一、前置知识点
1.1 生产环境部署K8s集群的两种方式
kubeadm
Kubeadm是一款K8s部署工具，提供kubeadm init和kubeadm join用于快速部署Kubernetes集群。
二进制包
从github下载发行版的二进制包并手动部署每个组件以形成Kubernetes集群。
总结：Kubeadm降低了部署门槛，但很多细节被屏蔽，导致问题排查困难。如果您想要更加轻松和控制，我们建议使用二进制包来部署Kubernetes 集群。手动部署虽然繁琐，但过程中可以学到很多工作原理，对后期维护也很有用。
1.2准备环境
服务器要求：
建议最低硬件配置：2核CPU、2G内存、30G硬盘如果您的服务器无法访问互联网，最好访问外部网络。需要提前下载对应的镜像并导入到节点中。
软件环境：
软件版本操作系统CentOS7.x_x64 (mini) 容器引擎Docker CE 19Kubernetes v1.20
服务器总体规划：
角色IP 组件k8s-master1192.168.31.71kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler、kubelet、kube-proxy、docker、etcd、nginx、keepalivedk8s-master2192.168.31.74kube-apiserver、kube-controller-manager 、kube-scheduler、kubelet、kube-proxy、docker、nginx、keepalivedk8s-node1192.168.31.72kubelet、kube-proxy、docker、etcdk8s-node2192.168.31.73kubelet、kube-proxy、docker、etcd 负载均衡器IP192.168.31 。 88（贵宾）
注：考虑到部分朋友电脑配置较低，无法同时运行4台机器，本次K8s高可用集群搭建将分两部分实现。首先，部署一个主架构（3 个单元），然后将容量扩展到多个。 -主架构（4或6个单元） 顺便熟悉一下主扩展过程。
单master架构图：
单主服务器规划：
角色IP 组件k8s-master192.168.31.71kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler、etcdk8s-node1192.168.31.72kubelet、kube-proxy、docker、etcdk8s-node2192.168.31.73kubelet、kube-proxy、docker 、等
1.3 操作系统初始化配置
# 关闭防火墙
systemctl 停止防火墙
systemctl 禁用防火墙
# 关闭selinux
sed -i \’s/enforcing/disabled/\’ /etc/selinux/config # 持久化
setenforce 0 # 临时
# 关闭交换
swapoff -a # 临时的
sed -ri \’s/.*swap.*/#/\’ /etc/fstab # 持久化
# 根据你的计划设置主机名
hostnamectl set-hostname 主机名
# 将主机添加到master
猫/etc/hosts EOF
192.168.31.71 k8s-master1
192.168.31.72 k8s-node1
192.168.31.73 k8s-node2
结束后
# 将桥接IPv4 流量传递到iptables 链
猫/etc/sysctl.d/k8s.conf EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1
结束后
sysctl –system # 将启用
# 时间同步
百胜安装ntpdate -y
ntpdate 时间.windows.com
二、部署Etcd集群
Etcd 是一个分布式键值存储系统。由于Etcd用于数据存储，因此要消除Etcd的单点故障，首先必须将Etcd数据库部署在集群上。当然，如果你想组成一个可以在一台机器故障后存活的集群，也可以使用五台机器组成一个在两台机器故障后仍然存活的集群。
节点名称IPetcd-1192.168.31.71etcd-2192.168.31.72etcd-3192.168.31.73
注意：为了节省机器，在K8s节点机器上重复使用。它也可以独立于k8s集群部署，只要apiserver可以连接到它即可。 |
2.1 准备cfssl证书生成工具
cfssl是一个开源的证书管理工具，使用json文件生成证书，比openssl更容易使用。
找到您想要使用的服务器。这里使用主节点。
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64
chmod +x cfssl_linux-amd64 cfssljson_linux-amd64 cfssl-certinfo_linux-amd64
mv cfssl_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl
mv cfssljson_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssljson
mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/bin/cfssl-certinfo
2.2 生成Etcd证书
1. 自签证书颁发机构（CA）
创建一个工作目录。
mkdir -p ~/TLS/{etcd,k8s}
cd ~/TLS/etcd
自签名CA：
cat ca-config.json EOF
{
\’签名\’: {
\’默认\’: {
\’到期日期\’: \’87600h\’
},
\’个人资料\’: {
\’www\’: {
\’到期日\’: \’87600h\’,
‘使用’: [
“签名”，
“密钥加密”，
\’服务器身份验证\’,
「客户端认证」
]
}
}
}
}
结束后
猫ca-csr.json EOF
{
\’CN\’: \’etcd CA\’,
\’钥匙\’: {
\’算法\’: \’rsa\’,
‘尺寸’: 2048
},
\’姓名\’: [
{
\’C\’: \’CN\’,
\’L\’: \’北京\’,
\’ST\’: \’北京\’
}
]
}
结束后
生成证书。
cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca –
生成ca.pem 和ca-key.pem 文件。
2. 使用自签CA签发Etcd HTTPS证书
创建证书申请文件。
cat server-csr.json EOF
{
\’CN\’: \’etcd\’,
\’主机\’: [
\’192.168.31.71\’,
\’192.168.31.72\’,
“192.168.31.73”
],
\’钥匙\’: {
\’算法\’: \’rsa\’,
‘尺寸’: 2048
},
\’姓名\’: [
{
\’C\’: \’CN\’,
\’L\’: \’北京\’,
\’ST\’: \’北京\’
}
]
}
结束后
注意：上述文件的hosts字段中的IP是所有etcd节点的集群内部通信IP，没有遗漏。可以多写一些保留的IP，方便以后扩展。
生成证书。
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=www server-csr.json -裸服务器|
生成Server.pem 和server-key.pem 文件。
2.3 从Github下载二进制文件
下载地址：https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.4.9/etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
2.4 部署Etcd集群
以下操作均在节点1上进行。为了简化操作，节点1生成的所有文件稍后都会复制到节点2和节点3。
1. 创建工作目录并解压二进制包
mkdir /opt/etcd/{bin,cfg,ssl} -p
tar zxvf etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
mv etcd-v3.4.9-linux-amd64/{etcd,etcdctl} /opt/etcd/bin/
2. 创建etcd配置文件
猫/opt/etcd/cfg/etcd.conf EOF
[成员]
ETCD_NAME=\’etcd-1\’
ETCD_DATA_DIR=\’/var/lib/etcd/default.etcd\’
ETCD_LISTEN_PEER_URLS=\’https://192.168.31.71:2380\’
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS=\’https://192.168.31.71:2379\’
#[聚类]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS=\’https://192.168.31.71:2380\’
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS=\’https://192.168.31.71:2379\’
ETCD_INITIAL_CLUSTER=\’etcd-1=https://192.168.31.71:2380,etcd-2=https://192.168.31.72:2380,etcd-3=https://192.168.31.73:2380\’
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN=\’etcd-cluster\’
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE=\’新\’
结束后
ETCD_NAME：集群内唯一的节点名称
ETCD_DATA_DIR：数据目录
ETCD_LISTEN_PEER_URLS：集群通信监听地址
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS：客户端访问监听地址
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEERURLS：集群通告地址
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS：客户端广告地址
ETCD_INITIAL_CLUSTER：集群节点地址
ETCD_INITIALCLUSTER_TOKEN：集群令牌
ETCD_INITIALCLUSTER_STATE：加入集群的当前状态。 new 表示新集群，existing 表示加入现有集群。
3. systemd管理etcd
cat /usr/lib/systemd/system/etcd.service EOF
[单元]
描述=etcd服务器
之后=网络.目标
After=网络在线.目标
想要=网络在线.target
[服务]
类型=通知
环境文件=/opt/etcd/cfg/etcd.conf
ExecStart=/opt/etcd/bin/etcd \\
–cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem \\
–key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \\
–peer-cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem \\
–peer-key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \\
–trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem \\
–peer-trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem \\
–logger=zap
重新启动=失败时
限制NOFILE=65536
[安装]
WantedBy=多用户.Target
结束后
4. 拷贝刚才生成的证书
将生成的证书复制到配置文件中的路径。
cp ~/TLS/etcd/ca*pem ~/TLS/etcd/server*pem /opt/etcd/ssl/
5. 启动并设置开机启动
systemctl 守护进程重新加载
systemctl启动etcd
使用systemctl 启用etcd
6. 将上面节点1所有生成的文件拷贝到节点2和节点3
scp -r /opt/etcd/root@192.168.31.72:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.31.72:/usr/lib/systemd/system/
scp -r /opt/etcd/root@192.168.31.73:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.31.73:/usr/lib/systemd/system/
接下来，分别更改节点2 和节点3 的etcd.conf 配置文件中的节点名称和当前服务器IP。
vi /opt/etcd/cfg/etcd.conf
[成员]
ETCD_NAME=\’etcd-1\’ # 更改此设置以将节点2 更改为etcd-2，将节点3 更改为etcd-3。
ETCD_DATA_DIR=\’/var/lib/etcd/default.etcd\’
ETCD_LISTEN_PEER_URLS=\’https://192.168.31.71:2380\’ # 将其更改为您当前的服务器IP
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS=\’https://192.168.31.71:2379\’ # 将其更改为您当前的服务器IP
#[聚类]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS=\’https://192.168.31.71:2380\’ # 将其更改为您当前的服务器IP
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS=\’https://192.168.31.71:2379\’ # 将其更改为您当前的服务器IP
ETCD_INITIAL_CLUSTER=\’etcd-1=https://192.168.31.71:2380,etcd-2=https://192.168.31.72:2380,etcd-3=https://192.168.31.73:2380\’
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN=\’etcd-cluster\’
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE=\’新\’
最后，按上述方式启动etcd 并将其设置为开机启动。
7. 查看集群状态
ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl –cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem –cert=/opt/etcd/ssl/server.pem –key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem –endpoints=\’https://192.168.31.71:2379,https://192.168.31.72:2379,https://192.168.31.73:2379\’ 端点运行状况–write-out=table
+—————————-+———-+——— —— –+——+
| 端点健康|
+—————————-+———-+——— —— –+——+
| https://192.168.31.71:2379 |
| https://192.168.31.73:2379 |
| https://192.168.31.72:2379 |
+—————————-+———-+——— —— –+——+
如果输出以上信息，则集群部署成功。
如果遇到问题，第一步是读取日志：/var/log/message 或journalctl -u etcd
三、安装Docker
这里使用Docker 作为容器引擎，但您可以用其他东西替换它，例如containerd。
下载地址：https://download.docker.com/linux/static/stable/x86_64/docker-19.03.9.tgz
以下内容适用于所有节点。这里使用的是二进制安装，但使用yum 安装也是如此。
3.1 解压二进制包
tar zxvf docker-19.03.9.tgz
mv docker/* /usr/bin
3.2 systemd管理docker
猫/usr/lib/systemd/system/docker.service EOF
[单元]
描述=Docker应用容器引擎
文档=https://docs.docker.com
After=网络在线.目标firewalld.service
想要=网络在线.target
[服务]
类型=通知
ExecStart=/usr/bin/dockerd
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
LimitNOFILE=无穷大
极限NPROC=无穷大
极限CORE=无穷大
超时开始秒=0
代理=是
KillMode=进程
重新启动=失败时
起始极限突发=3
开始限制间隔=60s
[安装]
WantedBy=多用户.Target
结束后
3.3 创建配置文件
mkdir /etc/docker
猫/etc/docker/daemon.json EOF
{
\’registry-mirrors\’: [\’https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com\’]
}
结束后
注册表镜像阿里云镜像加速器
3.4 启动并设置开机启动
systemctl 守护进程重新加载
systemctl启动docker
启用systemctl docker
四、部署Master Node
如果您在学习过程中遇到任何问题，或者文档有误，请联系我们wsj~微信： XWALY-5。
4.1 生成kube-apiserver证书
1. 自签证书颁发机构（CA）
cd ~/TLS/k8s
cat ca-config.json EOF
{
\’签名\’: {
\’默认\’: {
\’到期日期\’: \’87600h\’
},
\’个人资料\’: {
\’kubernetes\’: {
\’到期日\’: \’87600h\’,
‘使用’: [
“签名”，
“密钥加密”，
\’服务器身份验证\’,
「客户端认证」
]
}
}
}
}
结束后
猫ca-csr.json EOF
{
\’CN\’: \’kubernetes\’,
\’钥匙\’: {
\’算法\’: \’rsa\’,
‘尺寸’: 2048
},
\’姓名\’: [
{
\’C\’: \’CN\’,
\’L\’: \’北京\’,
\’ST\’: \’北京\’,
\’O\’: \’k8s\’,
\’OU\’: \’系统\’
}
]
}
结束后
生成证书。
cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca –
生成ca.pem 和ca-key.pem 文件。
2. 使用自签CA签发kube-apiserver HTTPS证书
创建证书申请文件。
cat server-csr.json EOF
{
\’CN\’: \’kubernetes\’,
\’主机\’: [
\’10.0.0.1\’,
\’127.0.0.1\’,
\’192.168.31.71\’,
\’192.168.31.72\’,
\’192.168.31.73\’,
\’192.168.31.88\’,
“kubernetes”，
\’kubernetes.default\’,
\’kubernetes.default.svc\’,
\’kubernetes.default.svc.cluster\’,
“kubernetes.default.svc.cluster.local”
],
\’钥匙\’: {
\’算法\’: \’rsa\’,
‘尺寸’: 2048
},
\’姓名\’: [
{
\’C\’: \’CN\’,
“L”
: \”BeiJing\”,
\”ST\”: \”BeiJing\”,
\”O\”: \”k8s\”,
\”OU\”: \”System\”
}
]
}
EOF
注：上述文件hosts字段中IP为所有Master/LB/VIP IP，一个都不能少！为了方便后期扩容可以多写几个预留的IP。
生成证书：
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes server-csr.json | cfssljson -bare server
会生成server.pem和server-key.pem文件。
4.2 从Github下载二进制文件
下载地址： https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/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。
4.3 解压二进制包
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}
tar zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
cd kubernetes/server/bin
cp kube-apiserver kube-scheduler kube-controller-manager /opt/kubernetes/bin
cp kubectl /usr/bin/
4.4 部署kube-apiserver
1. 创建配置文件
cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf << EOF
KUBE_APISERVER_OPTS=\”–logtostderr=false \\\\
–v=2 \\\\
–log-dir=/opt/kubernetes/logs \\\\
–etcd-servers=https://192.168.31.71:2379,https://192.168.31.72:2379,https://192.168.31.73:2379 \\\\
–bind-address=192.168.31.71 \\\\
–secure-port=6443 \\\\
–advertise-address=192.168.31.71 \\\\
–allow-privileged=true \\\\
–service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 \\\\
–enable-admission-plugins=NamespaceLifecycle,LimitRanger,ServiceAccount,ResourceQuota,NodeRestriction \\\\
–authorization-mode=RBAC,Node \\\\
–enable-bootstrap-token-auth=true \\\\
–token-auth-file=/opt/kubernetes/cfg/token.csv \\\\
–service-node-port-range=30000-32767 \\\\
–kubelet-client-certificate=/opt/kubernetes/ssl/server.pem \\\\
–kubelet-client-key=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \\\\
–tls-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/server.pem \\\\
–tls-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \\\\
–client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\\\
–service-account-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \\\\
–service-account-issuer=api \\\\
–service-account-signing-key-file=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \\\\
–etcd-cafile=/opt/etcd/ssl/ca.pem \\\\
–etcd-certfile=/opt/etcd/ssl/server.pem \\\\
–etcd-keyfile=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \\\\
–requestheader-client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\\\
–proxy-client-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/server.pem \\\\
–proxy-client-key-file=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \\\\
–requestheader-allowed-names=kubernetes \\\\
–requestheader-extra-headers-prefix=X-Remote-Extra- \\\\
–requestheader-group-headers=X-Remote-Group \\\\
–requestheader-username-headers=X-Remote-User \\\\
–enable-aggregator-routing=true \\\\
–audit-log-maxage=30 \\\\
–audit-log-maxbackup=3 \\\\
–audit-log-maxsize=100 \\\\
–audit-log-path=/opt/kubernetes/logs/k8s-audit.log\”
EOF
注：上面两个\\ \\ 第一个是转义符，第二个是换行符，使用转义符是为了使用EOF保留换行符。
—logtostderr：启用日志
—-v：日志等级
—log-dir：日志目录
—etcd-servers：etcd集群地址
—bind-address：监听地址
—secure-port：https安全端口
—advertise-address：集群通告地址
—allow-privileged：启用授权
—service-cluster-ip-range：Service虚拟IP地址段
—enable-admission-plugins：准入控制模块
—authorization-mode：认证授权，启用RBAC授权和节点自管理
—enable-bootstrap-token-auth：启用TLS bootstrap机制
—token-auth-file：bootstrap token文件
—service-node-port-range：Service nodeport类型默认分配端口范围
—kubelet-client-xxx：apiserver访问kubelet客户端证书
—tls-xxx-file：apiserver https证书
1.20版本必须加的参数：—service-account-issuer，—service-account-signing-key-file
—etcd-xxxfile：连接Etcd集群证书
—audit-log-xxx：审计日志
启动聚合层相关配置：—requestheader-client-ca-file，—proxy-client-cert-file，—proxy-client-key-file，—requestheader-allowed-names，—requestheader-extra-headers-prefix，—requestheader-group-headers，—requestheader-username-headers，—enable-aggregator-routing
2. 拷贝刚才生成的证书
把刚才生成的证书拷贝到配置文件中的路径：
cp ~/TLS/k8s/ca*pem ~/TLS/k8s/server*pem /opt/kubernetes/ssl/
3. 启用 TLS Bootstrapping 机制
TLS Bootstraping：Master apiserver启用TLS认证后，Node节点kubelet和kube-proxy要与kube-apiserver进行通信，必须使用CA签发的有效证书才可以，当Node节点很多时，这种客户端证书颁发需要大量工作，同样也会增加集群扩展复杂度。为了简化流程，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。所以强烈建议在Node上使用这种方式，目前主要用于kubelet，kube-proxy还是由我们统一颁发一个证书。
TLS bootstraping 工作流程：
创建上述配置文件中token文件：
cat > /opt/kubernetes/cfg/token.csv << EOF
c47ffb939f5ca36231d9e3121a252940,kubelet-bootstrap,10001,\”system:node-bootstrapper\”
EOF
格式：token，用户名，UID，用户组
token也可自行生成替换：
head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d \’ \’
4. systemd管理apiserver
cat > /usr/lib/systemd/system/kube-apiserver.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes API Server
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-apiserver \\$KUBE_APISERVER_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF
5. 启动并设置开机启动
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-apiserver
systemctl enable kube-apiserver
4.5 部署kube-controller-manager
1. 创建配置文件
cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.conf << EOF
KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS=\”–logtostderr=false \\\\
–v=2 \\\\
–log-dir=/opt/kubernetes/logs \\\\
–leader-elect=true \\\\
–kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig \\\\
–bind-address=127.0.0.1 \\\\
–allocate-node-cidrs=true \\\\
–cluster-cidr=10.244.0.0/16 \\\\
–service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 \\\\
–cluster-signing-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\\\
–cluster-signing-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \\\\
–root-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\\\
–service-account-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \\\\
–cluster-signing-duration=87600h0m0s\”
EOF
—kubeconfig：连接apiserver配置文件
—leader-elect：当该组件启动多个时，自动选举（HA）
—cluster-signing-cert-file/—cluster-signing-key-file：自动为kubelet颁发证书的CA，与apiserver保持一致
2. 生成kubeconfig文件
生成kube-controller-manager证书：
# 切换工作目录
cd ~/TLS/k8s
# 创建证书请求文件
cat > kube-controller-manager-csr.json << EOF
{
\”CN\”: \”system:kube-controller-manager\”,
\”hosts\”: [],
\”key\”: {
\”algo\”: \”rsa\”,
\”size\”: 2048
},
\”names\”: [
{
\”C\”: \”CN\”,
\”L\”: \”BeiJing\”,
\”ST\”: \”BeiJing\”,
\”O\”: \”system:masters\”,
\”OU\”: \”System\”
}
]
}
EOF
# 生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-controller-manager-csr.json | cfssljson -bare kube-controller-manager
生成kubeconfig文件（以下是shell命令，直接在终端执行）：
KUBE_CONFIG=\”/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig\”
KUBE_APISERVER=\”https://192.168.31.71:6443\”
kubectl config set-cluster kubernetes \\
–certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
–embed-certs=true \\
–server=${KUBE_APISERVER} \\
–kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials kube-controller-manager \\
–client-certificate=./kube-controller-manager.pem \\
–client-key=./kube-controller-manager-key.pem \\
–embed-certs=true \\
–kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \\
–cluster=kubernetes \\
–user=kube-controller-manager \\
–kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default –kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
3. systemd管理controller-manager
cat > /usr/lib/systemd/system/kube-controller-manager.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Controller Manager
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-controller-manager \\$KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF
4. 启动并设置开机启动
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-controller-manager
systemctl enable kube-controller-manager
4.6 部署kube-scheduler
1. 创建配置文件
cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.conf << EOF
KUBE_SCHEDULER_OPTS=\”–logtostderr=false \\\\
–v=2 \\\\
–log-dir=/opt/kubernetes/logs \\\\
–leader-elect \\\\
–kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig \\\\
–bind-address=127.0.0.1\”
EOF
—kubeconfig：连接apiserver配置文件
—leader-elect：当该组件启动多个时，自动选举（HA）
2. 生成kubeconfig文件
生成kube-scheduler证书：
# 切换工作目录
cd ~/TLS/k8s
# 创建证书请求文件
cat > kube-scheduler-csr.json << EOF
{
\”CN\”: \”system:kube-scheduler\”,
\”hosts\”: [],
\”key\”: {
\”algo\”: \”rsa\”,
\”size\”: 2048
},
\”names\”: [
{
\”C\”: \”CN\”,
\”L\”: \”BeiJing\”,
\”ST\”: \”BeiJing\”,
\”O\”: \”system:masters\”,
\”OU\”: \”System\”
}
]
}
EOF
# 生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-scheduler-csr.json | cfssljson -bare kube-scheduler
生成kubeconfig文件（以下是shell命令，直接在终端执行）：
KUBE_CONFIG=\”/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig\”
KUBE_APISERVER=\”https://192.168.31.71:6443\”
kubectl config set-cluster kubernetes \\
–certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
–embed-certs=true \\
–server=${KUBE_APISERVER} \\
–kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials kube-scheduler \\
–client-certificate=./kube-scheduler.pem \\
–client-key=./kube-scheduler-key.pem \\
–embed-certs=true \\
–kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \\
–cluster=kubernetes \\
–user=kube-scheduler \\
–kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default –kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
3. systemd管理scheduler
cat > /usr/lib/systemd/system/kube-scheduler.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Scheduler
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-scheduler \\$KUBE_SCHEDULER_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF
4. 启动并设置开机启动
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-scheduler
systemctl enable kube-scheduler
5. 查看集群状态
生成kubectl连接集群的证书：
cat > admin-csr.json <<EOF
{
\”CN\”: \”admin\”,
\”hosts\”: [],
\”key\”: {
\”algo\”: \”rsa\”,
\”size\”: 2048
},
\”names\”: [
{
\”C\”: \”CN\”,
\”L\”: \”BeiJing\”,
\”ST\”: \”BeiJing\”,
\”O\”: \”system:masters\”,
\”OU\”: \”System\”
}
]
}
EOF
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes admin-csr.json | cfssljson -bare admin
生成kubeconfig文件：
mkdir /root/.kube
KUBE_CONFIG=\”/root/.kube/config\”
KUBE_APISERVER=\”https://192.168.31.71:6443\”
kubectl config set-cluster kubernetes \\
–certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
–embed-certs=true \\
–server=${KUBE_APISERVER} \\
–kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials cluster-admin \\
–client-certificate=./admin.pem \\
–client-key=./admin-key.pem \\
–embed-certs=true \\
–kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \\
–cluster=kubernetes \\
–user=cluster-admin \\
–kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default –kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
通过kubectl工具查看当前集群组件状态：
kubectl get cs
NAME STATUS MESSAGE ERROR
scheduler Healthy ok
controller-manager Healthy ok
etcd-2 Healthy {\”health\”:\”true\”}
etcd-1 Healthy {\”health\”:\”true\”}
etcd-0 Healthy {\”health\”:\”true\”}
如上输出说明Master节点组件运行正常。
6. 授权kubelet-bootstrap用户允许请求证书
kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap \\
–clusterrole=system:node-bootstrapper \\
–user=kubelet-bootstrap
五、部署Worker Node
如果你在学习中遇到问题或者文档有误可联系阿良~ 微信: xyz12366699
下面还是在Master Node上操作，即同时作为Worker Node
5.1 创建工作目录并拷贝二进制文件
在所有worker node创建工作目录：
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}
从master节点拷贝：
cd kubernetes/server/bin
cp kubelet kube-proxy /opt/kubernetes/bin # 本地拷贝
5.2 部署kubelet
1. 创建配置文件
cat > /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf << EOF
KUBELET_OPTS=\”–logtostderr=false \\\\
–v=2 \\\\
–log-dir=/opt/kubernetes/logs \\\\
–hostname-override=k8s-master1 \\\\
–network-plugin=cni \\\\
–kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig \\\\
–bootstrap-kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig \\\\
–config=/opt/kubernetes/cfg/kubelet-config.yml \\\\
–cert-dir=/opt/kubernetes/ssl \\\\
–pod-infra-container-image=lizhenliang/pause-amd64:3.0\”
EOF
—hostname-override：显示名称，集群中唯一
—network-plugin：启用CNI
—kubeconfig：空路径，会自动生成，后面用于连接apiserver
—bootstrap-kubeconfig：首次启动向apiserver申请证书
—config：配置参数文件
—cert-dir：kubelet证书生成目录
—pod-infra-container-image：管理Pod网络容器的镜像
2. 配置参数文件
cat > /opt/kubernetes/cfg/kubelet-config.yml << EOF
kind: KubeletConfiguration
apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
address: 0.0.0.0
port: 10250
readOnlyPort: 10255
cgroupDriver: cgroupfs
clusterDNS:
– 10.0.0.2
clusterDomain: cluster.local
failSwapOn: false
authentication:
anonymous:
enabled: false
webhook:
cacheTTL: 2m0s
enabled: true
x509:
clientCAFile: /opt/kubernetes/ssl/ca.pem
authorization:
mode: Webhook
webhook:
cacheAuthorizedTTL: 5m0s
cacheUnauthorizedTTL: 30s
evictionHard:
imagefs.available: 15%
memory.available: 100Mi
nodefs.available: 10%
nodefs.inodesFree: 5%
maxOpenFiles: 1000000
maxPods: 110
EOF
3. 生成kubelet初次加入集群引导kubeconfig文件
KUBE_CONFIG=\”/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig\”
KUBE_APISERVER=\”https://192.168.31.71:6443\” # apiserver IP:PORT
TOKEN=\”c47ffb939f5ca36231d9e3121a252940\” # 与token.csv里保持一致
# 生成 kubelet bootstrap kubeconfig 配置文件
kubectl config set-cluster kubernetes \\
–certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
–embed-certs=true \\
–server=${KUBE_APISERVER} \\
–kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials \”kubelet-bootstrap\” \\
–token=${TOKEN} \\
–kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \\
–cluster=kubernetes \\
–user=\”kubelet-bootstrap\” \\
–kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default –kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
4. systemd管理kubelet
cat > /usr/lib/systemd/system/kubelet.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Kubelet
After=docker.service
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kubelet \\$KUBELET_OPTS
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF
5. 启动并设置开机启动
systemctl daemon-reload
systemctl start kubelet
systemctl enable kubelet
5.3 批准kubelet证书申请并加入集群
# 查看kubelet证书请求
kubectl get csr
NAME AGE SIGNERNAME REQUESTOR CONDITION
node-csr-uCEGPOIiDdlLODKts8J658HrFq9CZ–K6M4G7bjhk8A 6m3s kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Pending
# 批准申请
kubectl certificate approve node-csr-uCEGPOIiDdlLODKts8J658HrFq9CZ–K6M4G7bjhk8A
# 查看节点
kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
k8s-master1 NotReady <none> 7s v1.18.3
注：由于网络插件还没有部署，节点会没有准备就绪 NotReady
5.4 部署kube-proxy
1. 创建配置文件
cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.conf << EOF
KUBE_PROXY_OPTS=\”–logtostderr=false \\\\
–v=2 \\\\
–log-dir=/opt/kubernetes/logs \\\\
–config=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml\”
EOF
2. 配置参数文件
cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml << EOF
kind: KubeProxyConfiguration
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
bindAddress: 0.0.0.0
metricsBindAddress: 0.0.0.0:10249
clientConnection:
kubeconfig: /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig
hostnameOverride: k8s-master1
clusterCIDR: 10.0.0.0/24
EOF
3. 生成kube-proxy.kubeconfig文件
生成kube-proxy证书：
# 切换工作目录
cd ~/TLS/k8s
# 创建证书请求文件
cat > kube-proxy-csr.json << EOF
{
\”CN\”: \”system:kube-proxy\”,
\”hosts\”: [],
\”key\”: {
\”algo\”: \”rsa\”,
\”size\”: 2048
},
\”names\”: [
{
\”C\”: \”CN\”,
\”L\”: \”BeiJing\”,
\”ST\”: \”BeiJing\”,
\”O\”: \”k8s\”,
\”OU\”: \”System\”
}
]
}
EOF
# 生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy
生成kubeconfig文件：
KUBE_CONFIG=\”/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig\”
KUBE_APISERVER=\”https://192.168.31.71:6443\”
kubectl config set-cluster kubernetes \\
–certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
–embed-certs=true \\
–server=${KUBE_APISERVER} \\
–kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-credentials kube-proxy \\
–client-certificate=./kube-proxy.pem \\
–client-key=./kube-proxy-key.pem \\
–embed-certs=true \\
–kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \\
–cluster=kubernetes \\
–user=kube-proxy \\
–kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default –kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
4. systemd管理kube-proxy
cat > /usr/lib/systemd/system/kube-proxy.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Proxy
After=network.target
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-proxy \\$KUBE_PROXY_OPTS
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF
5. 启动并设置开机启动
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-proxy
systemctl enable kube-proxy
5.5 部署网络组件
Calico是一个纯三层的数据中心网络方案，是目前Kubernetes主流的网络方案。
部署Calico：
kubectl apply -f calico.yaml
kubectl get pods -n kube-system
等Calico Pod都Running，节点也会准备就绪：
kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
k8s-master Ready <none> 37m v1.20.4
5.6 授权apiserver访问kubelet
应用场景：例如kubectl logs
cat > apiserver-to-kubelet-rbac.yaml << EOF
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
annotations:
rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate: \”true\”
labels:
kubernetes.io/bootstrapping: rbac-defaults
name: system:kube-apiserver-to-kubelet
rules:
– apiGroups:
– \”\”
resources:
– nodes/proxy
– nodes/stats
– nodes/log
– nodes/spec
– nodes/metrics
– pods/log
verbs:
– \”*\”
—
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
name: system:kube-apiserver
namespace: \”\”
roleRef:
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
kind: ClusterRole
name: system:kube-apiserver-to-kubelet
subjects:
– apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
kind: User
name: kubernetes
EOF
kubectl apply -f apiserver-to-kubelet-rbac.yaml
5.7 新增加Worker Node
1. 拷贝已部署好的Node相关文件到新节点
在Master节点将Worker Node涉及文件拷贝到新节点192.168.31.72/73
scp -r /opt/kubernetes root@192.168.31.72:/opt/
scp -r /usr/lib/systemd/system/{kubelet,kube-proxy}.service root@192.168.31.72:/usr/lib/systemd/system
scp /opt/kubernetes/ssl/ca.pem root@192.168.31.72:/opt/kubernetes/ssl
2. 删除kubelet证书和kubeconfig文件
rm -f /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig
rm -f /opt/kubernetes/ssl/kubelet*
注：这几个文件是证书申请审批后自动生成的，每个Node不同，必须删除
3. 修改主机名
vi /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
–hostname-override=k8s-node1
vi /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml
hostnameOverride: k8s-node1
4. 启动并设置开机启动
systemctl daemon-reload
systemctl start kubelet kube-proxy
systemctl enable kubelet kube-proxy
5. 在Master上批准新Node kubelet证书申请
# 查看证书请求
kubectl get csr
NAME AGE SIGNERNAME REQUESTOR CONDITION
node-csr-4zTjsaVSrhuyhIGqsefxzVoZDCNKei-aE2jyTP81Uro 89s kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Pending
# 授权请求
kubectl certificate approve node-csr-4zTjsaVSrhuyhIGqsefxzVoZDCNKei-aE2jyTP81Uro
6. 查看Node状态
kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
k8s-master1 Ready <none> 47m v1.20.4
k8s-node1 Ready <none> 6m49s v1.20.4
Node2（192.168.31.73 ）节点同上。记得修改主机名！
六、部署Dashboard和CoreDNS
6.1 部署Dashboard
kubectl apply -f kubernetes-dashboard.yaml
# 查看部署
kubectl get pods,svc -n kubernetes-dashboard
访问地址：https://NodeIP:30001
创建service account并绑定默认cluster-admin管理员集群角色：
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。
6.2 部署CoreDNS
CoreDNS用于集群内部Service名称解析。
kubectl apply -f coredns.yaml
kubectl get pods -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
coredns-5ffbfd976d-j6shb 1/1 Running 0 32s
DNS解析测试：
kubectl run -it –rm dns-test –image=busybox:1.28.4 sh
If you don\’t see a command prompt, try pressing enter.
/ # nslookup kubernetes
Server: 10.0.0.2
Address 1: 10.0.0.2 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
Name: kubernetes
Address 1: 10.0.0.1 kubernetes.default.svc.cluster.local
解析没问题。
至此一个单Master集群就搭建完成了！这个环境就足以满足学习实验了，如果你的服务器配置较高，可继续扩容多Master集群！
七、扩容多Master（高可用架构）
Kubernetes作为容器集群系统，通过健康检查+重启策略实现了Pod故障自我修复能力，通过调度算法实现将Pod分布式部署，并保持预期副本数，根据Node失效状态自动在其他Node拉起Pod，实现了应用层的高可用性。
针对Kubernetes集群，高可用性还应包含以下两个层面的考虑：Etcd数据库的高可用性和Kubernetes Master组件的高可用性。 而Etcd我们已经采用3个节点组建集群实现高可用，本节将对Master节点高可用进行说明和实施。
Master节点扮演着总控中心的角色，通过不断与工作节点上的Kubelet和kube-proxy进行通信来维护整个集群的健康工作状态。如果Master节点故障，将无法使用kubectl工具或者API做任何集群管理。
Master节点主要有三个服务kube-apiserver、kube-controller-manager和kube-scheduler，其中kube-controller-manager和kube-scheduler组件自身通过选择机制已经实现了高可用，所以Master高可用主要针对kube-apiserver组件，而该组件是以HTTP API提供服务，因此对他高可用与Web服务器类似，增加负载均衡器对其负载均衡即可，并且可水平扩容。
多Master架构图：
7.1 部署Master2 Node
现在需要再增加一台新服务器，作为Master2 Node，IP是192.168.31.74。
为了节省资源你也可以将之前部署好的Worker Node1复用为Master2 Node角色（即部署Master组件）
Master2 与已部署的Master1所有操作一致。所以我们只需将Master1所有K8s文件拷贝过来，再修改下服务器IP和主机名启动即可。
1. 安装Docker
scp /usr/bin/docker* root@192.168.31.74:/usr/bin
scp /usr/bin/runc root@192.168.31.74:/usr/bin
scp /usr/bin/containerd* root@192.168.31.74:/usr/bin
scp /usr/lib/systemd/system/docker.service root@192.168.31.74:/usr/lib/systemd/system
scp -r /etc/docker root@192.168.31.74:/etc
# 在Master2启动Docker
systemctl daemon-reload
systemctl start docker
systemctl enable docker
2. 创建etcd证书目录
在Master2创建etcd证书目录：
mkdir -p /opt/etcd/ssl
3. 拷贝文件（Master1操作）
拷贝Master1上所有K8s文件和etcd证书到Master2：
scp -r /opt/kubernetes root@192.168.31.74:/opt
scp -r /opt/etcd/ssl root@192.168.31.74:/opt/etcd
scp /usr/lib/systemd/system/kube* root@192.168.31.74:/usr/lib/systemd/system
scp /usr/bin/kubectl root@192.168.31.74:/usr/bin
scp -r ~/.kube root@192.168.31.74:~
4. 删除证书文件
删除kubelet证书和kubeconfig文件：
rm -f /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig
rm -f /opt/kubernetes/ssl/kubelet*
5. 修改配置文件IP和主机名
修改apiserver、kubelet和kube-proxy配置文件为本地IP：
vi /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf
…
–bind-address=192.168.31.74 \\
–advertise-address=192.168.31.74 \\
…
vi /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
–hostname-override=k8s-master2
vi /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml
hostnameOverride: k8s-master2
6. 启动设置开机启动
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler kubelet kube-proxy
systemctl enable kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler kubelet kube-proxy
7. 查看集群状态
修改连接master为本机IP
vi ~/.kube/config
…
server: https://192.168.31.74:6443
kubectl get cs
NAME STATUS MESSAGE ERROR
scheduler Healthy ok
controller-manager Healthy ok
etcd-1 Healthy {\”health\”:\”true\”}
etcd-2 Healthy {\”health\”:\”true\”}
etcd-0 Healthy {\”health\”:\”true\”}
8. 批准kubelet证书申请
# 查看证书请求
kubectl get csr
NAME AGE SIGNERNAME REQUESTOR CONDITION
node-csr-JYNknakEa_YpHz797oKaN-ZTk43nD51Zc9CJkBLcASU 85m kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Pending
# 授权请求
kubectl certificate approve node-csr-JYNknakEa_YpHz797oKaN-ZTk43nD51Zc9CJkBLcASU
# 查看Node
kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
k8s-master1 Ready <none> 34h v1.20.4
k8s-master2 Ready <none> 2m v1.20.4
k8s-node1 Ready <none> 33h v1.20.4
k8s-node2 Ready <none> 33h v1.20.4
如果你在学习中遇到问题或者文档有误可联系wsj~ 微信: XWALY-5
7.2 部署Nginx+Keepalived高可用负载均衡器
kube-apiserver高可用架构图：
Nginx是一个主流Web服务和反向代理服务器，这里用四层实现对apiserver实现负载均衡。
Keepalived是一个主流高可用软件，基于VIP绑定实现服务器双机热备，在上述拓扑中，Keepalived主要根据Nginx运行状态判断是否需要故障转移（漂移VIP），例如当Nginx主节点挂掉，VIP会自动绑定在Nginx备节点，从而保证VIP一直可用，实现Nginx高可用。
注1：为了节省机器，这里与K8s Master节点机器复用。也可以独立于k8s集群之外部署，只要nginx与apiserver能通信就行。
注2：如果你是在公有云上，一般都不支持keepalived，那么你可以直接用它们的负载均衡器产品，直接负载均衡多台Master kube-apiserver，架构与上面一样。
在两台Master节点操作。
1. 安装软件包（主/备）
yum install epel-release -y
yum install nginx keepalived -y
2. Nginx配置文件（主/备一样）
cat > /etc/nginx/nginx.conf << \”EOF\”
user nginx;
worker_processes auto;
error_log /var/log/nginx/error.log;
pid /run/nginx.pid;
include /usr/share/nginx/modules/*.conf;
events {
worker_connections 1024;
}
# 四层负载均衡，为两台Master apiserver组件提供负载均衡
stream {
log_format main \’$remote_addr $upstream_addr – [$time_local] $status $upstream_bytes_sent\’;
access_log /var/log/nginx/k8s-access.log main;
upstream k8s-apiserver {
server 192.168.31.71:6443; # Master1 APISERVER IP:PORT
server 192.168.31.72:6443; # Master2 APISERVER IP:PORT
}
server {
listen 16443; # 由于nginx与master节点复用，这个监听端口不能是6443，否则会冲突
proxy_pass k8s-apiserver;
}
}
http {
log_format main \’$remote_addr – $remote_user [$time_local] \”$request\” \’
\’$status $body_bytes_sent \”$http_referer\” \’
\’\”$http_user_agent\” \”$http_x_forwarded_for\”\’;
access_log /var/log/nginx/access.log main;
sendfile on;
tcp_nopush on;
tcp_nodelay on;
keepalive_timeout 65;
types_hash_max_size 2048;
include /etc/nginx/mime.types;
default_type application/octet-stream;
server {
listen 80 default_server;
server_name _;
location / {
}
}
}
EOF
3. keepalived配置文件（Nginx Master）
cat > /etc/keepalived/keepalived.conf << EOF
global_defs {
notification_email {
acassen@firewall.loc
failover@firewall.loc
sysadmin@firewall.loc
}
notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout 30
router_id NGINX_MASTER
}
vrrp_script check_nginx {
script \”/etc/keepalived/check_nginx.sh\”
}
vrrp_instance VI_1 {
state MASTER
interface ens33 # 修改为实际网卡名
virtual_router_id 51 # VRRP 路由 ID实例，每个实例是唯一的
priority 100 # 优先级，备服务器设置 90
advert_int 1 # 指定VRRP 心跳包通告间隔时间，默认1秒
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
# 虚拟IP
virtual_ipaddress {
192.168.31.88/24
}
track_script {
check_nginx
}
}
EOF
vrrp_script：指定检查nginx工作状态脚本（根据nginx状态判断是否故障转移）
virtual_ipaddress：虚拟IP（VIP）
准备上述配置文件中检查nginx运行状态的脚本：
cat > /etc/keepalived/check_nginx.sh << \”EOF\”
#!/bin/bash
count=$(ss -antp |grep 16443 |egrep -cv \”grep|$$\”)
if [ \”$count\” -eq 0 ];then
exit 1
else
exit 0
fi
EOF
chmod +x /etc/keepalived/check_nginx.sh
4. keepalived配置文件（Nginx Backup）
cat > /etc/keepalived/keepalived.conf << EOF
global_defs {
notification_email {
acassen@firewall.loc
failover@firewall.loc
sysadmin@firewall.loc
}
notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
smtp_server 127.0.0.1
smtp_connect_timeout 30
router_id NGINX_BACKUP
}
vrrp_script check_nginx {
script \”/etc/keepalived/check_nginx.sh\”
}
vrrp_instance VI_1 {
state BACKUP
interface ens33
virtual_router_id 51 # VRRP 路由 ID实例，每个实例是唯一的
priority 90
advert_int 1
authentication {
auth_type PASS
auth_pass 1111
}
virtual_ipaddress {
192.168.31.88/24
}
track_script {
check_nginx
}
}
EOF
准备上述配置文件中检查nginx运行状态的脚本：
cat > /etc/keepalived/check_nginx.sh << \”EOF\”
#!/bin/bash
count=$(ss -antp |grep 16443 |egrep -cv \”grep|$$\”)
if [ \”$count\” -eq 0 ];then
exit 1
else
exit 0
fi
EOF
chmod +x /etc/keepalived/check_nginx.sh
注：keepalived根据脚本返回状态码（0为工作正常，非0不正常）判断是否故障转移。
5. 启动并设置开机启动
systemctl daemon-reload
systemctl start nginx keepalived
systemctl enable nginx keepalived
6. 查看keepalived工作状态
ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 ::1/128 scope host
valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
link/ether 00:0c:29:04:f7:2c brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.31.80/24 brd 192.168.31.255 scope global noprefixroute ens33
valid_lft forever preferred_lft forever
inet 192.168.31.88/24 scope global secondary ens33
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::20c:29ff:fe04:f72c/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
可以看到，在ens33网卡绑定了192.168.31.88 虚拟IP，说明工作正常。
7. Nginx+Keepalived高可用测试
关闭主节点Nginx，测试VIP是否漂移到备节点服务器。
在Nginx Master执行 pkill nginx;
在Nginx Backup，ip addr命令查看已成功绑定VIP。
8. 访问负载均衡器测试
找K8s集群中任意一个节点，使用curl查看K8s版本测试，使用VIP访问：
curl -k https://192.168.31.88:16443/version
{
\”major\”: \”1\”,
\”minor\”: \”20\”,
\”gitVersion\”: \”v1.20.4\”,
\”gitCommit\”: \”e87da0bd6e03ec3fea7933c4b5263d151aafd07c\”,
\”gitTreeState\”: \”clean\”,
\”buildDate\”: \”2021-02-18T16:03:00Z\”,
\”goVersion\”: \”go1.15.8\”,
\”compiler\”: \”gc\”,
\”platform\”: \”linux/amd64\”
}
可以正确获取到K8s版本信息，说明负载均衡器搭建正常。该请求数据流程：curl -> vip(nginx) -> apiserver
通过查看Nginx日志也可以看到转发apiserver IP：
tail /var/log/nginx/k8s-access.log -f
192.168.31.71 192.168.31.71:6443 – [02/Apr/2021:19:17:57 +0800] 200 423
192.168.31.71 192.168.31.72:6443 – [02/Apr/2021:19:18:50 +0800] 200 423
到此还没结束，还有下面最关键的一步。
7.3 修改所有Worker Node连接LB VIP
试想下，虽然我们增加了Master2 Node和负载均衡器，但是我们是从单Master架构扩容的，也就是说目前所有的Worker Node组件连接都还是Master1 Node，如果不改为连接VIP走负载均衡器，那么Master还是单点故障。
因此接下来就是要改所有Worker Node（kubectl get node命令查看到的节点）组件配置文件，由原来192.168.31.71修改为192.168.31.88（VIP）。
在所有Worker Node执行：
sed -i \’s#192.168.31.71:6443#192.168.31.88:16443#\’ /opt/kubernetes/cfg/*
systemctl restart kubelet kube-proxy
检查节点状态：
kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
k8s-master1 Ready <none> 32d v1.20.4
k8s-master2 Ready <none> 10m v1.20.4
k8s-node1 Ready <none> 31d v1.20.4
k8s-node2 Ready <none> 31d v1.20.4
至此，一套完整的 Kubernetes 高可用集群就部署完成了！
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