Kubernetes 部署集群1.28.2版本(无坑)

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  • 初步搭建一个一个主节点和两个从节点Kubernetes 1.28.2 集群。先准备好机器
host hostname os role hardware
192.168.31.200 master01 centos7.9 control-plane cpu:2c 内存: 3G 硬盘1:50G
192.168.31.201 node01 centos7.9 worker cpu:2c 内存: 3G 硬盘1:50G 硬盘2:50G
192.168.31.202 node02 centos7.9 worker cpu:2c 内存: 3G 硬盘1:50G 硬盘2:50G
  • 预留了201、103节点，后续扩容集群做control-plane节点高可用。
  • 所有work节点各分配一块50硬盘，后续做ceph存储用。

1. 基础环境准备

  • 所有节点全部执行环境初始化，（后面如果要给集群新增节点也要做这个操作）
  • 所有节点按照表格修改主机名

1、所有节点全部关闭防火墙

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
systemctl is-enabled firewalld

2、配置ntp server同步时间

ntpdate ntp1.aliyun.com
vi /etc/crontab
1 * * * * root /usr/sbin/ntpdate ntp1.aliyun.com && /sbin/hwclock -w

3、永久关闭selinux

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

4、关闭swap分区

sed -i '/swap/s/^/#/g' /etc/fstab
swapoff -a

5、配置hosts

[root@master01 ~]# cat >>/etc/hosts

6、内核升级

简介： centos7 yum工具在线升级内核

1、查看当前内核版本
[root@master01 ~]# uname -a
Linux localhost.localdomain 3.10.0-957.el7.x86_64 #1 SMP Thu Nov 8 23:39:32 UTC 2018 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
2、导入ELPepo仓库公共密钥
rpm --import https://www.elrepo.org/RPM-GPG-KEY-elrepo.org
3、安装ELPepo的仓库yum源
rpm -Uvh http://www.elrepo.org/elrepo-release-7.0-2.el7.elrepo.noarch.rpm
4、选择lt版本安装
  • lt长期维护版
  • ml最新稳定版
yum -y  --enablerepo=elrepo-kernel install kernel-lt
5、设置内核默认启动
sudo awk -F' '$1=="menuentry " {print i++ " : " $2}' /etc/grub2.cfg
grub2-set-default 0

6、重启

reboot

7、查看内核版本

[root@master01 ~]# uname -a
Linux localhost.localdomain 4.4.244-1.el7.elrepo.x86_64 #1 SMP Tue Nov 17 18:57:10 EST 2020 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

2. 配置Kubernetes运行环境

  • 下面的操作所有节点全部执行，后面如果要给集群新增节点也要做这个操作

1、配置内核参数

cat > /etc/sysctl.d/Kubernetes.conf

这些配置参数的含义是：

  1. net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1：当通过桥接网络接收到IPv6数据包时，将调用ip6tables的规则进行处理。
  2. net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1：当通过桥接网络接收到IPv4数据包时，将调用iptables的规则进行处理。
  3. net.ipv4.ip_forward = 1：允许IPv4的数据包转发，即使数据包的目标不是本机。
  4. vm.swappiness = 0: vm.swappiness是操作系统控制物理内存交换出去的策略。它允许的值是一个百分比的值，最小为0，最大运行100，该值默认为60。vm.swappiness设置为0表示尽量少swap，100表示尽量将inactive的内存页交换出去。

Kubernetes通过iptables实现服务发现和网络流量路由，pod通信。这一步很重要。没有设置的话会导致集群网络通信故障，如pod无法通信。核模块

yum -y install conntrack ipvsadm ipset jq iptables curl sysstat libseccomp wget vim net-tools git
# 相关内核模块
cat > /etc/modules-load.d/ipvs.conf
  • ip_vs，ip_vs_rr，ip_vs_wrr，ip_vs_sh 是IPVS相关的内核模块。它们提供了不同的负载均衡算法（round-robin，加权轮询，最短任务优先）。
  • nf_conntrack 和 nf_conntrack_ipv4 是用于网络连接跟踪的内核模块，这在防火墙和NAT中非常重要。
  • linux kernel 4.19版本已经将nf_conntrack_ipv4 更新为 nf_conntrack

3、重启系统

[root@master01 ~]# reboot
# 检查是否加载成功
lsmod |egrep "ip_vs|nf_conntrack_ipv4"
nf_conntrack_ipv4      15053  26
nf_defrag_ipv4         12729  1 nf_conntrack_ipv4
ip_vs_sh               12688  0
ip_vs_wrr              12697  0
ip_vs_rr               12600  0
ip_vs                 145458  6 ip_vs_rr,ip_vs_sh,ip_vs_wrr
nf_conntrack          139264  10 ip_vs,nf_nat,nf_nat_ipv4,nf_nat_ipv6,xt_conntrack,nf_nat_masquerade_ipv4,nf_nat_masquerade_ipv6,nf_conntrack_netlink,nf_conntrack_ipv4,nf_conntrack_ipv6
libcrc32c              12644  4 xfs,ip_vs,nf_nat,nf_conntrack

4、安装 containerd

  • 顺便介绍一下历史背景。早期docker势大，但docker没有实现CRI，Kubernetes只能用dockershim做适配器来兼容docker，使其可以接入cri，这个dockershim在Kubernetes1.24版本就被放弃维护了。containerd是从docker中分离出来的开源项目，强调简单性、健壮性和可移植性。它负责以下工作

  • 管理容器的生命周期（从创建容器到销毁容器）

  • 拉取/推送容器镜像

  • 存储管理（管理镜像及容器数据的存储）

  • 调用 runc 运行容器（与 runc 等容器运行时交互，runc是oci 开放容器标准的一个实现。oci就是创建容器需要做一些 namespaces 和 cgroups 的配置，以及挂载 root 文件系统等操作的规范）

  • 管理容器网络接口及网络

yum -y install yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
# 添加阿里源
yum-config-manager --add-repo http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
# 配置 containerd
cat >>/etc/modules-load.d/containerd.conf
  • overlay 是一个文件系统类型，它支持在不改变底层文件的情况下，将改动保存在另一个分离的文件层。它常用于 Docker 和其他容器运行时中，用来创建容器的文件系统。（写时复制）
  • br_netfilter 是一个网络相关的内核模块，它允许 iptables 和其他网络工具对桥接流量进行过滤。这在 Kubernetes 网络设置中很重要，特别是在使用 overlay 网络（如 flannel、Calico 等）时。

5、配置containerd

mkdir -p /etc/containerd
containerd config default > /etc/containerd/config.toml
# 使用systemd管理cgroups
sed -i '/SystemdCgroup/s/false/true/g' /etc/containerd/config.toml
# 配置sadnbox image从阿里云拉取
sed -i '/sandbox_image/s/registry.k8s.io/registry.aliyuncs.com/google_containers/g' /etc/containerd/config.toml
sed -i 's#sandbox_image = "registry.k8s.io/pause:3.6"#sandbox_image = "registry.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.9"#' /etc/containerd/config.toml
# 启动containerd
systemctl enable containerd
systemctl start containerd

3、安装kubeamd、kubelet、kubectl

  • 下面的操作所有节点全部执行，后面如果要给集群新增节点也要做这个操作

1、添加阿里源

cat >/etc/yum.repos.d/kubernetes.repo

2、安装并启动

# 查看可用版本
yum list kubelet --showduplicates |grep 1.28

# 开始安装   这篇文档写下时，最新版本为1.28.2  我直接安装的最新版
yum -y install kubectl-1.28.2 kubelet-1.28.2 kubeadm-1.28.2

# 启动
systemctl enable kubelet
systemctl start kubelet

4、部署control-plane节点

  • 以下操作只在control-plane节点执行

1、使用kubeadm初始化

# 查看所需镜像
[root@master01 ~]# kubeadm config images list --kubernetes-version=v1.28.2
registry.k8s.io/kube-apiserver:v1.28.2
registry.k8s.io/kube-controller-manager:v1.28.2
registry.k8s.io/kube-scheduler:v1.28.2
registry.k8s.io/kube-proxy:v1.28.2
registry.k8s.io/pause:3.9
registry.k8s.io/etcd:3.5.7-0
registry.k8s.io/coredns/coredns:v1.10.1

# 初始化
[root@master01 ~]# kubeadm init --kubernetes-version=1.28.2 
--apiserver-advertise-address=192.168.31.200  
--image-repository  registry.aliyuncs.com/google_containers 
--pod-network-cidr=172.16.0.0/16
  • apiserver-advertise-address写control-plane的ip
  • pod-network-cidr写个不冲突的网段
  • image-repository指定从阿里云拉取镜像

命令执行完成后会返回一长段内容，主要看最后部分

Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!
To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:
    mkdir -p $HOME/.kube
    sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
    sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
Alternatively, if you are the root user, you can run:
    export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf
You 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 192.168.96.101:6443 --token l906wz.0fydt3hcfbogwlo9 
        --discovery-token-ca-cert-hash sha256:2604d3aab372a483b26bcbdafdb54d7746226975c3a317db07d94eccdfca51be
  • 按提示操作配置认证
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf
  • 检查
[root@master01 ~]# kubectl get node
NAME                     STATUS          ROLES            AGE       VERSION
control-plane01          NotReady        control-plane    50s       v1.28.2
[root@master01 ~]# kubectl get pods -A
[root@master01 ~]# kubectl get pods -n kube-system
NAME                                           READY   STATUS    RESTARTS      AGE
coredns-7bdc4cb885-fs2tz                       1/1     Pending   0             13d
coredns-7bdc4cb885-wk7c9                       1/1     Pending   0             13d
etcd-control-plane01                           1/1     Running   0             13d
kube-apiserver-control-plane01                 1/1     Running   0             13d
kube-controller-manager-control-plane01        1/1     Running   0             13d
kube-proxy-mfzmq                               1/1     Running   3 (25h ago)   13d
kube-scheduler-control-plane01                 1/1     Running   0             13d
  • 加入集群token过期或者遗忘，获取加入集群命令
kubeadm token create --print-join-command

2、部署calico

1、安装calico网络插件
wget https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml

改为10.244.0.0/16

2、指定网卡
# Cluster type to identify the deployment type
  - name: CLUSTER_TYPE
  value: "k8s,bgp"
# 下面添加
  - name: IP_AUTODETECTION_METHOD
    value: "interface=eth0"
    # eth0为本地网卡名字
  • calico 自动探查互联网卡，如果有多快网卡，则可以配置用于互联的网络接口命名正则表达式，如上面的 eth0 (根据自己服务器的网络接口名修改)；不指定网卡
  • 创建pod时会有如下报错
 Failed to create pod sandbox: rpc error: code = Unknown desc = [failed to set up sandbox container "5d6557ac061d164d494042e7e9b6cc38c95688a358275a78f5bbb7dd3883c063" network for pod "ingress-nginx-admission-create-b9q9w": networkPlugin cni failed to set up pod "ingress-nginx-admission-create-b9q9w_ingress-nginx" network: error getting ClusterInformation: connection is unauthorized: Unauthorized, failed to clean up sandbox container "5d6557ac061d164d494042e7e9b6cc38c95688a358275a78f5bbb7dd3883c063" network for pod "ingress-nginx-admission-create-b9q9w": networkPlugin cni failed to teardown pod "ingress-nginx-admission-create-b9q9w_ingress-nginx" network: error getting ClusterInformation: connection is unauthorized: Unauthorized]
3、部署
kubectl apply -f calico.yaml
# 检查
[root@master01 ~]#  kubectl get pods -n kube-system
NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS      AGE
calico-kube-controllers-6849cf9bcf-gv6xx   1/1     Running   0             13d
calico-node-2d7xx                          1/1     Running   0             13d
coredns-7bdc4cb885-fs2tz                   1/1     Running   0             13d
coredns-7bdc4cb885-wk7c9                   1/1     Running   0             13d
etcd-control-plane01                       1/1     Running   0             13d
kube-apiserver-control-plane01             1/1     Running   0             13d
kube-controller-manager-control-plane01    1/1     Running   0             13d
kube-proxy-mfzmq                           1/1     Running   3 (25h ago)   13d
kube-scheduler-control-plane01             1/1     Running   0             13d

5、worker节点加入集群

# 所有worker节点都执行
kubeadm join 192.168.31.200:6443 --token l906wz.0fydt3hcfbogwlo9 
        --discovery-token-ca-cert-hash sha256:2604d3aab372a483b26bcbdafdb54d7746226975c3a317db07d94eccdfca51be
# 查看状态
[root@master01 ~]# kubectl get nodes
NAME          STATUS   ROLES           AGE   VERSION
control-plane01   Ready    control-plane   13d   v1.28.2
node01   Ready              13d   v1.28.2
node02   Ready              13d   v1.28.2
node03   Ready              13d   v1.28.2

6、Kubernetes dashboard 安装

1、安装命令补全

yum -y install bash-completion
echo "source > /etc/profile
source /etc/profile

2、kubernetes-dashboard安装（可选，kubesphere更好用）

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v3.0.0-alpha0/charts/kubernetes-dashboard.yaml
  • 修改如下内容
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    Kubernetes-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  type: NodePort       # 增加内容
  ports:
    - port: 443
      targetPort: 8443
      nodePort: 30000  # 增加内容（端口范围30000-32767）
  selector:
    Kubernetes-app: kubernetes-dashboard
# 安装
kubectl apply -f recommended.yaml
# 查看进度
[root@master01 ~]# kubectl get all -n kubernetes-dashboard
NAME                                             READY   STATUS    RESTARTS      AGE
pod/dashboard-metrics-scraper-5cb4f4bb9c-h549p   1/1     Running   3 (26h ago)   13d
pod/kubernetes-dashboard-6967859bff-cm4tl        1/1     Running   4 (26h ago)   13d

NAME                                TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)         AGE
service/dashboard-metrics-scraper   ClusterIP   10.108.31.72            8000/TCP        13d
service/kubernetes-dashboard        NodePort    10.102.47.173           443:30000/TCP   13d

NAME                                        READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/dashboard-metrics-scraper   1/1     1            1           13d
deployment.apps/kubernetes-dashboard        1/1     1            1           13d

NAME                                                   DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/dashboard-metrics-scraper-5cb4f4bb9c   1         1         1       13d
replicaset.apps/kubernetes-dashboard-6967859bff        1         1         1       13d
  • 创建admin用户
[root@master01 ~]# vim admin.yaml
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: admin
  namespace: kubernetes-dashboard
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: admin
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: admin
  namespace: kubernetes-dashboard  
---
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: kubernetes-dashboard-admin
  namespace: kubernetes-dashboard
  annotations:
    kubernetes.io/service-account.name: "admin"
type: kubernetes.io/service-account-token
# 创建admin用户token
kubectl -n kubernetes-dashboard create token admin

# 获取token
Token=$(kubectl -n kubernetes-dashboard get secret |awk '/kubernetes-dashboard-admin/ {print $1}')
kubectl describe secrets -n kubernetes-dashboard ${Token} |grep token |awk 'NR==NF {print $2}'
  • 然后就可以使用token登陆了，地址是 集群任意节点IP:30000

7、Kubernetes metrics-server 插件部署

1、metrics-server 介绍

  • heapster已经被metrics-server取代，如果使用kubernetes的自动扩容功能的话，那首先得有一个插件，然后该插件将收集到的信息（cpu、memory..）与自动扩容的设置的值进行比对服务器托管，自动调整pod数量。关于该插件，在kubernetes的早些版本中采用的是heapster，1.13版本正式发布后，丢弃了heapster，官方推荐采用metrics-sever。
  • metrics server为Kubernetes自动伸缩提供一个容器资源度量源。metrics-server 从 kubelet 中获取资源指标，并通过 Metrics API 在 Kubernetes API 服务器中公开它们，以供 HPA 和 VPA 使用。

2、安装步骤

1、获取yaml文件。
wget https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/components.yaml -O metrics-server.yaml
  • 编辑yaml文件。之前部署集群用的自签名证书，metrics-server直接请求kubelet接口会证书校验失败，因此deployment中增加- –kubelet-insecure-tls参数。另外镜像原先在registry.k8s.io，国内下载不方便，下面的配置中修改成了国内镜像仓库地址。内网环境中可以先下载，然后再推到内网镜像仓库，镜像也改成内网镜像地址。
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    k8s-app: metrics-server
  name: metrics-server
  namespace: kube-system
spec:
  # ...
  template:
  	spec:
      containers:
      - args:
        - --cert-dir=/tmp
        - --secure-port=4443
        - --kubelet-preferred-address-types=InternalIP,ExternalIP,Hostname
        - --kubelet-use-node-status-port
        - --metric-resolution=15s
        - --kubelet-insecure-tls     # 需要新加的一行
        image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/rainux/metrics-server:v0.6.4
2、安装发布
kubectl apply -f metrics-server.yaml
# 查看是否在运行
kubectl get pods -n kube-system | grep metrics
# 获取集群的指标数据
kubectl get --raw /apis/metrics.k8s.io/v1beta1 | python3 -m json.tool

根据输出可见，集群提供nodes和pods的资源指标。

{
  "kind": "APIResourceList",
  "apiVersion": "v1",
  "groupVersion": "metrics.k8s.io/v1beta1",
  "resources": [
    {
      "name": "nodes",
      "singularName": "",
      "namespaced": false,
      "kind": "NodeMetrics",
      "verbs": [
        "get",
        "list"
      ]
    },
    {
      "name": "pods",
      "singularName": "",
      "namespaced": true,
      "kind": "PodMetrics",
      "verbs": [
        "get",
        "list"
      ]
    }
  ]
}
3、测试验证
#1-2分钟后查看结果
[root@master01 ~]#  kubectl top nodes
NAME         CPU(cores)   CPU%   MEMORY(bytes)   MEMORY%   
k8s-master   256m         12%    2002Mi          52%       
k8s-node1    103m         5%     1334Mi          34%       
k8s-node2    144m         7%     1321Mi          34%
4、top命令
  • kubectl top命令用来查看node节点和pod的资源使用情况。
# 查看 top 命令的帮助
kubectl top --help
# 查看node节点的资源使用情况
kubectl top node
# 查看pod的资源使用情况
kubectl top pod
# 查看所有命名空间的pod资源使用情况
kubectl top pod -A
  • 再回到dashboard界面可以看到CPU和内存使用情况了：

源码

  • Github仓库:https://github.com/sunweisheng/Kubernetes
5、导出认证添加配置
[root@k8s-master01 dashboard]# vim /root/.kube/config    # 增加 token 内容 
- name: admin
  user:
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# 导出
cp /root/.kube/config /data/dashboard/k8s-dashboard.kubeconfig
sz k8s-dashboard.kubeconfig
6、用文件认证登录

8、Kubernetes KuBoard 可视化部署（可选）

1、KuBoard 简介

Kuboard是一款免费的 Kubernetes 管理工具，提供了丰富的功能，结合已有或新建的代码仓库、镜像仓库、CI/CD工具等，可以便捷的搭建一个生产可用的 Kubernetes 容器云平台，轻松管理和运行云原生应用。您也可以直接将 Kuboard 安装到现有的 Kubernetes 集群，通过 Kuboard 提供的 Kubernetes RBAC 管理界面，将 Kubernetes 提供的能力开放给您的开发团队。

2、Kuboard 提供的功能有

  • Kubernetes 基本管理功能

  • 节点管理

  • 名称空间管理

  • 存储类/存储卷管理

  • 控制器（Deployment/StatefulSet/DaemonSet/CronJob/Job/ReplicaSet）管理

  • Service/Ingress 管理

  • ConfigMap/Secret 管理

  • CustomerResourceDefinition 管理

  • Kubernetes 问题诊断

  • Top Nodes / Top Pods

  • 事件列表及通知

  • 容器日志及终端

  • KuboardProxy (kubectl proxy 的在线版本)

  • PortForward (kubectl port-forward 的快捷版本)

  • 复制文件 （kubectl cp 的在线版本）

  • 认证与授权

  • Github/GitLab 单点登录

  • KeyCloak 认证

  • LDAP 认证

  • 完整的 RBAC 权限管理

  • Kuboard 特色功能

  • Grafana+Prometheus 资源监控

  • Grafana+Loki+Promtail 日志聚合

  • Kuboard 官方套件

  • Kuboard 自定义名称空间布局

  • Kuboard 中英文语言包

3、Kuboard 部署

KuBord官网：https://kuboard.cn/install/v3/install-in-k8s.html#%E5%AE%89%E8%A3%85

提供的安装命令如下：(支持1.27)

KuBord官网：https://kuboard.cn/install/v3/install.html
提供的安装命令如下：
kubectl apply -f https://addons.kuboard.cn/kuboard/kuboard-v3.yaml

错误异常pod一直不就绪 缺少 Master Role

  • 可能缺少 Master Role 的情况有：

  • 当您在 *阿里云、腾讯云（以及其他云）托管* 的 K8S 集群中以此方式安装 Kuboard 时，您执行 kubectl get nodes 将 *看不到 master 节点*；

  • 当您的集群是通过二进制方式安装时，您的集群中可能缺少 Master Role，或者当您删除了 Master 节点的

在集群中缺少 Master Role 节点时，您也可以为一个或者三个 worker 节点添加的标签，来增加 kuboard-etcd 的实例数量；

  • 执行如下指令，可以为节点添加所需要的标签
kubectl label nodes your-node-name k8s.kuboard.cn/role=etcd

4、访问 Kuboard

在浏览器中打开链接 http://172.23.70.235:30080

输入初始用户名和密码，并登录

  • 用户名： admin
  • 密码： Kuboard123

部署完成后，进入30080端口可以看到这个命令，运行

curl -k 'http://172.23.70.235:30080/kuboard-api/cluster/default/kind/KubernetesCluster/default/resource/installAgentToKubernetes?token=VJr7EYvO0Dvh7eoB8JlYcN7S0GQhnPZE' > kuboard-agent.yaml
kubectl apply -f ./kuboard-agent.yaml

然后就可以看到集群信息了

至此集群部署完成

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