【K8S 二进制部署】部署单Master Kurbernetes集群
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一、基本架构和系统初始化
二进制部署：源码包部署
1、集群架构：
K8S master01：20.0.0.61 kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler、etcd
K8S master02：20.0.0.62 kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler
node01：20.0.0.63 kubelet、kube-proxy、etcd
node02：20.0.0.64 kubelet、kube-proxy、etcd
负载均衡：nginx+keepalived：master：20.0.0.65
backup：20.0.0.66
etcd集群：
master01 20.0.0.61
node1 20.0.0.63
node2 20.0.0.642、操作系统初始化配置：
2.1、关闭防火墙和安全机制：
systemctl stop firewalld
setenforce 0
iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X
iptables -F：清除默认的 iptables 规则链（如 INPUT、FORWARD、OUTPUT）中的所有规则。
iptables -t nat -F：清除 "nat" 表中的所有规则，这通常包含用于网络地址转换（NAT）的规则。
iptables -t mangle -F：清除 "mangle" 表中的所有规则，这通常包含用于修改数据包头部的规则。
iptables -X：删除用户自定义的链。它将删除你可能在 iptables 中创建的任何自定义链。2.2、关闭swap
关闭交换分区，提升性能
swap交换分区，如果机器内存不够，就会使用swap交换分区，但是swap交换分区的性能较低，
k8s设计的时候为了提升性能，默认是不允许使用交换分区的。kubeadm初始化的时候会检测swap是否关闭，
如果没关闭就会初始化失败。如果不想关闭交换分区，
安装k8s的时候可以指定-ignore-preflight-errors=Swap来解决。
swapoff -a
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab2.3、根据规划设置主机名
hostnamectl set-hostname master01
hostnamectl set-hostname node01
hostnamectl set-hostname node022.4、三台主机全部互相映射
vim /etc/hosts
20.0.0.61 master01
20.0.0.63 node01
20.0.0.64 node02
2.5、调整内核参数
vim /etc/sysctl.d/k8s.conf
#开启网桥模式
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
#网桥的流量传给iptables的链，实现地址映射
#关闭ipv6的流量（可选项，看情况）
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
#根据工作中的实际情况，自定
net.ipv4.ip_forward=1
#开启转发功能
#加载配置：
sysctl --system
3、时间同步（所有节点时间必须同步）
yum install ntpdate -y
ntpdate ntp.aliyun.com二、部署 docker引擎
所有 node 节点部署docker引擎
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io
systemctl start docker.service
systemctl enable docker.service三、部署 etcd 集群
etcd是一个高可用-分布式键值存储数据库
采用raft算法保证节点的信息一致性。
etcd是基于go语言写的
etcd端口：
2379：API接口，对外为客户端提供通信
2380：内部服务的通信端口
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。
K8S内部通信依靠证书认证（秘钥认证）
1、准备签发证书环境
相关证书：
cfssl：证书签发的工具命令
cfssljson：将 cfssl 生成的证书（json格式）变为文件承载式证书
cfssl-certinfo：验证证书的信息
#查看证书的信息
cfssl-certinfo -cert <证书名称>在 master01 节点上操作
将三个证书文件，放到/opt下
mv cfssl cfssl-certinfo cfssljson /usr/local/bin/
chmod 777 /usr/local/bin/cfssl*
2、生成Etcd证书
mkdir /opt/k8s
cd /opt/k8s/上传 etcd-cert.sh 和 etcd.sh 到 /opt/k8s/ 目录中
chmod 777?etcd-cert.sh etcd.sh
脚本详解：
etcd配置文件创建:
etcd.sh：
在 /opt/etcd/cfg/etcd 路径下创建了一个配置文件，用于定义 etcd 节点的各种参数，
包括节点名称、数据目录、监听地址等。这个配置文件描述了etcd节点在集群中的角色和通信方式。
etcd服务管理文件创建:
在 /usr/lib/systemd/system/etcd.service 路径下创建了一个 systemd 服务管理文件。
这个文件定义了 etcd 服务的启动方式、环境变量以及其他配置，例如 TLS 证书的路径。
启动etcd服务:
使用 systemd 启动了 etcd 服务。systemd 是 Linux 系统的一个服务管理工具，它能够启动、停止和管理后台服务。
TLS证书配置:
etcd服务配置中包含了一些关于 TLS（传输层安全）证书的设置。
TLS用于在网络上安全地传输数据，这里的证书用于对集群内和客户端之间的通信进行加密和身份验证。
Flannel兼容性:
有一个注释指出当前版本的 flannel（一种网络解决方案）不支持 etcd v3 通信。
这表明该脚本可能用于配置 etcd v2 接口以便与 flannel 兼容。
总的来说，这个脚本用于设置一个安全的、分布式的 etcd 集群节点，
以便在集群中存储和管理键值对数据，通常用于分布式系统的配置和协调。
etcd-cert.sh：（要进去改一下IP地址）
CA配置文件 (ca-config.json):
配置了证书生成策略，定义了默认过期时间和一个名为 "www" 的配置模板，
该模板具有较长的过期时间和用途包括签名、密钥加密、服务器认证和客户端认证。
CA签名请求文件 (ca-csr.json):
用于生成根证书和私钥的签名请求文件。包括了Common Name（CN），密钥算法和一些组织信息。
生成根证书和私钥:
使用 cfssl 工具根据配置文件生成根证书 (ca.pem) 和私钥 (ca-key.pem)，同时生成签名请求文件 (ca.csr)。
服务器证书签名请求文件 (server-csr.json):
用于生成 etcd 服务器证书和私钥的签名请求文件。包括了Common Name（CN），主机地址列表，密钥算法和一些组织信息。
生成etcd服务器证书和私钥:
使用 cfssl 工具根据根证书对服务器签名请求文件进行签名，生成 etcd 服务器证书 (server.pem) 和私钥 (server-key.pem)。
创建用于生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥的目录
mkdir /opt/k8s/etcd-cert
mv etcd-cert.sh etcd-cert/
cd /opt/k8s/etcd-cert/
./etcd-cert.sh
#生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥
秘钥、证书：
ca-config.json：证书颁发机构（CA）的配置文件，定义了证书生成策略，包括默认过期时间和用途模板。
ca-csr.json：用于生成根证书和私钥的签名请求文件。包括Common Name（CN）和一些组织信息。
ca.pem：根证书文件，用于签发其他组件的证书。
ca.csr：根证书签发请求文件。
ca-key.pem：根证书私钥文件。
server-csr.json：用于生成 etcd 服务器证书和私钥的签名请求文件。包括Common Name（CN）、主机地址列表和一些组织信息。
server.pem：etcd 服务器证书文件，用于加密和认证 etcd 节点之间的通信。
server.csr：etcd 服务器证书签发请求文件。
server-key.pem：etcd 服务器证书私钥文件。
上传 etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s 目录中，启动etcd服务
cd /opt/k8s/
tar zxvf etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
ls etcd-v3.4.9-linux-amd64
文件详解：
Documentation（文档）:
包含文档文件的目录。你可以参考这些文件以获取有关如何使用和配置etcd的信息。
etcd:
主要的etcd二进制文件。这是etcd服务器的可执行文件，它是一个分布式键值存储。
etcdctl:
etcd命令行实用程序。这是与etcd集群进行交互的客户端。你可以使用此实用程序在etcd存储中获取、设置和管理键。
README文件:
包含有关etcd、etcdctl和使用指南的各种README文件。这些文件通常包含有关软件的重要信息。
要使用etcd，你可以运行etcd二进制文件以启动etcd服务器。此外，你可以使用etcdctl二进制文件从命令行与etcd集群进行交互。
创建用于存放 etcd 配置文件，命令文件，证书的目录
mkdir -p /opt/etcd/{cfg,bin,ssl}
cd /opt/k8s/etcd-v3.4.9-linux-amd64/
mv etcd etcdctl /opt/etcd/bin/
cp /opt/k8s/etcd-cert/*.pem /opt/etcd/ssl/
cd /opt/k8s/
./etcd.sh etcd01 20.0.0.61?etcd02=https://20.0.0.63:2380,etcd03=https://20.0.0.64:2380
#进入卡住状态等待其他节点加入，这里需要三台etcd服务同时启动，如果只启动其中一台后，服务会卡在那里，直到集群中所有etcd节点都已启动，可忽略这个情况
#可另外打开一个窗口查看etcd进程是否正常
ps -ef | grep etcd3、证书复制到node节点
把etcd相关证书文件、命令文件和服务管理文件全部拷贝到另外两个etcd集群节点
scp -r /opt/etcd/ root@20.0.0.63:/opt/
scp -r /opt/etcd/ root@20.0.0.64:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@20.0.0.63:/usr/lib/systemd/system/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@20.0.0.64:/usr/lib/systemd/system/在 node01 节点上操作（node2同样的操作）
vim /opt/etcd/cfg/etcd
#[Member]
ETCD_NAME="etcd02" #修改
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.233.93:2380" #修改
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.233.93:2379" #修改
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.233.93:2380" #修改
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.233.93:2379" #修改
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.233.91:2380,etcd02=https://192.168.233.93:2380,etcd03=https://192.168.233.94:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
依次启动etcd，谁先启动谁是主，先启动master（貌似主先启动不了）
4、启动etcd服务
systemctl start etcd
systemctl enable etcd
systemctl status etcd
5、检查etcd群集状态
ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints="https://20.0.0.61:2379,https://20.0.0.63:2379,https://20.0.0.64:2379" endpoint health --write-out=table
--cert-file：识别HTTPS端使用SSL证书文件
--key-file：使用此SSL密钥文件标识HTTPS客户端
--ca-file：使用此CA证书验证启用https的服务器的证书
--endpoints：集群中以逗号分隔的机器地址列表
cluster-health：检查etcd集群的运行状况
查看etcd集群成员列表
ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints="https://20.0.0.61:2379,https://20.0.0.63:2379,https://20.0.0.64:2379" --write-out=table member list
ID: 节点的唯一标识符。
STATUS: 节点的状态，此处为"started"，表示节点已启动。
NAME: 节点的名称，可能是 "etcd01"、"etcd02" 或 "etcd03"。
PEER ADDRS: 节点用于集群通信的对等地址（用于节点之间的通信）。
CLIENT ADDRS: 节点用于客户端通信的地址（用于 etcdctl 等工具与 etcd 通信）。
IS LEARNER: 标志指示节点是否是学习者，这里的值是 "false"，表示不是学习者。
在 etcd 中，"学习者"（Learner）是指一个节点不参与 Raft 协议的投票过程，仅仅用于复制集群中的数据，
而不对集群的一致性达成做出投票。
学习者节点通常用于扩展集群的读取性能，因为它们不参与 Raft 的写操作，只负责复制数据。
四、部署 Master 组件
1、二进制文件、token、证书
在 master01 节点上操作
#上传 master.zip 和 k8s-cert.sh 到 /opt/k8s 目录中，解压 master.zip 压缩包
cd /opt/k8s/
unzip master.zip
chmod 777?*.sh现将配置文件中的IP地址改了：
vim k8s-cert.sh
vim admin.sh
vim controller-manager.sh
vim scheduler.sh
创建kubernetes工作目录
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}生成CA证书、相关组件的证书和私钥--k8s-cert.sh
创建用于生成CA证书、相关组件的证书和私钥的目录
mkdir /opt/k8s/k8s-cert
mv /opt/k8s/k8s-cert.sh /opt/k8s/k8s-cert
cd /opt/k8s/k8s-cert/
./k8s-cert.sh
#生成CA证书、相关组件的证书和私钥k8s-cert.sh
这个脚本用于生成 Kubernetes 集群中各个组件所需的证书和私钥
复制CA证书、apiserver相关证书和私钥到 kubernetes工作目录的 ssl 子目录中
cp ca*pem apiserver*pem /opt/kubernetes/ssl/上传 kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s/ 目录中，解压 kubernetes 压缩包
cd /opt/k8s/
tar zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz复制master组件的关键命令文件到 kubernetes工作目录的 bin 子目录中
cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
cp kube-apiserver kubectl kube-controller-manager kube-scheduler /opt/kubernetes/bin/
ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/创建 bootstrap token 认证文件，apiserver 启动时会调用，然后就相当于在集群内创建了一个这个用户
接下来就可以用 RBAC 进行授权
cd /opt/k8s/
vim token.sh
#!/bin/bash
#获取随机数前16个字节内容，以十六进制格式输出，并删除其中空格
BOOTSTRAP_TOKEN=$(head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' ')
#生成 token.csv 文件，按照 Token序列号,用户名,UID,用户组 的格式生成
cat > /opt/kubernetes/cfg/token.csv <<EOF
${BOOTSTRAP_TOKEN},kubelet-bootstrap,10001,"system:kubelet-bootstrap"
EOF
chmod 777 token.sh
./token.sh
cat /opt/kubernetes/cfg/token.csv
二进制文件、token、证书都准备好后
2、开启 apiserver 服务
cd /opt/k8s/
./apiserver.sh 20.0.0.61?https://20.0.0.61:2379,https://20.0.0.63:2379,https://20.0.0.64:2379检查进程是否启动成功
ps aux | grep kube-apiserver
netstat -natp | grep 6443 ??#安全端口6443用于接收HTTPS请求，用于基于Token文件或客户端证书等认证
3、启动 scheduler 服务
cd /opt/k8s/
./scheduler.sh
ps aux | grep kube-scheduler
4、启动 controller-manager 服务
./controller-manager.sh
ps aux | grep kube-controller-manager
5、生成kubectl连接集群的kubeconfig文件
./admin.sh6、通过kubectl工具查看当前集群组件状态
kubectl get cs
查看版本信息
kubectl version
五、部署 Worker Node 组件
1、部署kubelet和proxy
在所有 node 节点上操作
#创建kubernetes工作目录
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}
#上传 node.zip 到 /opt 目录中，解压 node.zip 压缩包，获得kubelet.sh、proxy.sh
cd /opt/
unzip node.zip
chmod 777?kubelet.sh proxy.sh
在 master01 节点上操作
#把 kubelet、kube-proxy 拷贝到 node 节点
cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
scp kubelet kube-proxy root@20.0.0.63:/opt/kubernetes/bin/
scp kubelet kube-proxy root@20.0.0.64:/opt/kubernetes/bin/
#上传kubeconfig.sh文件到/opt/k8s/kubeconfig目录中，生成kubelet初次加入集群引导kubeconfig文件和kube-proxy.kubeconfig文件
#kubeconfig 文件包含集群参数（CA 证书、API Server 地址），
客户端参数（上面生成的证书和私钥），集群 context 上下文参数（集群名称、用户名）。
Kubenetes 组件（如 kubelet、kube-proxy）通过启动时指定不同的 kubeconfig 文件可以切换到不同的集群，
连接到 apiserver。
#上传kubeconfig.sh文件到/opt/k8s/kubeconfig目录中
mkdir /opt/k8s/kubeconfig
cd /opt/k8s/kubeconfig
chmod 777?kubeconfig.sh
./kubeconfig.sh 20.0.0.61?/opt/k8s/k8s-cert/把配置文件 bootstrap.kubeconfig、kube-proxy.kubeconfig 拷贝到 node 节点
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@20.0.0.63:/opt/kubernetes/cfg/
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@20.0.0.64:/opt/kubernetes/cfg/RBAC授权，使用户 kubelet-bootstrap 能够有权限发起 CSR 请求证书
kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap --clusterrole=system:node-bootstrapper --user=kubelet-bootstrap若执行失败，可先给kubectl绑定默认cluster-admin管理员集群角色，授权对整个集群的管理员权限
kubectl create clusterrolebinding cluster-system-anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous在 node01 节点上操作
#启动 kubelet 服务
cd /opt/
./kubelet.sh 20.0.0.63
./kubelet.sh 20.0.0.64
ps aux | grep kubelet
在 master01 节点上操作，通过 CSR 请求
#检查到 node01 节点的 kubelet 发起的 CSR 请求，Pending 表示等待集群给该节点签发证书
kubectl get csr
通过 CSR 请求
kubectl certificate approve node-csr-1C-Qomwben7_ekyyIMfuL6Of9UowclpR_qP4D1ln_K8
kubectl certificate approve node-csr-74T8yQ8QKj5y1KOm1GikQIPF9yXvQzWilKI2dM-4kjUApproved,Issued 表示已授权 CSR 请求并签发证书
kubectl get csr
查看节点，由于网络插件还没有部署，节点会没有准备就绪 NotReady
kubectl get node
在 node01 节点上操作
#加载 ip_vs 模块
for i in $(ls /usr/lib/modules/$(uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs|grep -o "^[^.]*");do echo $i; /sbin/modinfo -F filename $i >/dev/null 2>&1 && /sbin/modprobe $i;done启动proxy服务
cd /opt/
./proxy.sh 20.0.0.63
./proxy.sh 20.0.0.64
ps aux | grep kube-proxy后面的部署接下一篇博客......
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