【k8s集群应用】Kubernetes部署安装-二进制部署实例

Kubernetes 部署方式

常见的K8S安装部署方式

1. Minikube
   • 用途：用于本地快速运行一个单节点微型K8S，适合学习、预览K8S特性。
   • 部署地址：https://kubernetes.io/docs/setup/minikube
2. Kubeadm
   • 用途：提供kubeadm init和kubeadm join命令，用于快速部署K8S集群，相对简单。
   • 文档地址：https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/
3. 二进制安装部署
   • 用途：生产首选，从官方下载发行版的二进制包，手动部署每个组件和自签TLS证书，组成K8S集群。
   • 下载地址：https://github.com/kubernetes/kubernetes/releases
   • 备注：虽然手动部署较麻烦，但期间可以学习很多工作原理，也利于后期维护。

总结：

• Minikube：适合本地学习和预览K8S特性。
• Kubeadm：部署简单，适合快速搭建K8S集群，但管理难度较大，故障恢复速度较慢。
• 二进制部署：部署复杂，但管理方便，集群伸展性能好，稳定性高，适合生产环境。

Kubeadm与二进制部署的区别

1. 二进制部署
   • 部署难度：难
   • 管理方便性：方便
   • 集群伸展性能：好
   • 稳定性：集群规模到达一定规模（几百个节点、上万个Pod）时，二进制部署的稳定性高于kubeadm。
   • 故障恢复：宿主机起来后，进程也会自动起来，恢复速度快。
2. Kubeadm部署
   • 部署难度：简单
   • 管理方便性：难
   • 部署方式：以容器管理容器的方式部署组件及服务。
   • 故障恢复：恢复速度比二进制慢，因为需要先启动宿主机，再启动进程，最后启动容器，集群才能恢复。

Kubernetes部署安装

环境配置

节点名称	IP地址	托管服务/组件
k8s集群master01	20.0.0.10	kube-apiserver, kube-controller-manager, kube-scheduler, etcd
k8s集群master02	20.0.0.66	（备用master）
k8s集群node01	20.0.0.58	kubelet, kube-proxy, docker, etcd
k8s集群node02	20.0.0.59	kubelet, kube-proxy, docker, etcd
etcd集群节点1	20.0.0.10	etcd
etcd集群节点2	20.0.0.58	etcd
etcd集群节点3	20.0.0.59	etcd

Kubernetes集群初始化配置（实验环境）

一、操作系统初始化配置

1. 关闭防火墙

   • 停止并禁用firewalld服务。
   • 清除所有iptables规则。

   systemctl stop firewalld
   systemctl disable firewalld
   iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X
   

2. 关闭SELinux

   • 临时关闭SELinux。
   • 永久修改/etc/selinux/config文件，将SELinux设置为disabled。

   setenforce 0
   sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
   

3. 关闭Swap

   • 临时关闭Swap。
   • 永久禁用Swap，修改/etc/fstab文件，注释掉Swap相关行。

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

4. 设置主机名

   • 根据规划，使用hostnamectl命令设置各节点的主机名。

   hostnamectl set-hostname [主机名]
   

5. 添加Hosts

   • 在master节点上，编辑/etc/hosts文件，添加集群内其他节点的IP和主机名映射。

   cat >> /etc/hosts << EOF
   20.0.0.10 master01
   20.0.0.58 node01
   20.0.0.59 node02
   EOF
   

6. 调整内核参数

   • 创建/etc/sysctl.d/k8s.conf文件，添加必要的内核参数配置。
   • 应用配置。

   cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
   net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
   net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
   net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
   net.ipv4.ip_forward=1
   EOF
   sysctl --system
   

7. 时间同步

   • 安装ntpdate工具。
   • 使用ntpdate同步时间。

   yum install ntpdate -y
   ntpdate time.windows.com
   

二、部署Docker引擎

1. 安装依赖

   • 在所有node节点上，安装yum-utils、device-mapper-persistent-data和lvm2。

   yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
   

2. 添加Docker仓库

   • 使用yum-config-manager添加Docker的官方仓库。

   yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
   

3. 安装Docker

   • 安装Docker CE、Docker CE CLI和containerd.io。

   yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io
   

4. 配置Docker

   • 创建/etc/docker目录。
   • 在/etc/docker/daemon.json文件中添加Docker的配置，包括镜像加速器、Cgroup Driver等。

   mkdir /etc/docker
   cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
   {
     "registry-mirrors": ["https://6ijb8ubo.mirror.aliyuncs.com", "https://docker.m.daocloud.io", "https://docker.1panel.live"],
     "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
     "log-driver": "json-file",
     "log-opts": {
       "max-size": "1g", "max-file": "3"
     }
   }
   EOF
   

5. 启动并启用Docker服务

   • 启动Docker服务。
   • 设置Docker服务开机自启。

   systemctl start docker.service
   systemctl enable docker.service
   

6. 验证Docker配置

   • 使用docker info命令检查Cgroup Driver是否配置正确。

   docker info | grep "Cgroup Driver"
   Cgroup Driver: systemd
   

------------------------------ 部署 etcd 集群 ------------------------------
etcd是一个分布式键值存储系统，用于在分布式系统中保存配置信息、元数据以及关键的共享状态。它是一个开源项目，最初由CoreOS开发并维护，现在由CNCF托管。etcd的设计目标是提供可靠的分布式存储，以支持分布式系统的一致性和高可用性。

关键特性：

• 分布式存储：etcd的数据存储是分布式的，可以跨多个节点进行分布，确保高可用性和可扩展性。
• 强致性：etcd提供强一致性的保证，确保在集群中的所有节点都能看到相同的数据视图。
• 轻量级：etcd采用轻量级的Raft一致性算法，以确保集群中的节点之间达成一致，同时保持相对较低的性能开销。
• API支持：etcd提供简单而强大的HTTP+JSON API，使得开发人员可以轻松地与其进行交互，并集成到各种应用和工具中。
• Watch机制：etcd支持Watch机制，允许客户端监视特定键的变化，并在数据发生变更时得到通知。
• 安全性：etcd支持SSL/TLS加密，以保障数据在传输过程中的安全性，并提供基于角色的访问控制。

应用场景：

• 配置管理： etcd常用于存储应用程序和系统的配置信息，允许动态地更新配置而无需重启应用。
• 服务发现： etcd可以用作服务发现的后端存储，帮助服务在动态环境中找到彼此。
• 分布式锁： 通过etcd的分布式锁机制，可以实现分布式系统中的协同工作和资源同步。
• 集群协调： etcd在构建分布式系统中，作为集群协调的关键组件，确保系统的一致性和稳定性。

总体而言，etcd在云原生应用和分布式系统中发挥着重要作用，提供了可靠的分布式存储和协调服务，为应用程序提供一致性、可靠性和高可用性的基础设施支持。

etcd 目前默认使用2379端口提供HTTP API服务， 2380端口和peer通信(这两个端口已经被IANA(互联网数字分配机构)官方预留给etcd)。 即etcd默认使用2379端口对外为客户端提供通讯，使用端口2380来进行服务器间内部通讯。
etcd 在生产环境中一般推荐集群方式部署。由于etcd 的leader选举机制，要求至少为3台或以上的奇数台。

---------- 准备签发证书环境 ----------
CFSSL 是 CloudFlare 公司开源的