Kubernetes动手系列:手把手教你10分钟快速部署集群

原创
10/30 13:24
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Kubernetes 动手系列想通过一系列动手的 demo ,来帮助读者快速的理解上手 Kubernetes 一些运行机制。会包括如下内容:

  • 手动部署

  • 开发一个 operator

  • 开发 webhook

  • 开发 chart 包

  • 开发 scheduler

  • 开发 stroagecalss

  • 开发 cloud provider

  • virtual kubelet

本文要求读者对 Kubernetes 的架构和使用有基本的了解。

本文通过手工简单部署一个 K8S 集群来了解 K8S 整体的架构,以及内部组件的关系。

本文介绍的部署过程主要是为了让读者能够理解 K8S 的运行原理,为了简化流程,这里不涉及高可用、高性能等解决方案。

安装说明:

  • 本文仅仅是在两个节点上部署所有的组件,如图所示包括 MASTER 和 NODE

  • 所有的组件都安装在 /opt/{component} 的根目录下,包括二进制文件和配置文件

  • 另外组件进程由 systemd 来管理,其配置文件在 /etc/systemd/system/{component}.service

本文所有的安装代码已经放在 https://github.com/bilc/kubernetes-deploy,供大家参考。

1 前期准备


配置环境变量文件 environment,如下,只修改 MASTER_IP 和 NODE_IP 即可。

export MASTER_IP=10.1.0.86export NODE_IP=10.1.0.87
#serviceexport SERVICE_CIDR="10.254.0.0/16"            #service使用的虚拟IPexport CLUSTER_KUBERNETES_SVC_IP="10.254.0.1"  #apiserver的service,会被pod访问export NODE_PORT_RANGE="30000-32767"           #nodeport类型的service分配的端口
#for coredns & kubeletexport CLUSTER_DNS_DOMAIN="cluster.local"      #域名后缀export CLUSTER_DNS_SVC_IP="10.254.0.2"         #dnsserver地址
#podexport CLUSTER_CIDR="172.30.0.0/16"            #pod网络分配的地址段

主要需要配置免密登录和下载二进制文件,这里的 download.sh 下载的文件可能需要翻墙解决。

ssh-keygen        #生成免密登录的公私钥. envrionment./ssh-nopwd.sh    #设置免密登录cd cert./download.sh    #这里需要自行翻墙解决./install.sh     #在目标机上创建目录和上传文件cd -

2 证书生成


首先介绍一下证书文件类型:

  • ca.pem, ca-key.pem:证书颁发机构自己的证书和私钥

  • *.pem, *-key.pem:该模块的证书和私钥

  • *.kubeconfig:访问 K8S 的配置文件,内部包括集群的 apiserver、ca、自己的证书和私钥,作用等同配置单独公私钥等参数。

在签发证书时,注意作为被访问节点时,需要将自己被访问所有入口 IP 和域名都放到证书 hosts 字段。

命令 参数作用 参数 说明
kube-apiserver 访问etcd

--etcd-cafile=${DIR}/ca.pem \\
--etcd-certfile=${DIR}/kubernetes.pem \\
--etcd-keyfile=${DIR}/kubernetes-key.pem \\

 
访问kubelet

--kubelet-certificate-authority=${DIR}/ca.pem \\
--kubelet-client-certificate=${DIR}/kubernetes.pem \\
--kubelet-client-key=${DIR}/kubernetes-key.pem \\

apiserver 对 kubelet 的依赖主要是需要 proxy 一些命令

例如 kubectl exec

被其他组件访问

--client-ca-file=${DIR}/ca.pem \\
--tls-cert-file=${DIR}/kubernetes.pem \\
--tls-private-key-file=${DIR}/kubernetes-key.pem \\

 
secret资源的加密  --service-account-key-file=${DIR}/service-account.pem 需要与kube-contrller manager 配合使用
kube-controller-manager secret资源的加密

--service-account-private-key-file=

/opt/kube-controller-manager/service-account-key.pem \\

 
访问kube-apiserver --kubeconfig=/opt/kube-controller-manager/kube-controller-manager.kubeconfig \\  
为pod内访问集群签发证书

--cluster-signing-cert-file=/opt/kube-controller-manager/ca.pem \\

--cluster-signing-key-file=/opt/kube-controller-manager/ca-key.pem \\

 
kube-scheduler 访问kube-apiserver kubeconfig: "/opt/kube-scheduler/kube-scheduler.kubeconfig"  
kubelet 访问kube-apiserver --kubeconfig=/opt/kubelet/${NODE_IP}.kubeconfig \\  
被kube-apiserver访问

tlsCertFile: "/opt/kubelet/${NODE_IP}.pem"
tlsPrivateKeyFile: "/opt/kubelet/${NODE_IP}-key.pem"

clientCAFile: "/opt/kubelet/ca.pem"

 
etcd 被客户端访问

--trusted-ca-file=/opt/etcd/ca.pem \\
--cert-file=/opt/etcd/etcd.pem \\
--key-file=/opt/etcd/etcd-key.pem \\

 
访问peer和被peer访问 --peer-trusted-ca-file=/opt/etcd/ca.pem \\
--peer-cert-file=/opt/etcd/etcd.pem \\
--peer-key-file=/opt/etcd/etcd-key.pem \\
 

生成证书的示例如下:

所有执行命令执行如下:

. environmentcd cert. ./install.shcd -

3 部署ETCD


生产环境的 etcd 需要部署三节点或者五节点,这里为了节省资源和方便部署,只部署单节点即可。

4 部署MASTER


 这里不一一列举所有参数意义,如果需要可以参考官网,几个重点参数如下:

部署 kube-apiserver 主要的参数除了一些证书配置,还包括:

--service-cluster-ip-range=${SERVICE_CIDR} \\ service 分配 IP 的范围
--service-node-port-range=${NODE_PORT_RANGE} \\ Nodeport 分配端口

kube-controller-manager 的重点参数:

--allocate-node-cidrs=true \\ 为 node 上的 pod 分配 IP 段
--cluster-cidr=${CLUSTER_CIDR} \\ pod 总的 IP 段

--service-cluster-ip-range=${SERVICE_CIDR} \\ service 的 IP 范围

kube-scheduler 会主动连接 apiserver 并 watch 相关事件

. environmentcd master./kube-apiserver.sh./kube-controller-manager.sh./kube-scheduler.shcd -

5 部署NODE


node 上主要包括 kubelet ,kube-proxy 和容器服务。

其中容器服务相关的标准有 CRI 和 OCI :

  • CRI ( Container Runtime Interface ) 是 Kubernetes 定义的一组 gRPC 服务。Kubelet 作为客户端,基于gRPC 框架,通过 Socket 和容器运行时通信。它包括两类服务:镜像服务(ImageService)和运行时服务 ( RuntimeService ) ,一些实现包括:containerd,cri-o。

  • OCI ( Open Container Initiative ) 定义了创建容器的格式和运行时的开源行业标准,包括镜像规范 ( Image-Specification ) 和运行时规范 ( RuntimeSpecification ) ,一些实现包括:runc,kata。

如下图所示,本文使用下图中的第二种方式:

. environmentcd node. ./containerd.sh. ./kubelet.sh. ./kube-proxy.shcd -

6 部署 Flannel 和 CoreDNS


接下来部署 Kubernetes 的网络相关的插件,Flannel 和 CoreDNS。

CoreDNS 是 Kubernetes 域名服务器的一种实现方案,通过与 API Server 同步 service 和 pod 数据,来做 DNS 解析。运行示意如下:

Flannel 是为 Kubernetes 提供的 overlay 网络方案,会在每一个宿主机上运行名为 flanneId 代理,其负责为宿主机预先分配一个子网,并为 Pod 分配 IP 地址。Flannel 使用 Kubernetes 或 etcd 来存储网络配置、分配的子网和主机公共IP等信息。数据包则通过 VXLAN 、UDP 或 host-gw 这些类型的后端机制进行转发。如下图所示:

. environmentcd flannel./flannel.shcd -cd coredns./coredns.shcd -

7 验证集群


​​​​​​​​​​​​​​

kubectl apply ./pod.yamlkubectl get pods

本文以 Kubernetes 1.18 版本为例,简单的进行了部署,主要是为了读者能够从中理解 Kubernetes 的组件关系。在部署中,一般出现的问题是证书和权限导致的,不同的版本要求不同,在部署中需要注意。

了解更多微服务、云原生技术的相关信息,请关注我们的微信公众号【云原生计算】

 

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