K8S

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本文介绍K8s的基本概念、特点及架构，并详细记录了K8s集群的搭建过程，包括环境准备、依赖安装、内核参数调整、kubeadm部署等步骤。

k8s是资源管理器：为了给容器做集群化

使用的是apache的开源协议；是一个开源的分布式资源管理框架；

谷歌有一个组件叫做borg，是管理容器的资源管理器，当时只有谷歌自己可以用，后来用go语言采用corg设计思路创造出k8s

k8s特点：

轻量级（消耗资源少）；开源；弹性伸缩（控制节点的数量）；负载均衡（不需要自己搭负载调度器，采用ipvs框架）

服务分类：

有状态服务：DBMS ，本身要存放数据

无状态服务：LVS Apache  本身不需要存放数据

borg调度器架构：

borgmaster是专门负责请求的分发，整个架构的大脑，为了解决单节点故障有很多borgmaster，最好是奇数个，防止无法判断谁是主

borglet是工作节点，给容器提供计算的

浏览器，命令行，文件读取，进行调度集群管理

scheduler是调度器，所有的请求到这里会被分发至不同的节点去运行，它不和borglet交互，它会把数据写入至paxos（键值对数据库）paxos会存储数据，borglet会监听paxos，如果有自己的请求，它就会把请求取出去处理任务

K8s架构图：

Kubernetes将集群中的机器划分为一个Master节点和一群工作节点（Node）。其中，Master节点上运行着集群管理相关的一组进程etcd、API Server、Controller Manager、Scheduler，后三个组件构成了Kubernetes的总控中心，这些进程实现了整个集群的资源管理、Pod调度、弹性伸缩、安全控制、系统监控和纠错等管理功能，并且全都是自动完成。在每个Node上运行Kubelet、Proxy、Docker daemon三个组件，负责对本节点上的Pod的生命周期进行管理，以及实现服务代理的功能。

Master节点：

API Server所有服务访问统一入口，API Server对外暴露了API，提供web服务

controller Manager维持副本期望值数目，负责维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新

Scheduler负责资源的调度，按照预定的调度策略将Pod调度到相应的机器上

etcd是分布式键值对数据库，存储k8s集群所有持久化数据，可以说是存了整个集群的状态

Node节点：

Pod在k8s里最小的部署单位不是容器而是Pod，所以讲dockerfile需要转化成Pod对象，再交由k8s创建

Kubelet是直接跟容器引擎交互实现容器的生命周期管理，它和Master节点协作，实现Pod的创建、启动、监控、重启、等集群管理工作

kube-proxy负责写入规则值防火墙，实现服务的负载均衡和反向代理

docker负责用于运行容器（Pod）

fluentd有助于提供集群层面日志

网络：不同pod之间，同物理机：通过Docker0网桥进行数据交换；不同物理机：Flannel通过基于UDP数据报文进行二次封装的数据转换模式

同pod中的不同容器：lo

控制器：RS RC Deplyment Daemonset statufulset job cronjob

软路由设置：

k8s的安装：

kubeadm安装工具：mater节点给node节点分配请求任务，node里有多个pod，一个pod里有多个容器

  • 实验准备：

一个master节点，两个node节点，一个软路由

  • master节点

配置要两核四G

指定网关给ikuai，dns给ikuai，DNS1=192.168.66.29是因为ikuai也是DNS服务器

  • 两个Node节点

配置要一核三G

  • 初始化

修改主机名，为了让node节点显示信息更为详细；给三台主机的/etc/hosts文件设置DNS解析，让其互相解析

[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname k8s-master01
[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname k8s-node01
[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname k8s-node02
[root@localhost ~]# vim /etc/hosts
127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
192.168.66.11 k8s-master01 m1
192.168.66.12 k8s-node01 n1
192.168.66.13 k8s-node02 n2

安装依赖包：

yum install -y conntrack ntpdate ntp ipvsadm ipset  iptables curl sysstat libseccomp wget  vim net-tools git

设置防火墙为iptables并设置控规则：

systemctl  stop firewalld  &&  systemctl  disable firewalld
yum -y install iptables-services  &&  systemctl  start iptables  &&  systemctl  enable iptables  &&  iptables -F  &&  service iptables save

关闭交换分区：因为k8s调用的时候如果把swap内存当做真内存用的话，速度会很慢

swapoff -a && sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab

调整k8s的内核参数

cat > kubernetes.conf <<EOF
net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1
net.ipv4.ip_forward=1
net.ipv4.tcp_tw_recycle=0
vm.swappiness=0 # 禁止使用 swap 空间，只有当系统 OOM 时才允许使用它
vm.overcommit_memory=1 # 不检查物理内存是否够用
vm.panic_on_oom=0 # 开启 OOM	
fs.inotify.max_user_instances=8192
fs.inotify.max_user_watches=1048576
fs.file-max=52706963
fs.nr_open=52706963
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
net.netfilter.nf_conntrack_max=2310720
EOF
cp kubernetes.conf  /etc/sysctl.d/kubernetes.conf
sysctl -p /etc/sysctl.d/kubernetes.conf

调整系统时区

# 设置系统时区为 中国/上海
timedatectl set-timezone Asia/Shanghai
# 将当前的 UTC 时间写入硬件时钟
timedatectl set-local-rtc 0
# 重启依赖于系统时间的服务
systemctl restart rsyslog 
systemctl restart crond

关闭系统不需要的服务

systemctl stop postfix && systemctl disable postfix

设置rsyslogd和systemd journald

mkdir /var/log/journal # 持久化保存日志的目录
mkdir /etc/systemd/journald.conf.d
cat > /etc/systemd/journald.conf.d/99-prophet.conf <<EOF
[Journal]
# 持久化保存到磁盘
Storage=persistent

# 压缩历史日志
Compress=yes

SyncIntervalSec=5m
RateLimitInterval=30s
RateLimitBurst=1000

# 最大占用空间 10G
SystemMaxUse=10G

# 单日志文件最大 200M
SystemMaxFileSize=200M

# 日志保存时间 2 周
MaxRetentionSec=2week

# 不将日志转发到 syslog
ForwardToSyslog=no
EOF
systemctl restart systemd-journald

升级系统内核为4.44（查看内核版本）

#将内核4.4版本软件包拉到三台机器中进行安装
kernel-lt-4.4.222-1.el7.elrepo.x86_64.rpm
yun安装
cat /boot/grub2/grub.cfg | grep 4.4 #查看内核名称
#指定内核名字：
grub2-set-default 'CentOS Linux (4.4.222-1.el7.elrepo.x86_64) 7 (Core)'

 重启机器：reboot

kubeadm部署安装：

kube-proxy开启ipvs的对应模块

modprobe br_netfilter

cat > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules <<EOF
#!/bin/bash
modprobe -- ip_vs
modprobe -- ip_vs_rr
modprobe -- ip_vs_wrr
modprobe -- ip_vs_sh
modprobe -- nf_conntrack_ipv4
EOF

chmod 755 /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4

安装最新docker：

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

yum-config-manager \
  --add-repo \
  http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
 
yum install -y docker-ce

## 创建 /etc/docker 目录
mkdir /etc/docker

# 配置 daemon.
cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
{
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "log-driver": "json-file",
  "log-opts": {
    "max-size": "100m"
  },
  "insecure-registries": ["harbor.hongfu.com"]
}
EOF
mkdir -p /etc/systemd/system/docker.service.d

# 重启docker服务
systemctl daemon-reload && systemctl restart docker && systemctl enable docker

安装kubeadm

cat <<EOF > /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

yum -y  install  kubeadm-1.15.1 kubectl-1.15.1 kubelet-1.15.1
systemctl enable kubelet.service

将kubeadm镜像拉到master中

kubeadm-basic.images.tar.gz
tar -zxvf kubeadm-basic.images.tar.gz #解压软件包
vim 1.sh     #编写一个将kubadm里的东西一次放到/tmp/cache.txt
#!/bin/bash
cd /root/kubeadm-basic.images
ls /root/kubeadm-basic.images > /temp/cache.txt
for i in $( cat /tmp/cache.txt )
do
        docker load -i $i
done
rm -rf /temp/cache.txt
#执行脚本
./1.sh

初始化主节点：

kubeadm config print init-defaults > kubeadm-config.yaml
vim kubeadm-config.yaml
  advertiseAddress: 192.168.66.11
kubernetesVersion: v1.15.1
networking下添加
podSubnet: "10.244.0.0/16"
在尾部添加
---
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
kind: KubeProxyConfiguration
featureGates:
  SupportIPVSProxyMode: true
mode: ipvs

初始化

kubeadm init --config=kubeadm-config.yaml --experimental-upload-certs | tee kubeadm-init.log

mkdir -p $HOME/.kube

sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

添加工作节点

三个机器都执行，此条命令要在这条命令执行后cat /usr/local/kubernetes/init/kubeadm-init.log的最后一条才能看到
kubeadm join 192.168.66.11:6443 --token abcdef.0123456789abcdef     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:520b14db81a03717634f28e592d54de74356608252e752887d9e4ae736a29be5

再次查看

#查看集群名称、当前的节点，当前的版本kubectl get node
[root@k8s-master01 manifests]# kubectl get node
NAME           STATUS     ROLES    AGE   VERSION
k8s-master01   NotReady   master   16m   v1.15.1
k8s-node01     NotReady   <none>   29s   v1.15.1
k8s-node02     NotReady   <none>   54s   v1.15.1

将flannel.tar.gz拖到linux中解压

mkdir /usr/local/kubernetes/flannel
mv * /usr/local/kubernetes/flannel/
cd !$    
docker load -i flannel.tar
scp flannel.tar root@n1:/root/;docker load -i flannel.tar
scp flannel.tar root@n2:/root/;docker load -i flannel.tar

运行：

kubectl apply -f kube-flannel.yml
再次查看kubectl get node，都已经成为ready状态
#查看所有名称空间信息
[root@k8s-master01 flannel]# kubectl get pod --all-namespaces
NAMESPACE     NAME                                   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kube-system   coredns-5c98db65d4-282xj               1/1     Running   0          45m
kube-system   coredns-5c98db65d4-v9p52               1/1     Running   0          45m
kube-system   etcd-k8s-master01                      1/1     Running   0          44m
kube-system   kube-apiserver-k8s-master01            1/1     Running   0          44m
kube-system   kube-controller-manager-k8s-master01   1/1     Running   0          44m
kube-system   kube-flannel-ds-amd64-5n6wr            1/1     Running   0          92s
kube-system   kube-flannel-ds-amd64-dfqzn            1/1     Running   0          92s
kube-system   kube-flannel-ds-amd64-mv8fs            1/1     Running   0          92s
kube-system   kube-proxy-bvxtg                       1/1     Running   0          45m
kube-system   kube-proxy-h872k                       1/1     Running   0          29m
kube-system   kube-proxy-kj64m                       1/1     Running   0          29m
kube-system   kube-scheduler-k8s-master01            1/1     Running   0          44m

 

什么是pod：

  • 两种：自主式pod；控制器管理的pod

自主式pod：不被管理器管理的pod，如果gg了不会自己重启

控制管理器的pod：被管理器管理的pod，如果gg了会自动重启满足期望值

一个pod里有多个容器，pod里默认有一个pause容器，会随着pod启动而启动，容器公用pause的网络栈，存储卷；但是pod里的容器的进程的独立的

  • 控制器：RS Deployment Service

RS：如果有pod gg了就会有新的pod启动来满足期望值；虽然RS可以独立使用，但是还是用Deployment来管理RS，因为它支持滚动更新（滚动更新就是可以将老版本更新成新版本），Deployment并不支持pod的创建，更新的时候它负责创建新的RS，RS负责创建pos

同一组pod（被同一个RS管理的pos）才能被访问

  • 网络实现：

同一个pod内的多个容器之间互相访问：pod网络栈的lo网卡

各个pod之间的通讯：overlay network

pod与service之间的通讯：

overlay network是如何实现的：

 

 

 

 

 

 

 

kubectl：客户端控制工具    kubeadm：集群化管理工具   kubelet要设置为开机自启

systemctl enable kubelet

 

 

Suweika
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