【云原生 | K8S 】部署 CNI 网络组件+k8s 多master集群部署+负载均衡及Dashboard k8s仪表盘图像化展示管理-Toy模板网

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1 部署 CNI 网络组件

1.1 部署 flannel

1.2 部署 Calico

1.3 部署 CoreDNS

2 负载均衡部署

3 部署 Dashboard

1 部署 CNI 网络组件

1.1 部署 flannel

K8S 中 Pod 网络通信：

●Pod 内容器与容器之间的通信在同一个 Pod 内的容器（Pod 内的容器是不会跨宿主机的）共享同一个网络命令空间，相当于它们在同一台机器上一样，可以用 localhost 地址访问彼此的端口。

●同一个 Node 内 Pod 之间的通信每个 Pod 都有一个真实的全局 IP 地址，同一个 Node 内的不同 Pod 之间可以直接采用对方 Pod 的 IP 地址进行通信，Pod1 与 Pod2 都是通过 Veth 连接到同一个 docker0 网桥，网段相同，所以它们之间可以直接通信。

●不同 Node 上 Pod 之间的通信 Pod 地址与 docker0 在同一网段，docker0 网段与宿主机网卡是两个不同的网段，且不同 Node 之间的通信只能通过宿主机的物理网卡进行。要想实现不同 Node 上 Pod 之间的通信，就必须想办法通过主机的物理网卡 IP 地址进行寻址和通信。因此要满足两个条件：Pod 的 IP 不能冲突；将 Pod 的 IP 和所在的 Node 的 IP 关联起来，通过这个关联让不同 Node 上 Pod 之间直接通过内网 IP 地址通信。

Overlay Network：叠加网络，在二层或者三层基础网络上叠加的一种虚拟网络技术模式，该网络中的主机通过虚拟链路隧道连接起来（类似于VPN）。

VXLAN：将源数据包封装到UDP中，并使用基础网络的IP/MAC作为外层报文头进行封装，然后在以太网上传输，到达目的地后由隧道端点解封装并将数据发送给目标地址。

Flannel: Flannel 的功能是让集群中的不同节点主机创建的 Docker 容器都具有全集群唯一的虚拟 IP 地址。 Flannel 是 Overlay 网络的一种，也是将 TCP 源数据包封装在另一种网络包里面进行路由转发和通信，目前支持 udp、vxlan、 host-GW 3种数据转发方式。

#Flannel udp 模式的工作原理：数据从 node01 上 Pod 的源容器中发出后，经由所在主机的 docker0 虚拟网卡转发到 flannel.1 虚拟网卡，flanneld 服务监听在 flannel.1 虚拟网卡的另外一端。 Flannel 通过 Etcd 服务维护了一张节点间的路由表。源主机 node01 的 flanneld 服务将原本的数据内容封装到 UDP 中后根据自己的路由表通过物理网卡投递给目的节点 node02 的 flanneld 服务，数据到达以后被解包，然后直接进入目的节点的 flannel.1 虚拟网卡，之后被转发到目的主机的 docker0 虚拟网卡，最后就像本机容器通信一样由 docker0 转发到目标容器。

#ETCD 之 Flannel 提供说明: 存储管理Flannel可分配的IP地址段资源监控 ETCD 中每个 Pod 的实际地址，并在内存中建立维护 Pod 节点路由表

由于 udp 模式是在用户态做转发，会多一次报文隧道封装，因此性能上会比在内核态做转发的 vxlan 模式差。

#vxlan 模式：

vxlan 是一种overlay（虚拟隧道通信）技术，通过三层网络搭建虚拟的二层网络，跟 udp 模式具体实现不太一样:

（1）udp模式是在用户态实现的，数据会先经过tun网卡，到应用程序，应用程序再做隧道封装，再进一次内核协议栈，而vxlan是在内核当中实现的，只经过一次协议栈，在协议栈内就把vxlan包组装好

（2）udp模式的tun网卡是三层转发，使用tun是在物理网络之上构建三层网络，属于ip in udp，vxlan模式是二层实现， overlay是二层帧，属于mac in udp

（3）vxlan由于采用mac in udp的方式，所以实现起来会涉及mac地址学习，arp广播等二层知识，udp模式主要关注路由

#Flannel vxlan 模式的工作原理： vxlan在内核当中实现，当数据包使用vxlan设备发送数据时，会打上vlxan的头部信息，在发送出去，对端解包，flannel.1网卡把原始报文发送到目的服务器。

//在 node01 节点上操作

#上传 cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz 和 flannel.tar 到 /opt 目录中

cd /opt/
docker load -i flannel.tar
docker load -i flannel-cni-plugin.tar

mkdir /opt/cni/bin -p
tar zxvf cni-plugins-linux-amd64-v1.3.0.tgz -C /opt/cni/bin

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//在 master01 节点上操作

#上传 kube-flannel.yml 文件到 /opt/k8s 目录中，部署 CNI 网络

cd /opt/k8s
kubectl apply -f kube-flannel.yml 

kubectl get pods -A
NAMESPACE      NAME                    READY   STATUS             RESTARTS   AGE
kube-flannel   kube-flannel-ds-g7thg   1/1     Running            0          48m

kubectl get nodes
NAME             STATUS   ROLES    AGE     VERSION
192.168.30.101   Ready    <none>   4h16m   v1.20.15

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1.2 部署 Calico

#k8s 组网方案对比:

●flannel方案需要在每个节点上把发向容器的数据包进行封装后，再用隧道将封装后的数据包发送到运行着目标Pod的node节点上。目标node节点再负责去掉封装，将去除封装的数据包发送到目标Pod上。数据通信性能则大受影响。

●calico方案 Calico不使用隧道或NAT来实现转发，而是把Host当作Internet中的路由器，使用BGP同步路由，并使用iptables来做安全访问策略，完成跨Host转发来。

#Calico 主要由三个部分组成：

Calico CNI插件：主要负责与kubernetes对接，供kubelet调用使用。

Felix：负责维护宿主机上的路由规则、FIB转发信息库等。

BIRD：负责分发路由规则，类似路由器。

Confd：配置管理组件。

#Calico 工作原理： Calico 是通过路由表来维护每个 pod 的通信。Calico 的 CNI 插件会为每个容器设置一个 veth pair 设备，然后把另一端接入到宿主机网络空间，由于没有网桥，CNI 插件还需要在宿主机上为每个容器的 veth pair 设备配置一条路由规则，用于接收传入的IP包。有了这样的 veth pair 设备以后，容器发出的IP包就会通过 veth pair 设备到达宿主机，然后宿主机根据路由规则的下一跳地址，发送给正确的网关，然后到达目标宿主机，再到达目标容器。这些路由规则都是 Felix 维护配置的，而路由信息则是 Calico BIRD 组件基于 BGP 分发而来。calico 实际上是将集群里所有的节点都当做边界路由器来处理，他们一起组成了一个全互联的网络，彼此之间通过 BGP 交换路由，这些节点我们叫做 BGP Peer。

目前比较常用的时flannel和calico，flannel的功能比较简单，不具备复杂的网络策略配置能力，calico是比较出色的网络管理插件，但具备复杂网络配置能力的同时，往往意味着本身的配置比较复杂，所以相对而言，比较小而简单的集群使用flannel，考虑到日后扩容，未来网络可能需要加入更多设备，配置更多网络策略，则使用calico更好。

//在 master01 节点上操作

#上传 calico.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中，部署 CNI 网络

cd /opt/k8s
vim calico.yaml
#修改里面定义Pod网络（CALICO_IPV4POOL_CIDR），与前面kube-controller-manager配置文件指定的cluster-cidr网段一样

   - name: CALICO_IPV4POOL_CIDR
     value: "10.244.0.0/16"

kubectl apply -f calico.yaml

kubectl get pods -n kube-system
NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
calico-kube-controllers-659bd7879c-w498v   1/1     Running   0          44m
calico-node-h2hzh                          1/1     Running   12         44m
calico-node-jphcv                          1/1     Running   0          44m

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#等 Calico Pod 都 Running，节点也会准备就绪

kubectl get nodes

---------- node02 节点部署 ----------

//在 node01 节点上操作

cd /opt/
scp kubelet.sh proxy.sh root@192.168.30.102:/opt/
scp -r /opt/cni root@192.168.30.102:/opt/

//在 node02 节点上操作

#启动kubelet服务

cd /opt/
chmod +x kubelet.sh
./kubelet.sh 192.168.30.102

//在 master01 节点上操作

kubectl get csr
NAME                                                   AGE  SIGNERNAME                                    REQUESTOR           CONDITION
node-csr-BbqEh6LvhD4R6YdDUeEPthkb6T_CJDcpVsmdvnh81y0   10s  kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Pending
node-csr-duiobEzQ0R93HsULoS9NT9JaQylMmid_nBF3Ei3NtFE   85m  kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Approved,Issued

#通过 CSR 请求

kubectl certificate approve node-csr-BbqEh6LvhD4R6YdDUeEPthkb6T_CJDcpVsmdvnh81y0

kubectl get csr
NAME                                                   AGE  SIGNERNAME                                    REQUESTOR           CONDITION
node-csr-BbqEh6LvhD4R6YdDUeEPthkb6T_CJDcpVsmdvnh81y0   23s  kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Approved,Issued
node-csr-duiobEzQ0R93HsULoS9NT9JaQylMmid_nBF3Ei3NtFE   85m  kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Approved,Issued

#加载 ipvs 模块

for i in $(ls /usr/lib/modules/$(uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs|grep -o "^[^.]*");do echo $i; /sbin/modinfo -F filename $i >/dev/null 2>&1 && /sbin/modprobe $i;done

#使用proxy.sh脚本启动proxy服务
cd /opt/
chmod +x proxy.sh
./proxy.sh 192.168.30.102

#查看群集中的节点状态

kubectl get nodes

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1.3 部署 CoreDNS

//在所有 node 节点上操作 #上传 coredns.tar 到 /opt 目录中

cd /opt
docker load -i coredns.tar

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//在 master01 节点上操作

#上传 coredns.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中，部署 CoreDNS

cd /opt/k8s
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-test2 --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

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---------- master02 节点部署 ----------

//从 master01 节点上拷贝证书文件、各master组件的配置文件和服务管理文件到 master02 节点

scp -r /opt/etcd/ root@192.168.30.115:/opt/
scp -r /opt/kubernetes/ root@192.168.30.115:/opt
scp /usr/lib/systemd/system/{kube-apiserver,kube-controller-manager,kube-scheduler}.service root@192.168.30.115:/usr/lib/systemd/system/

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//修改配置文件kube-apiserver中的IP

vim /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver
KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=true \
--v=4 \
--etcd-servers=https://192.168.80.10:2379,https://192.168.80.11:2379,https://192.168.80.12:2379 \
--bind-address=192.168.30.115 \				#修改
--secure-port=6443 \
--advertise-address=192.168.30.115 \			#修改
......

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//在 master02 节点上启动各服务并设置开机自启

systemctl start kube-apiserver.service
systemctl enable kube-apiserver.service
systemctl start kube-controller-manager.service
systemctl enable kube-controller-manager.service
systemctl start kube-scheduler.service
systemctl enable kube-scheduler.service

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//查看node节点状态

ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/
kubectl get nodes
kubectl get nodes -o wide			#-o=wide：输出额外信息；对于Pod，将输出Pod所在的Node名
//此时在master02节点查到的node节点状态仅是从etcd查询到的信息，而此时node节点实际上并未与master02节点建立通信连接，因此需要使用一个VIP把node节点与master节点都关联起来

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2 负载均衡部署

//配置load balancer集群双机热备负载均衡（nginx实现负载均衡，keepalived实现双机热备）

在lb01、lb02节点上操作

//配置nginx的官方在线yum源，配置本地nginx的yum源

cat > /etc/yum.repos.d/nginx.repo << 'EOF'
[nginx]
name=nginx repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/7/$basearch/
gpgcheck=0
EOF

yum install nginx -y

//修改nginx配置文件，配置四层反向代理负载均衡，指定k8s群集2台master的节点ip和6443端口

vim /etc/nginx/nginx.conf
events {
    worker_connections  1024;
}

#添加
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 192.168.30.105:6443;
    server 192.168.30.115:6443;
    server 192.168.30.106:6443;
}
server {
    listen 6443;
    proxy_pass k8s-apiserver;
}

}

http {
......

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//检查配置文件语法

nginx -t

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//启动nginx服务，查看已监听6443端口

systemctl start nginx
systemctl enable nginx
netstat -natp | grep nginx

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//部署keepalived服务

yum install keepalived -y

//修改keepalived配置文件

vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {

接收邮件地址

   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }

邮件发送地址

   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id NGINX_MASTER	#lb01节点的为 NGINX_MASTER，lb02节点的为 NGINX_BACKUP
}

#添加一个周期性执行的脚本
vrrp_script check_nginx {
    script "/etc/nginx/check_nginx.sh"	#指定检查nginx存活的脚本路径
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER			#lb01节点的为 MASTER，lb02节点的为 BACKUP
    interface ens33			#指定网卡名称 ens33
    virtual_router_id 51	#指定vrid，两个节点要一致
    priority 100			#lb01节点的为 100，lb02节点的为 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.30.188/24	#指定 VIP
    }
    track_script {
        check_nginx			#指定vrrp_script配置的脚本
    }
}

//创建nginx状态检查脚本

vim /etc/nginx/check_nginx.sh
#!/bin/bash
#egrep -cv "grep|$$" 用于过滤掉包含grep 或者 $$ 表示的当前Shell进程ID
count=$(ps -ef | grep nginx | egrep -cv "grep|$$")

if [ "$count" -eq 0 ];then
    systemctl stop keepalived
fi


chmod +x /etc/nginx/check_nginx.sh

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//启动keepalived服务（一定要先启动了nginx服务，再启动keepalived服务）

systemctl start keepalived
systemctl enable keepalived
ip a				#查看VIP是否生成

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//修改node节点上的bootstrap.kubeconfig,kubelet.kubeconfig配置文件为VIP

cd /opt/kubernetes/cfg/
vim bootstrap.kubeconfig 
server: https://192.168.30.188:6443

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vim kubelet.kubeconfig
server: https://192.168.30.188:6443

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vim kube-proxy.kubeconfig
server: https://192.168.30.188:6443

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//重启kubelet和kube-proxy服务

systemctl restart kubelet.service 
systemctl restart kube-proxy.service

//在 lb01 上查看 nginx 和 node 、 master 节点的连接状态

netstat -natp | grep nginx
tcp        0      0 0.0.0.0:6443            0.0.0.0:*               LISTEN      99160/nginx: master 
tcp        0      0 0.0.0.0:80              0.0.0.0:*               LISTEN      99160/nginx: master 
tcp        0      0 192.168.30.107:35038    192.168.30.105:6443     ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.107:56352    192.168.30.115:6443     ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.107:35026    192.168.30.105:6443     ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.188:6443     192.168.30.102:36606    ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.188:6443     192.168.30.102:36560    ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.107:56358    192.168.30.115:6443     ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.107:56340    192.168.30.115:6443     ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.188:6443     192.168.30.101:46622    ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.188:6443     192.168.30.101:46602    ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.188:6443     192.168.30.101:46604    ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.107:56304    192.168.30.106:6443     ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.188:6443     192.168.30.102:36624    ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.107:35032    192.168.30.105:6443     ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.188:6443     192.168.30.101:46668    ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.107:35020    192.168.30.105:6443     ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.188:6443     192.168.30.101:46666    ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.107:56346    192.168.30.115:6443     ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.188:6443     192.168.30.102:36574    ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.188:6443     192.168.30.102:36558    ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.107:56298    192.168.30.106:6443     ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.107:56286    192.168.30.106:6443     ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.188:6443     192.168.30.102:36602    ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.107:56292    192.168.30.106:6443     ESTABLISHED 99163/nginx: worker 
tcp        0      0 192.168.30.188:6443     192.168.30.101:46660    ESTABLISHED 99163/nginx: worker

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在 master01 节点上操作

//测试创建pod

kubectl run nginx --image=nginx

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//查看Pod的状态信息

kubectl get pods
NAME    READY   STATUS              RESTARTS   AGE
nginx   0/1     ContainerCreating   0          33s   #正在创建中

kubectl get pods
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx   1/1     Running   0          27s          #创建完成，运行中
 			                                  

kubectl get pods -o wide
NAME    READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE             NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx   1/1     Running   0          77s   172.16.18.65   192.168.30.102   <none>           <none>
//READY为1/1，表示这个Pod中有1个容器

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//在对应网段的node节点上操作，可以直接使用浏览器或者curl命令访问

curl 172.17.36.2

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//这时在master01节点上查看nginx日志，发现没有权限查看

kubectl logs nginx-dbddb74b8-nf9sk

3 部署 Dashboard

Dashboard 介绍

仪表板是基于Web的Kubernetes用户界面。您可以使用仪表板将容器化应用程序部署到Kubernetes集群，对容器化应用程序进行故障排除，并管理集群本身及其伴随资源。您可以使用仪表板来概述群集上运行的应用程序，以及创建或修改单个Kubernetes资源（例如部署，作业，守护进程等）。例如，您可以使用部署向导扩展部署，启动滚动更新，重新启动Pod或部署新应用程序。仪表板还提供有关群集中Kubernetes资源状态以及可能发生的任何错误的信息。

//在 master01 节点上操作 #上传 recommended.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中

cd /opt/k8s
vim recommended.yaml

#默认Dashboard只能集群内部访问，修改Service为NodePort类型，暴露到外部：

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  ports:

   - port: 443
     targetPort: 8443
     nodePort: 30001     #添加
       type: NodePort          #添加
       selector:
         k8s-app: kubernetes-dashboard

kubectl apply -f recommended.yaml

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#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}')

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