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【云原生-K8s-1】kubeadm搭建k8s集群(一主两从)完整教程及kubernetes简介

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Kubernetes简介

  Kubernetes(简称:k8s) 是Google在2014年6月开源的一个容器集群管理系统,使用Go语言开发,用于管理云平台中多个主机上的容器化的应用,Kubernetes的目标是让部署容器化的应用简单并且高效,Kubernetes提供了资源调度、部署管理、服务发现、扩容缩容、监控,维护等一整套功能。

官网地址: https://kubernetes.io

1 kubernetes架构

  Kubernetes具有去中心化的架构,不会线性处理任务。它基于声明性模型运行并实现"所需状态"的概念。下面这些步骤说明了Kubernetes的基本过程:

  • 管理员创建应用程序的所需状态并将其放入清单文件manifest.yml中。
  • 使用CLI或提供的用户界面将清单文件提供给Kubernetes API Server。 Kubernetes的默认命令行工具称为kubectl。
  • Kubernetes将清单文件(描述了应用程序的期望状态)存储在称为键值存储(etcd)的数据库中。
  • Kubernetes随后在集群内的所有相关应用程序上实现所需的状态。
  • Kubernetes持续监控集群的元素,以确保应用程序的当前状态不会与所需状态有所不同。

在这里插入图片描述

1.1master节点

  k8s集群的管理节点,负责管理集群,提供集群的资源数据访问入口。拥有Etcd存储服务(可选),运行Api Server进程,Controller Manager服务进程及Scheduler服务进程,关联工作节点Node。

  • API Server

提供了资源对象的唯一操作入口,其他所有组件都必须通过它提供的API来操作资源数据,只有API Server与存储通信,其他模块通过API Server访问集群状态。

  • Scheduler

新建立的Pod进行节点(node)选择(即分配机器),负责集群的资源调度。组件抽离,可以方便替换成其他调度器。

  • Controller

负责执行各种控制器,目前已经提供了很多控制器来保证Kubernetes的正常运行。

  • Cluster state store

Kubernetes默认使用etcd作为集群整体存储,当然也可以使用其它的技术。etcd是一个简单的、分布式的、一致的key-value存储,主要被用来共享配置和服务发现。etcd提供了一个CRUD操作的REST API,以及提供了作为注册的接口,以监控指定的Node。集群的所有状态都存储在etcd实例中,并具有监控的能力,因此当etcd中的信息发生变化时,就能够快速的通知集群中相关的组件。

控制器说明Replication Controller管理维护Replication Controller,关联Replication Controller和Pod,保证Replication Controller定义的副本数Node Controller管理维护Node,定期检查Node的健康状态,标识出(失效|未失效)的Node节点。Namespace Controller管理维护Namespace,定期清理无效的Namespace,包括Namesapce下的API对象,比如Pod、Service等。Service Controller管理维护Service,提供负载以及服务代理。EndPoints Controller管理维护Endpoints,关联Service和Pod,创建Endpoints为Service的后端,当Pod发生变化时,实时更新Endpoints。Service Account Controller管理维护Service Account,为每个Namespace创建默认的Service Account,同时为Service Account创建Service Account Secret。Persistent Volume Controller管理维护Persistent Volume和Persistent Volume Claim,为新的Persistent Volume Claim分配Persistent Volume进行绑定,为释放的Persistent Volume执行清理回收。DaemonSet Controller管理维护Daemon Set,负责创建Daemon Pod,保证指定的Node上正常的运行Daemon Pod。Deployment Controller管理维护Deployment,关联Deployment和Replication Controller,保证运行指定数量的Pod。当Deployment更新时,控制实现Replication Controller和Pod的更新。Job Controller管理维护Job,为Jod创建一次性任务Pod,保证完成Job指定完成的任务数目Pod Autoscaler Controller实现Pod的自动伸缩,定时获取监控数据,进行策略匹配,当满足条件时执行Pod的伸缩动作。

1.2 Node节点

  Node节点是工作节点监听API Server发送过来的新的工作分配;他们会执行分配给他们的工作,然后将结果报告给Kubernetes主节点。

  • Kubelet

负责管控容器,Kubelet会从Kubernetes API Server接收Pod的创建请求,启动和停止容器,监控容器运行状态并汇报给Kubernetes API Server。

  • Container Runtime

每一个Node都会运行一个Container Runtime,其负责下载镜像和运行容器。Kubernetes本身并不提供容器运行时环境,但提供了接口,可以插入所选择的容器运行时环境。kubelet使用Unix socket之上的gRPC框架与容器运行时进行通信,kubelet作为客户端,而CRI shim作为服务器。

  • kube proxy

基于一种公共访问策略(例如:负载均衡),服务提供了一种访问一群pod的途径。此方式通过创建一个虚拟的IP来实现,客户端能够访问此IP,并能够将服务透明的代理至Pod。每一个Node都会运行一个kube-proxy,kube proxy通过iptables规则引导访问至服务IP,并将重定向至正确的后端应用,通过这种方式kube-proxy提供了一个高可用的负载均衡解决方案。服务发现主要通过DNS实现。
  在Kubernetes中,kube proxy负责为Pod创建代理服务;引到访问至服务;并实现服务到Pod的路由和转发,以及通过应用的负载均衡。

  • Pod

运行于Node节点上,若干相关容器的组合。Pod内包含的容器运行在同一宿主机上,使用相同的网络命名空间、IP地址,同一个Pod中,端口不能重复,否则报错,能够通过localhost进行通信。Pod是Kurbernetes进行创建、调度和管理的最小单位,它提供了比容器更高层次的抽象,使得部署和管理更加灵活。一个Pod可以包含一个容器或者多个相关容器。
  Pod其实有两种类型:普通Pod和静态Pod,后者比较特殊,它并不存在Kubernetes的etcd存储中,而是存放在某个具体的Node上的一个具体文件中,并且只在此Node上启动。普通Pod一旦被创建,就会被放入etcd存储中,随后会被Kubernetes Master调度到摸个具体的Node上进行绑定,随后该Pod被对应的Node上的kubelet进程实例化成一组相关的Docker容器并启动起来。在默认情况下,当Pod里的某个容器停止时,Kubernetes会自动检测到这个问起并且重启这个Pod(重启Pod里的所有容器),如果Pod所在的Node宕机,则会将这个Node上的所有Pod重新调度到其他节点上。

1.3 kubectl

   集群管理命令行工具集,通过客户端的kubectl命令集操作,API Server响应对应的命令结果,从而达到对kubernetes集群的管理。

2 kubeadm

  Kubeadm是一个工具,它提供了kubeadm init以及kubeadm join这两个命令作为快速创建kubernetes 集群的最佳实践。

  kubeadm通过执行必要的操作来启动和运行一个最小可用的集群。kubeadm只关心启动集群,而不关心其他工作,如部署前的节点准备工作、安装各种Kubernetes Dashboard、监控解决方案以及特定云提供商的插件,这些都不属于kubeadm关注范围。

2.1 kubeadm功能

  • kubeadm init 启动/初始化一个 Kubernetes 主节点;
  • kubeadm join 启动一个 Kubernetes 工作节点并且将其加入到集群;
  • kubeadm upgrade 更新一个 Kubernetes 集群到新版本;
  • kubeadm config 如果使用 v1.7.x 或者更低版本的 kubeadm 初始化集群,您需要对集群做一些配置以便使用 kubeadm upgrade 命令;
  • kubeadm token 管理 kubeadm join 使用的令牌;
  • kubeadm reset 还原 kubeadm init 或者 kubeadm join 对主机所做的任何更改;
  • kubeadm version 打印 kubeadm 版本;
  • kubeadm alpha 预览一组可用的新功能以便从社区搜集反馈。

Kubernetes集群部署

准备工作(所有节点都要做同样的操作)

服务器配置

集群(一主两从)ip地址主机名配置主172.16.11.221k8s-master2C/2G/50G从172.16.11.222k8s-node12C/2G/50G从172.16.11.223k8s-node22C/2G/50G

关闭防火墙

systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld

如果在线上服务器之类的不能关闭防火墙,那就需要开启几个端口;(这里说的是k8所用到的端口)

  • master节点:
    规则端口范围作用使用者TCP6443*Kubernetes API serverAllTCP2379-2380etcd server client APIkube-apiserver, etcdTCP10250Kubelet APISelf, Control planeTCP10251kube-schedulerSelfTCP10252kube-controller-managerSelf

  • node节点:
    规则端口范围作用使用者TCP10252Kubelet APISelf, Control planeTCP30000-32767NodePort Services**All

    关闭selinux

临时关闭selinux(沙河)如需永久关闭selinux需要修改为

sed -i 's/^SELINUX=enforcing$/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config
#临时关闭selinux
setenforce 0#永久关闭selinuxsed -i 's/^SELINUX=enforcing$/SELINUX=permissive/' /etc/selinux/config

关闭交换分区

#临时关闭所有的交换分区
swapoff -a

#永久关闭所有的交换分区sed -i '/swap/s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab

修改三台集群的主机名:(每个主机限一条命令)

[root@k8s-master1 ~]# hostnamectl set-hostname k8s-master[root@k8s-node1 ~]# hostnamectl set-hostname k8s-node1[root@k8s-node2 ~]# hostnamectl set-hostname k8s-node2

所有节点都添加集群ip与主机名到hosts中:

cat>> /etc/hosts <<EOF 
172.16.11.221 k8s-master
172.16.11.222 k8s-node1
172.16.11.223 k8s-node2
EOF

注意:ip一定要改成自己的ip,不要直接复制粘贴

三台机器进行时间同步

#安裝同步时间命令
yum install ntpdate -y

#同步时间
ntpdate cn.pool.ntp.org

#设置定时任务每五分钟同步一次时间echo"*/5 * * * * root /usr/sbin/ntpdate cn.pool.ntp.org &>/dev/null">> /etc/crontab

特殊说明:

如果是克隆虚拟机建议执行rm -rf /etc/udev/* 保证网卡UUID不同

三台都安装需要的一些命令:

  • 添加centos源并将下载地址更换为阿里云地址
#添加centos源curl -o /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo https://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo

#将下载地址更换为阿里云地址sed -i -e '/mirrors.cloud.aliyuncs.com/d' -e '/mirrors.aliyuncs.com/d' /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo
  • 添加epel扩展源
curl -o /etc/yum.repos.d/epel.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo
  • 清除缓存
yum clean all
  • 重新加载源缓存
yum makecache
  • 升级yum并安装一些会用到的命令
yum -y update && yum -y install lrzsz wget conntrack ipvsadm ipset jq psmisc sysstat curl iptables net-tools libseccomp gcc gcc-c++ yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2 bash-completion

安装需要一些时间,就等待安装即可;

部署 docker(所有节点都需要部署)

#安装docker所需的依赖包[root@docker ~]# yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2    #添加阿里云的docker镜像地址[root@docker ~]# sudo yum-config-manager --add-repo http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo&&#或者(二选一即可)[root@docker ~]# wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo#更新缓存,只处理新添加的yum源缓存[root@docker ~]# yum makecache fast#部署docker,默认安装最新版本[root@docker ~]# yum install -y docker-ce-20.10.14 docker-ce-cli-20.10.14 containerd.io#查看安装docker版本[root@docker ~]# docker --version(或者使用docker version)
Docker version 20.10.14, build a224086

#加载docker配置[root@docker ~]# systemctl daemon-reload#启动docker服务[root@docker ~]# systemctl start docker#设置docker服务开机自启[root@docker ~]# systemctl enable docker#查看docker可以安装的版本,也可以自己安装指定版本,yum -y install docker-ce-19.03.12.el7[root@docker ~]# yum list docker-ce --showduplicates | sort -r

给docker添加镜像加速器及cgroup并重启docker服务

[root@docker ~]# mkdir -p /etc/docker[root@docker ~]# tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'{"registry-mirrors":["https://mrlmpasq.mirror.aliyuncs.com"],
  "exec-opts":["native.cgroupdriver=systemd"]}
EOF
#由于新版kubelet建议使用systemd,所以可以把docker的CgroupDriver改成systemd#重新加载docker配置[root@docker ~]# systemctl daemon-reload#重新启动docker服务[root@docker ~]# systemctl restart docker

docker部署完成

部署 kubernetes(所有节点都要部署)

配置相关的内核参数

将桥接的IPv4 流量传递到iptables 的链

[root@docker ~]# cat <<EOF >  /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables =1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables =1
EOF

#让其生效
sysctl --system

添加 k8s yum源

[root@docker ~]# cat > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo << EOF[kubernetes]name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64/
enabled=1gpgcheck=0repo_gpgcheck=0gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF

#重新加载缓存
yum makecache fast

安装 kubeadm kubelet kubectl

注:安装这几个版本不要用最新的,容易出问题

yum install -y kubeadm-1.20.0-0 kubelet-1.20.0-0 kubectl-1.20.0-0

#查看kubeadm版本
kubeadm version
  • 启动kubelet并设置开机自启
systemctl enable kubelet && systemctl start kubelet

kubernetes强化tab(安装之后会tab可以补全命令及参数)

  • 配置环境
echo'source  <(kubectl  completion  bash)'>> ~/.bashrc

1、退出连接,重新连接;
2、或者

bash

更新环境就可以使用了。

查看kubeadm使用的镜像

kubeadm config images list

可以发现这里都是国外的镜像

k8s.gcr.io/kube-apiserver:v1.20.15
k8s.gcr.io/kube-controller-manager:v1.20.15
k8s.gcr.io/kube-scheduler:v1.20.15
k8s.gcr.io/kube-proxy:v1.20.15
k8s.gcr.io/pause:3.2
k8s.gcr.io/etcd:3.4.13-0
k8s.gcr.io/coredns:1.7.0

  • 解决国外镜像不能访问的问题,执行kubeadm.sh脚本,用于拉取镜像/打tag/删除原有镜像;
wget -O kubeadm.sh https://files.rundreams.net/sh/kubeadm.sh &&sh kubeadm.sh

等待拉取完成。

如果感觉拉取比较费劲,可以下载kubeadm所需的镜像和脚本:kubeadm所需镜像包及脚本v1.20.15版本

拉取完成查看镜像;

docker images

在这里插入图片描述

master节点

初始化master节点

如果执行kubeadm init初始化k8s集群失败了,在下一次执行kubeadm init初始化语句之前,可以先执行

kubeadm reset

命令。这个命令的作用是重置节点,大家可以把这个命令理解为:上一次kubeadm init初始化集群操作失败了,该命令清理了之前的失败环境。

此命令只在master节点执行,

172.16.11.221

替换为自己的master节点IP,

172.17.10.1/18

替换为自己的pod网段。

kubeadm init --kubernetes-version=1.20.15 --apiserver-advertise-address=172.16.11.221 --pod-network-cidr=172.17.10.1/18

初始化成功图为下:

在这里插入图片描述

如遇初始化报错可根据

systemctl status kubelet

或者

journalctl -xeu kubelet

查看报错信息来解。决

  • 根据成功提示先执行下面内容 这些是成功图中提示的那些,要给他创建一下
mkdir -p $HOME/.kube
sudocp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudochown$(id -u):$(id -g)$HOME/.kube/config

#查看nodes节点
kubectl get nodes

#这个时候master是处于NotReady状态的。

node节点的加入

  • 完成之后将刚刚初始化master节点成功后的kubeadm join信息复制到其他node节点进行加入。
node1:
    kubeadm join172.16.11.221:6443 --token ckgdsy.xa5x21lsjqak2zmr \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:3bc8dd07b7e88a5f7b0efa81b4ae4918abb440f93f4940c72f9b4a842d6c872b 
node2:
    kubeadm join172.16.11.221:6443 --token ckgdsy.xa5x21lsjqak2zmr \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:3bc8dd07b7e88a5f7b0efa81b4ae4918abb440f93f4940c72f9b4a842d6c872b 

在这里插入图片描述

node节点显示这样就是加载成功;

加载成功之后返回master节点查看集群

[root@k8s-master ~]# kubectl get nodes

在这里插入图片描述

现在的集群状态都是

NotReady

表示不可达;这是因为还没有安装网络插件,下面我们来安装一下

网络插件(caclico)

给master节点安装Pod网络插件(calico)

选择网络插件:https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/
快速开始配置:https://projectcalico.docs.tigera.io/archive/v3.20/getting-started/clis/calicoctl/install
calico网络插件:https://docs.projectcalico.org/v3.9/getting-started/kubernetes/

  • 在master节点安装calico
kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/v3.9/manifests/calico.yaml

在这里插入图片描述

  • 确认一下calico是否安装成功
kubectl get pods --all-namespaces -w
kubectl get pods -n kube-system -w

查看节点连接状态

安装完成之后,再次返回master节点查看集群,在主节点执行命令看集群是否成功

kubectl get nodes
#或者使用加-o wide查看详细
kubectl get nodes -o wide

STATUS 状态为

Ready

则连接成功。

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

测试

  • 写一个nginx的yaml文件
cat> pod_nginx_rs.yaml <<EOF
apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: nginx
  labels:
    tier: frontend
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      tier: frontend
  template:
    metadata:
      name: nginx
      labels:
        tier: frontend
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
EOF
  • 根据pod_nginx_rs.yml文件创建pod
kubectl apply -f pod_nginx_rs.yaml
  • 查看pod
#查看所有的pod
kubectl get pods
#查看所有的pod详细信息
kubectl get pods -o wide
#查看所有的pod超级详细信息
kubectl describe pod nginx

在这里插入图片描述

  • 通过rs将pod扩容为5个nginx服务
#将nginx服务由3个扩容为5个
kubectl scale rs nginx --replicas=5#查看所有的pod
kubectl get pods -o wide
  • 光有ReplicaSet是不行的,ReplicaSet不会提供服务的,需要一个Service。将它应用到集群里面去。
cat> pod_nginx_rs_svc.yaml <<EOF
apiVersion: v1
kind: Service              # 类型是service
metadata:                  
  name: nginx              # 这个service的全局唯一名称
spec:
  type: NodePort
  ports:
    - port: 80             # service提供服务的端口号
      nodePort: 30000      # 想要对外的端口
  selector:
    tier: frontend         # 把拥有{tier:labels}或者{app:labels}这个标签的pod应用到这个服务里面
EOF

如果不加

nodePort

也就是不指定nodeport,默认会随机输出端口,可以通过

kubectl get svc

查看;

如果需要修改端口范围,如果是按照我的方式部署的,可在:

vim /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml

的第17行进行修改,默认范围是30000-32767。

  • 根据 pod_nginx_rs_svc.yml 文件创建services,需对外访问
kubectl apply -f pod_nginx_rs_svc.yaml
  • 查看services
kubectl get svc
kubectl get services

在这里插入图片描述

kubectl get svc 中的 type 。

  • Cluster IP 为服务器内部使用
  • Node Port 为服务器内部外部都可以使用,可以指定端口也可以随机端口。
  • 启动services之后,查看端口

在这里插入图片描述

端口为30000,页面访问,节点的ip+30000;

节点的ip可以为主节点的ip,也可以为从节点的ip。

在这里插入图片描述

  • 删除serviecs和pod
#删除serviecs
kubectl delete -f pod_nginx_rs_svc.yaml

#删除pod
kubectl delete -f pod_nginx_rs.yaml

完结⭕

内容主要参考与:【云原生-K8s】kubeadm搭建k8s集群【不成功手把手教学】
感谢大家的观看!!!


本文转载自: https://blog.csdn.net/liu_chen_yang/article/details/130948804
版权归原作者 A-刘晨阳 所有, 如有侵权,请联系我们删除。

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