云原生之容器编排实践-基于CentOS7搭建三个节点的Kubernetes集群

背景

前面采用 minikube 作为 Kubernetes 环境来体验学习 Kubernetes 基本概念与操作，这样避免了初学者在裸金属主机上搭建 Kubernetes 集群的复杂度，但是随着产品功能的逐渐完善，我们需要过渡到生产环境中的 K8S 集群模式；而在实际上生产环境之前，我们先在本地虚拟机上进行了环境搭建与流程验证，作为新的起点，今天就先搭建一个3节点的 Kubernetes 集群。

虚机资源

共用到了三台虚机，1台作为 Master 节点，2台 Worker 节点。

系统环境

[root@k8s-master ~]# uname -a
Linux k8s-master 3.10.0-1160.71.1.el7.x86_64 #1 SMP Tue Jun 28 15:37:28 UTC 2022 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
[root@k8s-master ~]# cat /proc/version 
Linux version 3.10.0-1160.71.1.el7.x86_64 (mockbuild@kbuilder.bsys.centos.org) (gcc version 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-44) (GCC) ) #1 SMP Tue Jun 28 15:37:28 UTC 2022
[root@k8s-master ~]# cat /etc/redhat-release
CentOS Linux release 7.9.2009 (Core)

基本环境

Note：

1. 前提是先在三台主机上安装好Docker。
2. 每个机器使用内网ip互通，且可以连接到互联网。
3. 每个机器配置自己的hostname，不能用localhost。

#设置每个机器自己的hostname
hostnamectl set-hostname 自己定义主机名

# 将 SELinux 设置为 permissive 模式（相当于将其禁用）
setenforce 0
sed -i 's/^SELINUX=enforcing$/SELINUX=permissive/' /etc/selinux/config

#关闭swap
swapoff -a  
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab

#允许 iptables 检查桥接流量
cat <<EOF | tee /etc/modules-load.d/k8s.conf
br_netfilter
EOF

cat <<EOF | tee /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
sysctl --system

安装三大组件

kubeadm 、 kubelet 和 kubectl 是 Kubernetes 集群中的三个核心组件，它们各自承担着不同的角色和职责：

• kubeadm

• kubeadm是一个工具，旨在提供kubeadm init和kubeadm join这样的快速的、简单的方式来创建和管理Kubernetes集群的生命周期。它用于初始化集群的控制平面节点、配置网络插件、设置集群的安全选项等。简而言之，kubeadm帮助你启动一个符合最佳实践的Kubernetes集群。

• kubelet

• kubelet是运行在所有集群节点上的代理，它确保容器都运行在Pod中。kubelet接收一组通过各种机制提供给它的PodSpecs（指定的Pod描述信息），并确保这些PodSpecs中描述的容器正常运行。它不管理不是由Kubernetes创建的容器。

• kubectl

• kubectl是一个命令行工具，用于与Kubernetes集群交互。它允许用户部署应用、检查和管理集群资源以及查看日志等。kubectl是Kubernetes集群的主要接口工具，通过它可以执行各种操作，如创建服务、查看Pod状态等。

这三个组件共同工作，为用户提供了一个强大、灵活和易于管理的容器化环境。

#配置k8s的yum源地址
cat <<EOF | tee /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg
   http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF

#安装组件
yum install -y kubelet-1.20.9 kubeadm-1.20.9 kubectl-1.20.9

#启动kubelet
systemctl enable --now kubelet

#所有机器配置master域名
echo "172.16.201.25  k8s-master" >> /etc/hosts

下载各个主机需要的镜像

sudo tee ./images.sh <<-'EOF'
#!/bin/bash
images=(
kube-apiserver:v1.20.9
kube-proxy:v1.20.9
kube-controller-manager:v1.20.9
kube-scheduler:v1.20.9
coredns:1.7.0
etcd:3.4.13-0
pause:3.2
)
for imageName in ${images[@]} ; do
docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/lfy_k8s_images/$imageName
done
EOF
   
chmod +x ./images.sh && ./images.sh

初始化master节点

kubeadm init \
--apiserver-advertise-address=172.16.201.25 \
--control-plane-endpoint=k8s-master \
--image-repository registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/lfy_k8s_images \
--kubernetes-version v1.20.9 \
--service-cidr=10.96.0.0/16 \
--pod-network-cidr=192.168.0.0/16

记录 master 执行完成后的日志，后面 worker 节点加入时需要用到。

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/

You can now join any number of control-plane nodes by copying certificate authorities
and service account keys on each node and then running the following as root:

  kubeadm join k8s-master:6443 --token b29onk.0b46jzznm14tqgnv \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:9307b7fb928b2042e1fc5ad6e88fa6a319d86476c6967d07595a571402456fb4 \
    --control-plane 

Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:

kubeadm join k8s-master:6443 --token b29onk.0b46jzznm14tqgnv \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:9307b7fb928b2042e1fc5ad6e88fa6a319d86476c6967d07595a571402456fb4

安装Calico网络插件

curl https://docs.projectcalico.org/v3.20/manifests/calico.yaml -O

vi calico.yaml
# 编辑calico.yaml，在
            - name: CLUSTER_TYPE
              value: "k8s,bgp"
# 下面的env环境变量中加入如下参数：
                - name: IP_AUTODETECTION_METHOD
                  value: "interface=eth0"

kubectl apply -f calico.yaml

加入worker节点

  kubeadm join k8s-master:6443 --token b29onk.0b46jzznm14tqgnv \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:9307b7fb928b2042e1fc5ad6e88fa6a319d86476c6967d07595a571402456fb4 \
    --control-plane 

成功~

[root@k8s-master ~]# kubectl get pods -A
NAMESPACE     NAME                                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kube-system   calico-kube-controllers-577f77cb5c-hv29w   1/1     Running   0          59s
kube-system   calico-node-4fkrs                          1/1     Running   0          60s
kube-system   calico-node-d4tqq                          1/1     Running   0          60s
kube-system   calico-node-sdmm6                          1/1     Running   0          60s
kube-system   etcd-k8s-master                            1/1     Running   6          35h
kube-system   kube-apiserver-k8s-master                  1/1     Running   6          35h
kube-system   kube-controller-manager-k8s-master         1/1     Running   6          35h
kube-system   kube-proxy-4789z                           1/1     Running   0          35h
kube-system   kube-proxy-7mt7k                           1/1     Running   2          35h
kube-system   kube-proxy-lqtpz                           1/1     Running   0          35h
kube-system   kube-scheduler-k8s-master                  1/1     Running   7          35h

[root@k8s-master ~]# kubectl get nodes
NAME         STATUS   ROLES                  AGE   VERSION
k8s-master   Ready    control-plane,master   37h   v1.20.9
k8s-node1    Ready    <none>                 35h   v1.20.9
k8s-node2    Ready    <none>                 35h   v1.20.9

部署Dashboard

部署Kubernetes官方提供的可视化界面

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.3.1/aio/deploy/recommended.yaml

创建访问账号

#创建访问账号，准备一个yaml文件； vi auth-dashboard.yaml
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: admin-user
  namespace: kubernetes-dashboard
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: admin-user
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: admin-user
  namespace: kubernetes-dashboard

kubectl apply -f auth-dashboard.yaml

获取访问令牌

#获取访问令牌
kubectl -n kubernetes-dashboard get secret $(kubectl -n kubernetes-dashboard get sa/admin-user -o jsonpath="{.secrets[0].name}") -o go-template="{{.data.token | base64decode}}"

K8S Dashboard秘钥: eyJhbGciOiJSUzI1NiIsImtpZCI6ImN6S1ZHcFUxcW85dG5jYlRyWnc5eGFNTE5oaVd0cC02SGczWExVUTVJNG8ifQ.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. SngBc3PRyCmJRXp7sDycS50NshGma5wO78BtWAH7zAUagp2KVb2pDQi1hXf2EbyElOYTrNDBAZ8QdIt7ZnxbL9y3Bzm6hKxHyti7BhtGfWK-CEXnz6IIrDQKbh2GUhldoLtfxe2OqE7RA8TT0lPweWHlqmr2MpFOsgJhfSAr2kCBwT9Urc5VTGwsq7H2F0o1eE0Niu3q2jSt3WjQWstRLPhQWB82nRHCZ6ZLHERzRzU15fiIT9skReqmMBy0revjUJf1FqVneptUlhqRagJ-frZfnr75f2Ku_3h5sDU73Bu10I_9Nuup-7cnwrLrmsHn32lSnFcq-u43ln5Ovd8LJw

浏览器打开界面

键入上面得到的令牌。

监控总览

可能遇到的问题

error: unable to recognize “calico.yaml”: no matches for kind “PodDisruptionBudget” in version “policy/v1”

• 原因：Calico与K8S版本不一致导致，改用以下版本的Calico
• 解决：curl https://docs.projectcalico.org/v3.20/manifests/calico.yaml -O

Work节点一直NotReady

先查看下日志 journalctl -f -u kubelet.service ，如果依然有问题，可以尝试清除集群中的节点。

• 解决方法

[root@k8s-master ~]# kubectl drain k8s-node1 k8s-node2 --delete-local-data --force --ignore-daemonsets
Flag --delete-local-data has been deprecated, This option is deprecated and will be deleted. Use --delete-emptydir-data.
node/k8s-node1 cordoned
node/k8s-node2 cordoned
WARNING: ignoring DaemonSet-managed Pods: kube-system/calico-node-lxxsx, kube-system/kube-proxy-cbfgb
node/k8s-node1 drained
WARNING: ignoring DaemonSet-managed Pods: kube-system/calico-node-bgt7n, kube-system/kube-proxy-629cs
node/k8s-node2 drained
[root@k8s-master ~]# kubectl delete node k8s-node1 k8s-node2
node "k8s-node1" deleted
node "k8s-node2" deleted

calico running 但是0/1：calico/node is not ready: BIRD is not ready: BGP not established with

尝试重新删除再安装一下calico

kubectl delete -f calico.yaml
kubectl apply -f calico.yaml

依然是上述问题。。

看下 calico 的状态信息。

kubectl describe pod calico-node-t4mrf -n kube-system
calico/node is not ready: BIRD is not ready: BGP not established with

• 原因分析
  修改 calicao 网络插件的网卡发现机制，即 IP_AUTODETECTION_METHOD 对应的 value 值。官方提供的 yaml 文件中， IP 识别策略（IP DETECTMETHOD）没有配置，即默认为 first-found ，这会导致一个网络异常的 IP 作为 nodeIP 被注册，从而影响node-to-node mesh。我们可以修改成 can-reach 或者 interface 的策略，尝试连接某一个 Ready 的 node 的 IP ，以此选择出正确的 IP 。

• 解决方法

编辑calico.yaml，在
            - name: CLUSTER_TYPE
              value: "k8s,bgp"
下面的env环境变量中加入如下参数：
                - name: IP_AUTODETECTION_METHOD
                  value: "interface=eth0"

重启K8S集群

如果觉得需要重启 K8S 集群，可以通过以下命令实现。

systemctl restart kubelet && systemctl restart docker

小总结

以上记录了基于 kubeadmin 搭建3节点的 Kubernetes 集群的过程，并总结了可能遇到的问题。

Reference

• https://www.yuque.com/leifengyang/oncloud/ghnb83#SDlhV

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