Kubernetes v1.10.x HA 全手動安裝教程(TL;DR)_Kubernetes中文社群
阿新 • • 發佈：2018-12-23
本篇延續過往手動安裝方式來部署 Kubernetes v1.10.x 版本的 High Availability 叢集，主要目的是學習 Kubernetes 安裝的一些元件關析與流程。若不想這麼累的話，可以參考 Picking the Right Solution 來選擇自己最喜歡的方式。
本次安裝的軟體版本：
- Kubernetes v1.10.0
- CNI v0.6.0
- Etcd v3.1.13
- Calico v3.0.4
- Docker CE latest version
節點資訊
本教學將以下列節點數與規格來進行部署 Kubernetes 叢集，作業系統可採用Ubuntu 16.x與CentOS 7.x：
| IP Address | Hostname | CPU | Memory |
|---|---|---|---|
| 192.16.35.11 | k8s-m1 | 1 | 4G |
| 192.16.35.12 | k8s-m2 | 1 | 4G |
| 192.16.35.13 | k8s-m3 | 1 | 4G |
| 192.16.35.14 | k8s-n1 | 1 | 4G |
| 192.16.35.15 | k8s-n2 | 1 | 4G |
| 192.16.35.16 | k8s-n2 | 1 | 4G |
另外由所有 master 節點提供一組 VIP 192.16.35.10。
- 這邊m為主要控制節點，n為應用程式工作節點。
- 所有操作全部用root使用者進行(方便用)，以 SRE 來說不推薦。
- 可以下載Vagrantfile 來建立 Virtualbox 虛擬機器叢集。不過需要注意機器資源是否足夠。
事前準備
開始安裝前需要確保以下條件已達成：
- 所有節點彼此網路互通，並且k8s-m1SSH 登入其他節點為 passwdless。
- 所有防火牆與 SELinux 已關閉。如 CentOS：
$ systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld $ setenforce 0 $ vim /etc/selinux/config SELINUX=disabled
- 所有節點需要設定/etc/hosts解析到所有叢集主機。
... 192.16.35.11 k8s-m1 192.16.35.12 k8s-m2 192.16.35.13 k8s-m3 192.16.35.14 k8s-n1 192.16.35.15 k8s-n2 192.16.35.16 k8s-n3
- 所有節點需要安裝 Docker CE 版本的容器引擎：
$ curl -fsSL "https://get.docker.com/" | sh
不管是在 Ubuntu 或 CentOS 都只需要執行該指令就會自動安裝最新版 Docker。
CentOS 安裝完成後，需要再執行以下指令：
$ systemctl enable docker && systemctl start docker
所有節點需要設定/etc/sysctl.d/k8s.conf的系統引數。
$ cat <<EOF > /etc/sysctl.d/k8s.conf net.ipv4.ip_forward = 1 net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1 net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1 EOF $ sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf
- Kubernetes v1.8+ 要求關閉系統 Swap，若不關閉則需要修改 kubelet 設定引數，在所有節點利用以下指令關閉：
$ swapoff -a && sysctl -w vm.swappiness=0
記得/etc/fstab也要註解掉SWAP掛載。
- 在所有節點下載 Kubernetes 二進位制執行檔：
$ export KUBE_URL="https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/v1.10.0/bin/linux/amd64"
$ wget "${KUBE_URL}/kubelet" -O /usr/local/bin/kubelet
$ chmod +x /usr/local/bin/kubelet
# node 請忽略下載 kubectl
$ wget "${KUBE_URL}/kubectl" -O /usr/local/bin/kubectl
$ chmod +x /usr/local/bin/kubectl
- 在所有節點下載 Kubernetes CNI 二進位制檔案：
$ mkdir -p /opt/cni/bin && cd /opt/cni/bin
$ export CNI_URL="https://github.com/containernetworking/plugins/releases/download"
$ wget -qO- --show-progress "${CNI_URL}/v0.6.0/cni-plugins-amd64-v0.6.0.tgz" | tar -zx
- 在k8s-m1需要安裝CFSSL工具，這將會用來建立 TLS Certificates。
$ export CFSSL_URL="https://pkg.cfssl.org/R1.2"
$ wget "${CFSSL_URL}/cfssl_linux-amd64" -O /usr/local/bin/cfssl
$ wget "${CFSSL_URL}/cfssljson_linux-amd64" -O /usr/local/bin/cfssljson
$ chmod +x /usr/local/bin/cfssl /usr/local/bin/cfssljson
建立叢集 CA keys 與 Certificates
在這個部分，將需要產生多個元件的 Certificates，這包含 Etcd、Kubernetes 元件等，並且每個叢集都會有一個根數位憑證認證機構(Root Certificate Authority)被用在認證 API Server 與 Kubelet 端的憑證。
P.S. 這邊要注意 CA JSON 檔的CN(Common Name)與O(Organization)等內容是會影響 Kubernetes 元件認證的。
Etcd
首先在k8s-m1建立/etc/etcd/ssl資料夾，然後進入目錄完成以下操作。
$ mkdir -p /etc/etcd/ssl && cd /etc/etcd/ssl $ export PKI_URL="https://kairen.github.io/files/manual-v1.10/pki"
下載ca-config.json與etcd-ca-csr.json檔案，並從 CSR json 產生 CA keys 與 Certificate：
$ wget "${PKI_URL}/ca-config.json" "${PKI_URL}/etcd-ca-csr.json"
$ cfssl gencert -initca etcd-ca-csr.json | cfssljson -bare etcd-ca
下載etcd-csr.json檔案，併產生 Etcd 證書：
$ wget "${PKI_URL}/etcd-csr.json"
$ cfssl gencert \
-ca=etcd-ca.pem \
-ca-key=etcd-ca-key.pem \
-config=ca-config.json \
-hostname=127.0.0.1,192.16.35.11,192.16.35.12,192.16.35.13 \
-profile=kubernetes \
etcd-csr.json | cfssljson -bare etcd
-hostname需修改成所有 masters 節點。
完成後刪除不必要檔案：
$ rm -rf *.json *.csr
確認/etc/etcd/ssl有以下檔案：
$ ls /etc/etcd/ssl etcd-ca-key.pem etcd-ca.pem etcd-key.pem etcd.pem
複製相關檔案至其他 Etcd 節點，這邊為所有master節點：
$ for NODE in k8s-m2 k8s-m3; do
echo "--- $NODE ---"
ssh ${NODE} "mkdir -p /etc/etcd/ssl"
for FILE in etcd-ca-key.pem etcd-ca.pem etcd-key.pem etcd.pem; do
scp /etc/etcd/ssl/${FILE} ${NODE}:/etc/etcd/ssl/${FILE}
done
done
Kubernetes
在k8s-m1建立pki資料夾，然後進入目錄完成以下章節操作。
$ mkdir -p /etc/kubernetes/pki && cd /etc/kubernetes/pki $ export PKI_URL="https://kairen.github.io/files/manual-v1.10/pki" $ export KUBE_APISERVER="https://192.16.35.10:6443"
下載ca-config.json與ca-csr.json檔案，併產生 CA 金鑰：
$ wget "${PKI_URL}/ca-config.json" "${PKI_URL}/ca-csr.json"
$ cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca
$ ls ca*.pem
ca-key.pem ca.pem
API Server Certificate
下載apiserver-csr.json檔案，併產生 kube-apiserver 憑證：
$ wget "${PKI_URL}/apiserver-csr.json"
$ cfssl gencert \
-ca=ca.pem \
-ca-key=ca-key.pem \
-config=ca-config.json \
-hostname=10.96.0.1,192.16.35.10,127.0.0.1,kubernetes.default \
-profile=kubernetes \
apiserver-csr.json | cfssljson -bare apiserver
$ ls apiserver*.pem
apiserver-key.pem apiserver.pem
- 這邊-hostname的96.0.1是 Cluster IP 的 Kubernetes 端點;
- 16.35.10為虛擬 IP 位址(VIP);
- default為 Kubernetes DN。
Front Proxy Certificate
下載front-proxy-ca-csr.json檔案，併產生 Front Proxy CA 金鑰，Front Proxy 主要是用在 API aggregator 上:
$ wget "${PKI_URL}/front-proxy-ca-csr.json"
$ cfssl gencert \
-initca front-proxy-ca-csr.json | cfssljson -bare front-proxy-ca
$ ls front-proxy-ca*.pem
front-proxy-ca-key.pem front-proxy-ca.pem
下載front-proxy-client-csr.json檔案，併產生 front-proxy-client 證書：
$ wget "${PKI_URL}/front-proxy-client-csr.json"
$ cfssl gencert \
-ca=front-proxy-ca.pem \
-ca-key=front-proxy-ca-key.pem \
-config=ca-config.json \
-profile=kubernetes \
front-proxy-client-csr.json | cfssljson -bare front-proxy-client
$ ls front-proxy-client*.pem
front-proxy-client-key.pem front-proxy-client.pem
Admin Certificate
下載admin-csr.json檔案，併產生 admin certificate 憑證：
$ wget "${PKI_URL}/admin-csr.json"
$ cfssl gencert \
-ca=ca.pem \
-ca-key=ca-key.pem \
-config=ca-config.json \
-profile=kubernetes \
admin-csr.json | cfssljson -bare admin
$ ls admin*.pem
admin-key.pem admin.pem
接著通過以下指令產生名稱為 admin.conf 的 kubeconfig 檔：
# admin set cluster
$ kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=../admin.conf
# admin set credentials
$ kubectl config set-credentials kubernetes-admin \
--client-certificate=admin.pem \
--client-key=admin-key.pem \
--embed-certs=true \
--kubeconfig=../admin.conf
# admin set context
$ kubectl config set-context [email protected] \
--cluster=kubernetes \
--user=kubernetes-admin \
--kubeconfig=../admin.conf
# admin set default context
$ kubectl config use-context [email protected] \
--kubeconfig=../admin.conf
Controller Manager Certificate
下載manager-csr.json檔案，併產生 kube-controller-manager certificate 憑證：
$ wget "${PKI_URL}/manager-csr.json"
$ cfssl gencert \
-ca=ca.pem \
-ca-key=ca-key.pem \
-config=ca-config.json \
-profile=kubernetes \
manager-csr.json | cfssljson -bare controller-manager
$ ls controller-manager*.pem
controller-manager-key.pem controller-manager.pem
若節點 IP 不同，需要修改manager-csr.json的hosts。
接著通過以下指令產生名稱為controller-manager.conf的 kubeconfig 檔：
# controller-manager set cluster
$ kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=../controller-manager.conf
# controller-manager set credentials
$ kubectl config set-credentials system:kube-controller-manager \
--client-certificate=controller-manager.pem \
--client-key=controller-manager-key.pem \
--embed-certs=true \
--kubeconfig=../controller-manager.conf
# controller-manager set context
$ kubectl config set-context system:[email protected] \
--cluster=kubernetes \
--user=system:kube-controller-manager \
--kubeconfig=../controller-manager.conf
# controller-manager set default context
$ kubectl config use-context system:[email protected] \
--kubeconfig=../controller-manager.conf
Scheduler Certificate
下載scheduler-csr.json檔案，併產生 kube-scheduler certificate 憑證：
$ wget "${PKI_URL}/scheduler-csr.json"
$ cfssl gencert \
-ca=ca.pem \
-ca-key=ca-key.pem \
-config=ca-config.json \
-profile=kubernetes \
scheduler-csr.json | cfssljson -bare scheduler
$ ls scheduler*.pem
scheduler-key.pem scheduler.pem
若節點 IP 不同，需要修改scheduler-csr.json的hosts。
接著通過以下指令產生名稱為 scheduler.conf 的 kubeconfig 檔：
# scheduler set cluster
$ kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=../scheduler.conf
# scheduler set credentials
$ kubectl config set-credentials system:kube-scheduler \
--client-certificate=scheduler.pem \
--client-key=scheduler-key.pem \
--embed-certs=true \
--kubeconfig=../scheduler.conf
# scheduler set context
$ kubectl config set-context system:[email protected] \
--cluster=kubernetes \
--user=system:kube-scheduler \
--kubeconfig=../scheduler.conf
# scheduler use default context
$ kubectl config use-context system:[email protected] \
--kubeconfig=../scheduler.conf
Master Kubelet Certificate
接著在所有k8s-m1節點下載kubelet-csr.json檔案，併產生憑證：
$ wget "${PKI_URL}/kubelet-csr.json"
$ for NODE in k8s-m1 k8s-m2 k8s-m3; do
echo "--- $NODE ---"
cp kubelet-csr.json kubelet-$NODE-csr.json;
sed -i "s/\$NODE/$NODE/g" kubelet-$NODE-csr.json;
cfssl gencert \
-ca=ca.pem \
-ca-key=ca-key.pem \
-config=ca-config.json \
-hostname=$NODE \
-profile=kubernetes \
kubelet-$NODE-csr.json | cfssljson -bare kubelet-$NODE
done
$ ls kubelet*.pem
kubelet-k8s-m1-key.pem kubelet-k8s-m1.pem kubelet-k8s-m2-key.pem kubelet-k8s-m2.pem kubelet-k8s-m3-key.pem kubelet-k8s-m3.pem
這邊需要依據節點修改-hostname與$NODE。
完成後複製 kubelet 憑證至其他master節點：
$ for NODE in k8s-m2 k8s-m3; do
echo "--- $NODE ---"
ssh ${NODE} "mkdir -p /etc/kubernetes/pki"
for FILE in kubelet-$NODE-key.pem kubelet-$NODE.pem ca.pem; do
scp /etc/kubernetes/pki/${FILE} ${NODE}:/etc/kubernetes/pki/${FILE}
done
done
接著執行以下指令產生名稱為kubelet.conf的 kubeconfig 檔：
$ for NODE in k8s-m1 k8s-m2 k8s-m3; do
echo "--- $NODE ---"
ssh ${NODE} "cd /etc/kubernetes/pki && \
kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=../kubelet.conf && \
kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=../kubelet.conf && \
kubectl config set-credentials system:node:${NODE} \
--client-certificate=kubelet-${NODE}.pem \
--client-key=kubelet-${NODE}-key.pem \
--embed-certs=true \
--kubeconfig=../kubelet.conf && \
kubectl config set-context system:node:${NODE}@kubernetes \
--cluster=kubernetes \
--user=system:node:${NODE} \
--kubeconfig=../kubelet.conf && \
kubectl config use-context system:node:${NODE}@kubernetes \
--kubeconfig=../kubelet.conf && \
rm kubelet-${NODE}.pem kubelet-${NODE}-key.pem"
done
Service Account Key
Service account 不是通過 CA 進行認證，因此不要通過 CA 來做 Service account key 的檢查，這邊建立一組 Private 與 Public 金鑰提供給 Service account key 使用：
$ openssl genrsa -out sa.key 2048 $ openssl rsa -in sa.key -pubout -out sa.pub $ ls sa.* sa.key sa.pub
刪除不必要檔案
所有資訊準備完成後，就可以將一些不必要檔案刪除：
$ rm -rf *.json *.csr scheduler*.pem controller-manager*.pem admin*.pem kubelet*.pem
複製檔案至其他節點
複製憑證檔案至其他master節點：
$ for NODE in k8s-m2 k8s-m3; do
echo "--- $NODE ---"
for FILE in $(ls /etc/kubernetes/pki/); do
scp /etc/kubernetes/pki/${FILE} ${NODE}:/etc/kubernetes/pki/${FILE}
done
done
複製 Kubernetes config 檔案至其他master節點：
$ for NODE in k8s-m2 k8s-m3; do
echo "--- $NODE ---"
for FILE in admin.conf controller-manager.conf scheduler.conf; do
scp /etc/kubernetes/${FILE} ${NODE}:/etc/kubernetes/${FILE}
done
done
Kubernetes Masters
本部分將說明如何建立與設定 Kubernetes Master 角色，過程中會部署以下元件：
- kube-apiserver：提供 REST APIs，包含授權、認證與狀態儲存等。
- kube-controller-manager：負責維護叢集的狀態，如自動擴充套件，滾動更新等。
- kube-scheduler：負責資源排程，依據預定的排程策略將 Pod 分配到對應節點上。
- Etcd：儲存叢集所有狀態的 Key/Value 儲存系統。
- HAProxy：提供負載平衡器。
- Keepalived：提供虛擬網路位址(VIP)。
部署與設定
首先在所有 master 節點下載部署元件的 YAML 檔案，這邊不採用二進位制執行檔與 Systemd 來管理這些元件，全部採用 Static Pod 來達成。這邊將檔案下載至/etc/kubernetes/manifests目錄：
$ export CORE_URL="https://kairen.github.io/files/manual-v1.10/master"
$ mkdir -p /etc/kubernetes/manifests && cd /etc/kubernetes/manifests
$ for FILE in kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler haproxy keepalived etcd etcd.config; do
wget "${CORE_URL}/${FILE}.yml.conf" -O ${FILE}.yml
if [ ${FILE} == "etcd.config" ]; then
mv etcd.config.yml /etc/etcd/etcd.config.yml
sed -i "s/\${HOSTNAME}/${HOSTNAME}/g" /etc/etcd/etcd.config.yml
sed -i "s/\${PUBLIC_IP}/$(hostname -i)/g" /etc/etcd/etcd.config.yml
fi
done
$ ls /etc/kubernetes/manifests
etcd.yml haproxy.yml keepalived.yml kube-apiserver.yml kube-controller-manager.yml kube-scheduler.yml
- 若IP與教學設定不同的話，請記得修改 YAML 檔案。
- kube-apiserver 中的NodeRestriction 請參考 Using Node Authorization。
產生一個用來加密 Etcd 的 Key：
$ head -c 32 /dev/urandom | base64SUpbL4juUYyvxj3/gonV5xVEx8j769/99TSAf8YT/sQ=
注意每臺master節點需要用一樣的 Key。
在/etc/kubernetes/目錄下，建立encryption.yml的加密 YAML 檔案：
$ cat <<EOF > /etc/kubernetes/encryption.yml
kind: EncryptionConfig
apiVersion: v1
resources:
- resources:
- secrets
providers:
- aescbc:
keys:
- name: key1
secret: SUpbL4juUYyvxj3/gonV5xVEx8j769/99TSAf8YT/sQ=
- identity: {}
EOF
在/etc/kubernetes/目錄下，建立audit-policy.yml的進階稽核策略 YAML 檔：
$ cat <<EOF > /etc/kubernetes/audit-policy.yml apiVersion: audit.k8s.io/v1beta1 kind: Policy rules:- level: Metadata EOF
Audit Policy 請參考這篇 Auditing。
下載haproxy.cfg檔案來提供給 HAProxy 容器使用：
$ mkdir -p /etc/haproxy/
$ wget "${CORE_URL}/haproxy.cfg" -O /etc/haproxy/haproxy.cfg
若與本教學 IP 不同的話，請記得修改設定檔。
下載kubelet.service相關檔案來管理 kubelet：
$ mkdir -p /etc/systemd/system/kubelet.service.d
$ wget "${CORE_URL}/kubelet.service" -O /lib/systemd/system/kubelet.service
$ wget "${CORE_URL}/10-kubelet.conf" -O /etc/systemd/system/kubelet.service.d/10-kubelet.conf
若 cluster dns或domain有改變的話，需要修改10-kubelet.conf。
最後建立 var 存放資訊，然後啟動 kubelet 服務:
$ mkdir -p /var/lib/kubelet /var/log/kubernetes /var/lib/etcd $ systemctl enable kubelet.service && systemctl start kubelet.service
完成後會需要一段時間來下載映象檔與啟動元件，可以利用該指令來監看：
$ watch netstat -ntlpActive Internet connections (only servers)Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State PID/Program name tcp 0 0 127.0.0.1:10248 0.0.0.0:* LISTEN 10344/kubelet tcp 0 0 127.0.0.1:10251 0.0.0.0:* LISTEN 11324/kube-schedule tcp 0 0 0.0.0.0:6443 0.0.0.0:* LISTEN 11416/haproxy tcp 0 0 127.0.0.1:10252 0.0.0.0:* LISTEN 11235/kube-controll tcp 0 0 0.0.0.0:9090 0.0.0.0:* LISTEN 11416/haproxy tcp6 0 0 :::2379 :::* LISTEN 10479/etcd tcp6 0 0 :::2380 :::* LISTEN 10479/etcd tcp6 0 0 :::10255 :::* LISTEN 10344/kubelet tcp6 0 0 :::5443 :::* LISTEN 11295/kube-apiserve
若看到以上資訊表示服務正常啟動，若發生問題可以用docker指令來檢視。
驗證叢集
完成後，在任意一臺master節點複製 admin kubeconfig 檔案，並通過簡單指令驗證：
$ cp /etc/kubernetes/admin.conf ~/.kube/config
$ kubectl get cs
NAME STATUS MESSAGE ERROR
controller-manager Healthy ok
scheduler Healthy ok
etcd-2 Healthy {"health": "true"}
etcd-1 Healthy {"health": "true"}
etcd-0 Healthy {"health": "true"}
$ kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
k8s-m1 NotReady master 52s v1.10.0
k8s-m2 NotReady master 51s v1.10.0
k8s-m3 NotReady master 50s v1.10.0
$ kubectl -n kube-system get po
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
etcd-k8s-m1 1/1 Running 0 7s
etcd-k8s-m2 1/1 Running 0 57s
haproxy-k8s-m3 1/1 Running 0 1m...
接著確認服務能夠執行 logs 等指令：
$ kubectl -n kube-system logs -f kube-scheduler-k8s-m2Error from server (Forbidden): Forbidden (user=kube-apiserver, verb=get, resource=nodes, subresource=proxy) ( pods/log kube-scheduler-k8s-m2)
這邊會發現出現 403 Forbidden 問題，這是因為 kube-apiserver user 並沒有 nodes 的資源存取許可權，屬於正常。
由於上述許可權問題，必需建立一個apiserver-to-kubelet-rbac.yml來定義許可權，以供對 Nodes 容器執行 logs、exec 等指令。在任意一臺master節點執行以下指令：
$ kubectl apply -f "${CORE_URL}/apiserver-to-kubelet-rbac.yml.conf"
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io "system:kube-apiserver-to-kubelet" configured
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io "system:kube-apiserver" configured
# 測試 logs
$ kubectl -n kube-system logs -f kube-scheduler-k8s-m2...
I0403 02:30:36.375935 1 server.go:555] Version: v1.10.0
I0403 02:30:36.378208 1 server.go:574] starting healthz server on 127.0.0.1:10251
設定master節點允許 Taint：
$ kubectl taint nodes node-role.kubernetes.io/master="":NoSchedule --all
node "k8s-m1" tainted
node "k8s-m2" tainted
node "k8s-m3" tainted
建立 TLS Bootstrapping RBAC 與 Secret
由於本次安裝啟用了 TLS 認證，因此每個節點的 kubelet 都必須使用 kube-apiserver 的 CA 的憑證後，才能與 kube-apiserver 進行溝通，而該過程需要手動針對每臺節點單獨簽署憑證是一件繁瑣的事情，且一旦節點增加會延伸出管理不易問題; 而 TLS bootstrapping 目標就是解決該問題，通過讓 kubelet 先使用一個預定低許可權使用者連線到 kube-apiserver，然後在對 kube-apiserver 申請憑證簽署，當授權 Token 一致時，Node 節點的 kubelet 憑證將由 kube-apiserver 動態簽署提供。具體作法可以參考 TLS Bootstrapping 與 Authenticating with Bootstrap Tokens。
首先在k8s-m1建立一個變數來產生BOOTSTRAP_TOKEN，並建立bootstrap-kubelet.conf的 Kubernetes config 檔：
$ cd /etc/kubernetes/pki
$ export TOKEN_ID=$(openssl rand 3 -hex)
$ export TOKEN_SECRET=$(openssl rand 8 -hex)
$ export BOOTSTRAP_TOKEN=${TOKEN_ID}.${TOKEN_SECRET}
$ export KUBE_APISERVER="https://192.16.35.10:6443"
# bootstrap set cluster
$ kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=../bootstrap-kubelet.conf
# bootstrap set credentials
$ kubectl config set-credentials tls-bootstrap-token-user \
--token=${BOOTSTRAP_TOKEN} \
--kubeconfig=../bootstrap-kubelet.conf
# bootstrap set context
$ kubectl config set-context [email protected] \
--cluster=kubernetes \
--user=tls-bootstrap-token-user \
--kubeconfig=../bootstrap-kubelet.conf
# bootstrap use default context
$ kubectl config use-context [email protected] \
--kubeconfig=../bootstrap-kubelet.conf
若想要用手動簽署憑證來進行授權的話，可以參考 Certificate。
接著在k8s-m1建立 TLS bootstrap secret 來提供自動簽證使用：
$ cat <<EOF | kubectl create -f -
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
name: bootstrap-token-${TOKEN_ID}
namespace: kube-system
type: bootstrap.kubernetes.io/token
stringData:
token-id: ${TOKEN_ID}
token-secret: ${TOKEN_SECRET}
usage-bootstrap-authentication: "true"
usage-bootstrap-signing: "true"
auth-extra-groups: system:bootstrappers:default-node-token
EOF
secret "bootstrap-token-65a3a9" created
在k8s-m1建立 TLS Bootstrap Autoapprove RBAC：
$ kubectl apply -f "${CORE_URL}/kubelet-bootstrap-rbac.yml.conf"
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io "kubelet-bootstrap" created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io "node-autoapprove-bootstrap" created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io "node-autoapprove-certificate-rotation" created
Kubernetes Nodes
本部分將說明如何建立與設定 Kubernetes Node 角色，Node 是主要執行容器例項(Pod)的工作節點。
在開始部署前，先在k8-m1將需要用到的檔案複製到所有node節點上：
$ cd /etc/kubernetes/pki
$ for NODE in k8s-n1 k8s-n2 k8s-n3; do
echo "--- $NODE ---"
ssh ${NODE} "mkdir -p /etc/kubernetes/pki/"
ssh ${NODE} "mkdir -p /etc/etcd/ssl"
# Etcd
for FILE in etcd-ca.pem etcd.pem etcd-key.pem; do
scp /etc/etcd/ssl/${FILE} ${NODE}:/etc/etcd/ssl/${FILE}
done
# Kubernetes
for FILE in pki/ca.pem pki/ca-key.pem bootstrap-kubelet.conf; do
scp /etc/kubernetes/${FILE} ${NODE}:/etc/kubernetes/${FILE}
done
done
部署與設定
在每臺node節點下載kubelet.service相關檔案來管理 kubelet：
$ export CORE_URL="https://kairen.github.io/files/manual-v1.10/node"
$ mkdir -p /etc/systemd/system/kubelet.service.d
$ wget "${CORE_URL}/kubelet.service" -O /lib/systemd/system/kubelet.service
$ wget "${CORE_URL}/10-kubelet.conf" -O /etc/systemd/system/kubelet.service.d/10-kubelet.conf
若 cluster dns或domain有改變的話，需要修改10-kubelet.conf。
最後建立 var 存放資訊，然後啟動 kubelet 服務:
$ mkdir -p /var/lib/kubelet /var/log/kubernetes $ systemctl enable kubelet.service && systemctl start kubelet.service
驗證叢集
完成後，在任意一臺master節點並通過簡單指令驗證：
$ kubectl get csr NAME AGE REQUESTOR CONDITION csr-bvz9l 11m system:node:k8s-m1 Approved,Issued csr-jwr8k 11m system:node:k8s-m2 Approved,Issued csr-q867w 11m system:node:k8s-m3 Approved,Issued node-csr-Y-FGvxZWJqI-8RIK_IrpgdsvjGQVGW0E4UJOuaU8ogk 17s system:bootstrap:dca3e1 Approved,Issued node-csr-cnX9T1xp1LdxVDc9QW43W0pYkhEigjwgceRshKuI82c 19s system:bootstrap:dca3e1 Approved,Issued node-csr-m7SBA9RAGCnsgYWJB-u2HoB2qLSfiQZeAxWFI2WYN7Y 18s system:bootstrap:dca3e1 Approved,Issued $ kubectl get nodes NAME STATUS ROLES AGE VERSION k8s-m1 NotReady master 12m v1.10.0 k8s-m2 NotReady master 11m v1.10.0 k8s-m3 NotReady master 11m v1.10.0 k8s-n1 NotReady node 32s v1.10.0 k8s-n2 NotReady node 31s v1.10.0 k8s-n3 NotReady node 29s v1.10.0
Kubernetes Core Addons 部署
當完成上面所有步驟後，接著需要部署一些外掛，其中如Kubernetes DNS與Kubernetes Proxy等這種 Addons 是非常重要的。
Kubernetes Proxy
Kube-proxy 是實現 Service 的關鍵外掛，kube-proxy 會在每臺節點上執行，然後監聽 API Server 的 Service 與 Endpoint 資源物件的改變，然後來依據變化執行 iptables 來實現網路的轉發。這邊我們會需要建議一個 DaemonSet 來執行，並且建立一些需要的 Certificates。
在k8s-m1下載kube-proxy.yml來建立 Kubernetes Proxy Addon：
$ kubectl apply -f "https://kairen.github.io/files/manual-v1.10/addon/kube-proxy.yml.conf" serviceaccount "kube-proxy" created clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io "system:kube-proxy" created configmap "kube-proxy" created daemonset.apps "kube-proxy" created $ kubectl -n kube-system get po -o wide -l k8s-app=kube-proxy NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE kube-proxy-8j5w8 1/1 Running 0 29s 192.16.35.16 k8s-n3 kube-proxy-c4zvt 1/1 Running 0 29s 192.16.35.11 k8s-m1 kube-proxy-clpl6 1/1 Running 0 29s 192.16.35.12 k8s-m2...
Kubernetes DNS
Kube DNS 是 Kubernetes 叢集內部 Pod 之間互相溝通的重要 Addon，它允許 Pod 可以通過 Domain Name 方式來連線 Service，其主要由 Kube DNS 與 Sky DNS 組合而成，通過 Kube DNS 監聽 Service 與 Endpoint 變化，來提供給 Sky DNS 資訊，已更新解析位址。
在k8s-m1下載kube-proxy.yml來建立 Kubernetes Proxy Addon：
$ kubectl apply -f "https://kairen.github.io/files/manual-v1.10/addon/kube-dns.yml.conf" serviceaccount "kube-dns" created service "kube-dns" created deployment.extensions "kube-dns" created $ kubectl -n kube-system get po -l k8s-app=kube-dns NAME READY STATUS RESTARTS AGE kube-dns-654684d656-zq5t8 0/3 Pending 0 1m
這邊會發現處於Pending狀態，是由於 Kubernetes Pod Network 還未建立完成，因此所有節點會處於NotReady狀態，而造成 Pod 無法被排程分配到指定節點上啟動，由於為了解決該問題，下節將說明如何建立 Pod Network。
Calico Network 安裝與設定
Calico 是一款純 Layer 3 的資料中心網路方案(不需要 Overlay 網路)，Calico 好處是它整合了各種雲原生平臺，且 Calico 在每一個節點利用 Linux Kernel 實現高效的 vRouter 來負責資料的轉發，而當資料中心複雜度增加時，可以用 BGP route reflector 來達成。
本次不採用手動方式來建立 Calico 網路，若想了解可以參考 Integration Guide。
在k8s-m1下載calico.yaml來建立 Calico Network：
$ kubectl apply -f "https://kairen.github.io/files/manual-v1.10/network/calico.yml.conf" configmap "calico-config" created daemonset "calico-node" created deployment "calico-kube-controllers" created clusterrolebinding "calico-cni-plugin" created clusterrole "calico-cni-plugin" created serviceaccount "calico-cni-plugin" created clusterrolebinding "calico-kube-controllers" created clusterrole "calico-kube-controllers" created serviceaccount "calico-kube-controllers" created $ kubectl -n kube-system get po -l k8s-app=calico-node -o wide NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE calico-node-22mbb 2/2 Running 0 1m 192.16.35.12 k8s-m2 calico-node-2qwf5 2/2 Running 0 1m 192.16.35.11 k8s-m1 calico-node-g2sp8 2/2 Running 0 1m 192.16.35.13 k8s-m3 calico-node-hghp4 2/2 Running 0 1m 192.16.35.14 k8s-n1 calico-node-qp6gf 2/2 Running 0 1m 192.16.35.15 k8s-n2 calico-node-zfx4n 2/2 Running 0 1m 192.16.35.16 k8s-n3
這邊若節點 IP 與網絡卡不同的話，請修改calico.yml檔案。
在k8s-m1下載 Calico CLI 來檢視 Calico nodes:
$ wget https://github.com/projectcalico/calicoctl/releases/download/v3.1.0/calicoctl -O /usr/local/bin/calicoctl $ chmod u+x /usr/local/bin/calicoctl $ cat <<EOF > ~/calico-rcexport ETCD_ENDPOINTS="https://192.16.35.11:2379,https://192.16.35.12:2379,https://192.16.35.13:2379"export ETCD_CA_CERT_FILE="/etc/etcd/ssl/etcd-ca.pem"export ETCD_CERT_FILE="/etc/etcd/ssl/etcd.pem"export ETCD_KEY_FILE="/etc/etcd/ssl/etcd-key.pem" EOF $ . ~/calico-rc $ calicoctl node statusCalico process is running. IPv4 BGP status+--------------+-------------------+-------+----------+-------------+| PEER ADDRESS | PEER TYPE | STATE | SINCE | INFO |+--------------+-------------------+-------+----------+-------------+| 192.16.35.12 | node-to-node mesh | up | 04:42:37 | Established || 192.16.35.13 | node-to-node mesh | up | 04:42:42 | Established || 192.16.35.14 | node-to-node mesh | up | 04:42:37 | Established || 192.16.35.15 | node-to-node mesh | up | 04:42:41 | Established || 192.16.35.16 | node-to-node mesh | up | 04:42:36 | Established |+--------------+-------------------+-------+----------+-------------+... 檢視 pending 的 pod 是否已執行： $ kubectl -n kube-system get po -l k8s-app=kube-dns kubectl -n kube-system get po -l k8s-app=kube-dns NAME READY STATUS RESTARTS AGE kube-dns-654684d656-j8xzx 3/3 Running 0 10m
Kubernetes Extra Addons 部署
本節說明如何部署一些官方常用的 Addons，如 Dashboard、Heapster 等。
Dashboard
Dashboard 是 Kubernetes 社群官方開發的儀表板，有了儀表板後管理者就能夠通過 Web-based 方式來管理 Kubernetes 叢集，除了提升管理方便，也讓資源視覺化，讓人更直覺看見系統資訊的呈現結果。
在k8s-m1通過 kubectl 來建立 kubernetes dashboard 即可：
$ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/master/src/deploy/recommended/kubernetes-dashboard.yaml $ kubectl -n kube-system get po,svc -l k8s-app=kubernetes-dashboard NAME READY STATUS RESTARTS AGE kubernetes-dashboard-7d5dcdb6d9-j492l 1/1 Running 0 12s NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE kubernetes-dashboard ClusterIP 10.111.22.111 <none> 443/TCP 12s
這邊會額外建立一個名稱為open-api Cluster Role Binding，這僅作為方便測試時使用，在一般情況下不要開啟，不然就會直接被存取所有 API:
$ cat <<EOF | kubectl create -f - apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 kind: ClusterRoleBinding metadata: name: open-api namespace: "" roleRef: apiGroup: rbac.authorization.k8s.io kind: ClusterRole name: cluster-admin subjects: - apiGroup: rbac.authorization.k8s.io kind: User name: system:anonymous EOF
注意!管理者可以針對特定使用者來開放 API 存取許可權，但這邊方便使用直接綁在 cluster-admin cluster role。
完成後，就可以通過瀏覽器存取 Dashboard。
在 1.7 版本以後的 Dashboard 將不再提供所有許可權，因此需要建立一個 service account 來繫結 cluster-admin role：
$ kubectl -n kube-system create sa dashboard
$ kubectl create clusterrolebinding dashboard --clusterrole cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard
$ SECRET=$(kubectl -n kube-system get sa dashboard -o yaml | awk '/dashboard-token/ {print $3}')
$ kubectl -n kube-system describe secrets ${SECRET} | awk '/token:/{print $2}'
eyJhbGciOiJSUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJrdWJlcm5ldGVzL3NlcnZpY2VhY2NvdW50Iiwia3ViZXJuZXRlcy5pby9zZXJ2aWNlYWNjb3VudC9uYW1lc3BhY2UiOiJrdWJlLXN5c3RlbSIsImt1YmVybmV0ZXMuaW8vc2VydmljZWFjY291bnQvc2VjcmV0Lm5hbWUiOiJkYXNoYm9hcmQtdG9rZW4tdzVocmgiLCJrdWJlcm5ldGVzLmlvL3NlcnZpY2VhY2NvdW50L3NlcnZpY2UtYWNjb3VudC5uYW1lIjoiZGFzaGJvYXJkIiwia3ViZXJuZXRlcy5pby9zZXJ2aWNlYWNjb3VudC9zZXJ2aWNlLWFjY291bnQudWlkIjoiYWJmMTFjYzMtZjRlYi0xMWU3LTgzYWUtMDgwMDI3NjdkOWI5Iiwic3ViIjoic3lzdGVtOnNlcnZpY2VhY2NvdW50Omt1YmUtc3lzdGVtOmRhc2hib2FyZCJ9.Xuyq34ci7Mk8bI97o4IldDyKySOOqRXRsxVWIJkPNiVUxKT4wpQZtikNJe2mfUBBD-JvoXTzwqyeSSTsAy2CiKQhekW8QgPLYelkBPBibySjBhJpiCD38J1u7yru4P0Pww2ZQJDjIxY4vqT46ywBklReGVqY3ogtUQg-eXueBmz-o7lJYMjw8L14692OJuhBjzTRSaKW8U2MPluBVnD7M2SOekDff7KpSxgOwXHsLVQoMrVNbspUCvtIiEI1EiXkyCNRGwfnd2my3uzUABIHFhm0_RZSmGwExPbxflr8Fc6bxmuz-_jSdOtUidYkFIzvEWw2vRovPgs3MXTv59RwUw
複製token，然後貼到 Kubernetes dashboard。注意這邊一般來說要針對不同 User 開啟特定存取許可權。
Heapster
Heapster 是 Kubernetes 社群維護的容器叢集監控與效能分析工具。Heapster 會從 Kubernetes apiserver 取得所有 Node 資訊，然後再通過這些 Node 來取得 kubelet 上的資料，最後再將所有收集到資料送到 Heapster 的後臺儲存 InfluxDB，最後利用 Grafana 來抓取 InfluxDB 的資料源來進行視覺化。
在k8s-m1通過 kubectl 來建立 kubernetes monitor 即可：
$ kubectl apply -f "https://kairen.github.io/files/manual-v1.10/addon/kube-monitor.yml.conf" $ kubectl -n kube-system get po,svc NAME READY STATUS RESTARTS AGE... po/heapster-74fb5c8cdc-62xzc 4/4 Running 0 7m po/influxdb-grafana-55bd7df44-nw4nc 2/2 Running 0 7m NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE... svc/heapster ClusterIP 10.100.242.225 <none> 80/TCP 7m svc/monitoring-grafana ClusterIP 10.101.106.180 <none> 80/TCP 7m svc/monitoring-influxdb ClusterIP 10.109.245.142 <none> 8083/TCP,8086/TCP 7m···
Ingress Controller
Ingress是利用 Nginx 或 HAProxy 等負載平衡器來曝露叢集內服務的元件，Ingress 主要通過設定 Ingress 規格來定義 Domain Name 對映 Kubernetes 內部 Service，這種方式可以避免掉使用過多的 NodePort 問題。
在k8s-m1通過 kubectl 來建立 Ingress Controller 即可：
$ kubectl create ns ingress-nginx $ kubectl apply -f "https://kairen.github.io/files/manual-v1.10/addon/ingress-controller.yml.conf" $ kubectl -n ingress-nginx get po NAME READY STATUS RESTARTS AGEdefault-http-backend-5c6d95c48-rzxfb 1/1 Running 0 7m nginx-ingress-controller-699cdf846-982n4 1/1 Running 0 7m
這裡也可以選擇 Traefik 的 Ingress Controller。
測試 Ingress 功能
這邊先建立一個 Nginx HTTP server Deployment 與 Service：
$ kubectl run nginx-dp --image nginx --port 80 $ kubectl expose deploy nginx-dp --port 80 $ kubectl get po,svc $ cat <<EOF | kubectl create -f - apiVersion: extensions/v1beta1 kind: Ingress metadata: name: test-nginx-ingress annotations: ingress.kubernetes.io/rewrite-target: / spec: rules: - host: test.nginx.com http: paths: - path: / backend: serviceName: nginx-dp servicePort: 80 EOF
通過 curl 來進行測試：
$ curl 192.16.35.10 -H 'Host: test.nginx.com'<!DOCTYPE html><html><head><title>Welcome to nginx!</title>...
# 測試其他 domain name 是否會回傳 404
$ curl 192.16.35.10 -H 'Host: test.nginx.com1'default backend - 404
Helm Tiller Server
Helm 是 Kubernetes Chart 的管理工具，Kubernetes Chart 是一套預先組態的 Kubernetes 資源套件。其中Tiller Server主要負責接收來至 Client 的指令，並通過 kube-apiserver 與 Kubernetes 叢集做溝通，根據 Chart 定義的內容，來產生與管理各種對應 API 物件的 Kubernetes 部署文件(又稱為 Release)。
首先在k8s-m1安裝 Helm tool：
$ wget -qO- https://kubernetes-helm.storage.googleapis.com/helm-v2.8.1-linux-amd64.tar.gz | tar -zx $ sudo mv linux-amd64/helm /usr/local/bin/
另外在所有node節點安裝 socat：
$ sudo apt-get install -y socat
接著初始化 Helm(這邊會安裝 Tiller Server)：
$ kubectl -n kube-system create sa tiller
$ kubectl create clusterrolebinding tiller --clusterrole cluster-admin --serviceaccount=kube-system:tiller
$ helm init --service-account tiller...Tiller (the Helm server-side component) has been installed into your Kubernetes Cluster.Happy Helming!
$ kubectl -n kube-system get po -l app=helm
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
tiller-deploy-5f789bd9f7-tzss6 1/1 Running 0 29s
$ helm versionClient: &version.Version{SemVer:"v2.8.1", GitCommit:"6af75a8fd72e2aa18a2b278cfe5c7a1c5feca7f2", GitTreeState:"clean"}Server: &version.Version{SemVer:"v2.8.1", GitCommit:"6af75a8fd72e2aa18a2b278cfe5c7a1c5feca7f2", GitTreeState:"clean"}
測試 Helm 功能
這邊部署簡單 Jenkins 來進行功能測試：
$ helm install --name demo --set Persistence.Enabled=false stable/jenkins $ kubectl get po,svc -l app=demo-jenkins NAME READY STATUS RESTARTS AGE demo-jenkins-7bf4bfcff-q74nt 1/1 Running 0 2m NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE demo-jenkins LoadBalancer 10.103.15.129 <pending> 8080:31161/TCP 2m demo-jenkins-agent ClusterIP 10.103.160.126 <none> 50000/TCP 2m
# 取得 admin 賬號的密碼
$ printf $(kubectl get secret --namespace default demo-jenkins -o jsonpath="{.data.jenkins-admin-password}" | base64 --decode);echo
r6y9FMuF2u
完成後，就可以通過瀏覽器存取 Jenkins Web。
測試完成後，即可刪除：
$ helm ls NAME REVISION UPDATED STATUS CHART NAMESPACE demo 1 Tue Apr 10 07:29:51 2018 DEPLOYED jenkins-0.14.4 default $ helm delete demo --purge release "demo" deleted
測試叢集
SSH 進入k8s-m1節點，然後關閉該節點：
$ sudo poweroff
接著進入到k8s-m2節點，通過 kubectl 來檢查叢集是否能夠正常執行：
# 先檢查 etcd 狀態，可以發現 etcd-0 因為關機而中斷
$ 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 Unhealthy Get https://192.16.35.11:2379/health: net/http: request canceled while waiting for connection (Client.Timeout exceeded while awaiting headers)
# 測試是否可以建立 Pod
$ kubectl run nginx --image nginx --restart=Never --port 80
$ kubectl get po
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
nginx 1/1 Running 0 22s