Kubernetes(2) 搭建Kubernetes集群

0. 回顾Kubernetes架构

kubeadm使用简介

• apt-get install kubeadm（ 宿主机上安装kubeadm，kubelet，kubectl）
• Kubeadm init
  • 做一些列的检查工作，确认是否可以部署k8s，被称为Preflight checks

• 生成k8s对外提供服务所需的各种证书和对应的目录，注意，我们可以选择不让kubeadm生成这些证书，而是拷贝现有证书到/etc/kubernetes/pki/目录下
  • 为其他组件生成访问kube-apiserver所需的配置文件，存储路径是/etc/kubernets/xxx.conf
  • 为master组件，kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler，生成pod配置文件（yaml文件），被保存在/etc/kubernetes/mainfests下
  • 在4中节点上的kubelet启动后，通过static pod的方式加载4中目录下的pod yaml文件，并启动kube-apiserver这些master组件
  • kubeadm会生成一个etcd的pod yaml文件，同样通过static pod的方式启动etcd，所以master组件的pod yaml文件如下
    $ ls /etc/kubernetes/manifests/
    etcd.yaml kube-apiserver.yaml kube-controller-manager.yaml kube-scheduler.yaml
  • 检查Locallhost:6443/healthz 这个健康检查url，等待master组件完全运行起来
  • 为集群生成bootstrap token，为之后kubeadm join命令做验证
  • 将master节点的重要信息，通过configmap的方式保存在etcd中，共后续安装Node节点使用
  • 安装默认插件，k8s默认安装kube-proxy和dns，提供集群发现和dns功能。

• Kubeadm join
  • 新的worker节点上kubeadm发起一次“不安全的”请求道kube-apiserver获取etcd中存储的cluster-info中的地址，端口，证书，bootstrap token扮演了安全验证的角色
  • 通过证书建立起worker节点和master节点的 关系

1. 在所有节点上安装Docker和kubeadm

$ curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | apt-key add -
$ cat <<EOF > /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
deb http://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main
EOF
$ apt-get update
$ apt-get install -y docker.io kubeadm

通过这个步骤，kubeadm、kubelet、kubectl、kubernetes-cni这几个二进制文件都会被自动安装好。

2. 部署Kubernetes Master

2.1 编写kubeadm.yaml配置文件

示例如下：

apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1alpha1
kind: MasterConfiguration
controllerManagerExtraArgs:
  horizontal-pod-autoscaler-use-rest-clients: "true"
  horizontal-pod-autoscaler-sync-period: "10s"
  node-monitor-grace-period: "10s"
apiServerExtraArgs:
  runtime-config: "api/all=true"
kubernetesVersion: "stable-1.11"

执行kubeadm init --config kubeadm.yaml, 稍等一会儿，部署完成后，kubeadm会生成一条指令，如下

kubeadm join 10.168.0.2:6443 --token 00bwbx.uvnaa2ewjflwu1ry --discovery-token-ca-cert-hash sha256:00eb62a2a6020f94132e3fe1ab721349bbcd3e9b94da9654cfe15f2985ebd711

记录下来上面这条指令，这是用来给这个master节点添加更多工作节点（worker）的命令。

通过kubectl describe node master和kubectl get pods -n kube-system查看到的是因为网络相关的配置没有进行导致nodenotready

2.2 安全文件配置

此外，Kubernetes默认需要加密方式访问。所以，需要把刚刚部署生成的Kubernetes集群的安全配置文件，保存到当前用户的.kube目录下，kubectl默认会使用这个目录下信息授权访问Kubernetes集群。

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

2.3 检查节点状态

• kubectl describe node master

$ kubectl describe node master

...
Conditions:
...

Ready   False ... KubeletNotReady  runtime network not ready: NetworkReady=false reason:NetworkPluginNotReady message:docker: network plugin is not ready: cni config uninitialized

• kubectl get pods -n kube-system

$ kubectl get pods -n kube-system

NAME               READY   STATUS   RESTARTS  AGE
coredns-78fcdf6894-j9s52     0/1    Pending  0     1h
coredns-78fcdf6894-jm4wf     0/1    Pending  0     1h
etcd-master           1/1    Running  0     2s
kube-apiserver-master      1/1    Running  0     1s
kube-controller-manager-master  0/1    Pending  0     1s
kube-proxy-xbd47         1/1    NodeLost  0     1h
kube-scheduler-master      1/1    Running  0     1s

可以看出，是CoreDNS、kube-controller-manager等依赖网络的Pod都处于Pending状态，即调度失败。

3. 部署容器网络插件

部署网络插件，以Weave为例，

$ kubectl apply -f https://git.io/weave-kube-1.6

部署完成后，重新kubectl get pods -n kube-system检查Pod的状态，全部都启动成功，保持running状态。
目前，Kubernetes支持容器网络插件，使用的是CNI的通用接口，也是当前容器网络的实施标准，市面上Flannel、Calico、Canal、Romana等一键部署项目都是通过CNI接口Kubernetes。

至此，Master节点部署完成，如果只需要一个Kubernetes，现在就可以使用了，但是默认情况下，Kubernetes的Master节点是不能运行用户Pod的，所以还需要额外做一个小操作，最后介绍。

4. 部署Kubernetes Worker节点

master节点和worker节点几乎是相同的，都运行着一个kubulet的组件。唯一的区别是Master节点会额外在kubeadm init过程中自动运行kube-apiserver, kube-scheduler, kube-controller-manager。
分两步执行部署：

• 在所有节点上执行第一小节“安装kubeadm和Docker”
• 执行部署Master节点是生成的kubeadm join指令

$ kubeadm join 10.168.0.2:6443 --token 00bwbx.uvnaa2ewjflwu1ry --discovery-token-ca-cert-hash sha256:00eb62a2a6020f94132e3fe1ab721349bbcd3e9b94da9654cfe15f2985ebd711

5. 通过Taint/Toleration调整Master执行Pod的策略

[规定]默认情况下Master节点是不运行Pod。
[实现方式]Taint/Toleration机制
Taint（污点）：通过命令给node节点加上Taint之后，所有的Pod就不能再在这个node上运行了。—Pod有洁癖
Toleration（容忍）：个别Pod可以特别声明自己可以容忍这个污点，那么就可以在对应打了污点的节点上运行。
[Taint使用方法]

$ kubectl taint nodes node1 foo=bar:NoSchedule

这样在node1上上城了一个键值对格式的Taint，其中里面的NoSchedule字段，意味着这个污点只会在调度新的Pod的时候产生作用，不会影响已经运行在Node1上的POD。
这么看来，给Node打上Taint的内容即foo=bar:NoSchedule部分还是有多种使用方法，这个还是要再研究下。
[Toleration使用方法]
在Pod对应的Yaml文件中加入字段：

apiVersion: v1
kind: Pod
...
spec:
  tolerations:
  - key: "foo"
    operator: "Equal"
    value: "bar"
    effect: "NoSchedule"

6. 部署Dashboard可视化插件

安装可视化插件并查看对应Pod详情

$ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/master/src/deploy/recommended/kubernetes-dashboard.yaml
$ kubectl get pods -n kube-system
kubernetes-dashboard-6948bdb78-f67xk   1/1       Running   0          1m

注意，dashboard是一个web service，1.7 版本之后dashboard项目部署完成后，只能通过Proxy在本地访问，需要用到Ingress。

7. 部署容器存储插件

容器持久化存储是解决容器的典型特征“无状态”的。
通过网络或者其他机制的远程数据卷，将其和容器中某个目录进行绑定挂载，进而使得在容器中创建的文件能够保存在远程存储服务器上、或以分布式的方式保存在多个节点上。
可用的，如Ceph，NFS,GlusterFS等，都可以为Kubernetes提供持久化存储能力。