器
这个时候我们就可以通过谷歌浏览器打开kubernetes dashboard了

查看访问Dashboard的认证令牌

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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。

认证通过后，登录Dashboard首页如图

2.7 kube-proxy开启ipvs

修改ConfigMap的kube-system/kube-proxy中的config.conf，mode: “ipvs”

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# kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system

之后重启各个节点上的kube-proxy pod

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# kubectl get pod -n kube-system | grep kube-proxy | awk '{system("kubectl delete pod "$1" -n kube-system")}'
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# kubectl get pod -n kube-system | grep kube-proxy

kube-proxy-8hkh5                        1/1     Running   0          67s
kube-proxy-kdgzk                        1/1     Running   0          58s
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kubectl logs kube-proxy-8hkh5 -n kube-system

日志中打印出了Using ipvs Proxier，说明ipvs模式已经开启。

2.7.1 Kubernetes Node节点执行 kubectl get all 错误：The connection to the server localhost:8080 was refused.

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# kubectl get all

The connection to the server localhost:8080 was refused - did you specify the right host or port?

使用 netstat -ntlp 命令检查是否监听了localhost:8080端口，发现并没有。而在Master节点上使用kubectl命令虽然不会报错，但其8080端口仍然未被监听。

事实上，kubectl命令是通过kube-apiserver接口进行集群管理。该命令可以在Master节点上运行是因为kube-apiserver处于工作状态：

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# docker ps | grep apiserver

而同时，在Node节点上只有kube-proxy和kubelet处于工作状态：

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# docker ps

因此，kubectl命令其实不是为Node节点的主机准备的，而是应该运行在一个Client主机上：如K8s-Master节点的非root用户。当我们kubeadm init success后，系统会提示我们将admin.conf文件保存到Client主机上：

我们查看/etc/kubernetes/admin.conf文件

即可发现，当Client使用该config文件启动kubelet后，他将访问Master节点的6443端口获得数据（Master 6443端口是处于LISTEN状态的），而非localhost:8080端口（因为Node节点无法找到该config文件）。我们也可以把Client客户端放在其他主机中，甚至Node节点。只要将该config文件按照系统提示方式添加到Client客户端中即可。我们使用scp命令将文件发送至目标主机：

将/root/.kube文件夹发至目标主机

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scp -r .kube/ 192.168.0.8:/root

即可实现使用kubectl访问Master节点。

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# kubectl get no
NAME         STATUS   ROLES    AGE   VERSION
k8s-master   Ready    master   56m   v1.15.1
k8s-node     Ready    <none>   52m   v1.15.1

也就是说，我们正常向Master注册pod的过程也是在Client客户端完成的，而非在Node节点或Master节点完成。

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