Kubernetes集群部署关键知识总结

2022-11-28 21:48:26

　　Kubernetes集群部署需要安装的组件东西很多，过程复杂，对服务器环境要求很苛刻，最好是能连外网的环境下安装，有些组件还需要连google服务器下载，这一点一般很难满足，因此最好是能提前下载好准备的就尽量下载好。

Kubernetes集群部署要求

  • 服务器必须是Centos 7.2及以上
  • Kubernetes 采用1.12版本
  • Docker-ce v17.03.2
  • Etcd 3.2.9
  • Flanneld v0.7.0-amd64
  • TLS 认证通信（所有组件，如etcd、kubernetes master 和node）
  • RBAC 授权
  • kubedns、dashboard、heapster等插件
  • harbor，使用nfs后端存储

……

部署方式

  • Minikube 快速搭建单节点Kubenetes集群的工具，只能用作学习实践。
  • kubeadm是Kubernetes官方提供的用于快速安装Kubernetes集群的工具
  • 使用Rancher部署K8S集群，布署在Docker环境中，方便快捷。
  • Ansible脚本安装K8S集群

　　如果对Rancher吃不透的话还是推荐使用Ansible脚本安装K8S集群，Ansible脚本将安装的流程都封装到了脚本里，只需更改安装主机服务器地址和环境就能实现一键布署。

　　推荐使用github上的 kubeasz ，能简化很多流程。

kubeasz致力于提供快速部署高可用k8s集群的工具, 并且也努力成为k8s实践、使用的参考书；基于二进制方式部署和利用ansible-playbook实现自动化：即提供一键安装脚本, 也可以分步执行安装各个组件, 同时讲解每一步主要参数配置和注意事项。

集群特性：TLS双向认证、RBAC授权、多Master高可用、支持Network Policy、备份恢复

布署关键点

为了初次安装顺利，关闭防火墙。

确保各节点时区设置一致、时间同步。

无法访问公网情况下，请下载离线docker镜像完成集群安装。

从国内下载docker官方仓库镜像非常缓慢，所以对于k8s集群来说配置镜像加速非常重要，配置 /etc/docker/daemon.json，若访问不了外网就要配置局域网的镜像仓库地址。

docker要开启docker远程API 修改docker配置文件docker.service 在ExecStart这一行后面加上 -H tcp://0.0.0.0:2375 -H unix:///var/run/docker.sock

docker 从 1.13 版本开始，将iptables 的filter 表的FORWARD 链的默认策略设置为DROP，从而导致 ping 其它 Node 上的 Pod IP 失败，因此必须在 filter 表的FORWARD 链增加一条默认允许规则 iptables -I FORWARD -s 0.0.0.0/0 -j ACCEPT

后续calico网络、kube-proxy等将大量使用 iptables规则，要维护好服务器本身的iptables规则。

网络组件

　　Kubernetes中网络是最复杂的，虽然从架构图上看是很清楚的，但实际操作起来还是到处报错，涉及到防火墙，iptables规则，服务器间的网络，网络组件的配置、容器与容器间的访问，容器与服务器的互相访问等等。

　　推荐flannel ，这里参考其它博文着重介绍下：

　　Flannel的功能是让集群中的不同节点主机创建的Docker容器都具有全集群唯一的虚拟IP地址。
　　Flannel实质上是一种“覆盖网络(overlay network)”，也就是将TCP数据包装在另一种网络包里面进行路由转发和通信，Flannel的设计目的就是为集群中的所有节点重新规划IP地址的使用规则，从而使得不同节点上的容器能够获得“同属一个内网”且”不重复的”IP地址，并让属于不同节点上的容器能够直接通过内网IP通信。

　　默认的节点间数据通信方式是UDP转发，在Flannel的GitHub页面有如下的一张原理图：

Kubernetes集群部署关键知识总结

1. 数据从源容器中发出后，经由所在主机的docker0虚拟网卡转发到flannel0虚拟网卡，这是个P2P的虚拟网卡，flanneld服务监听在网卡的另外一端。 Flannel也是通过修改Node的路由表实现这个效果的。

2. 源主机的flanneld服务将原本的数据内容UDP封装后根据自己的路由表投递给目的节点的flanneld服务，数据到达以后被解包，然后直接进入目的节点的flannel0虚拟网卡，然后被转发到目的主机的docker0虚拟网卡，最后就像本机容器通信一样由docker0路由到达目标容器。

3. 使每个结点上的容器分配的地址不冲突。Flannel通过Etcd分配了每个节点可用的IP地址段后，再修改Docker的启动参数。“--bip=X.X.X.X/X”这个参数，它限制了所在节点容器获得的IP范围。

flannel 使用 vxlan 技术为各节点创建一个可以互通的 Pod 网络，使用的端口为 UDP 8472，需要开放该端口。

kube-apiserver的高可用

　　keepalived+haproxy配置多个后端真实kube-apiserver的endpoints，并启用存活监测后端kube-apiserver，保证kube-apiserver的高可用。

dashboard

　　dashboard 1.7 以后默认开启了自带的登陆验证机制，1.7 开始，dashboard 只允许通过 https 访问，如果使用 kube proxy 则必须监听 localhost 或 127.0.0.1，对于 NodePort 没有这个限制，但是仅建议在开发环境中使用。

　　对于不满足这些条件的登录访问，在登录成功后浏览器不跳转，始终停在登录界面。

参考： https://github.com/kubernetes/dashboard/wiki/Accessing-Dashboard---1.7.X-and-abovehttps://github.com/kubernetes/dashboard/issues/2540

  1. kubernetes-dashboard 服务暴露了 NodePort，可以使用 https://NodeIP:NodePort 地址访问 dashboard；
  2. 通过 kube-apiserver 访问 dashboard；
  3. 通过 kubectl proxy 访问 dashboard：

Kubernetes集群部署关键知识总结

Ingress

Ingress其实就是从kuberenets集群外部访问集群的一个入口，将外部的请求转发到集群内不同的Service 上，其实就相当于nginx、apache 等负载均衡代理服务器，再加上一个规则定义，路由信息的刷新需要靠Ingress controller来提供。

Ingress controller可以理解为一个监听器，通过不断地与kube-apiserver打交道，实时的感知后端service、pod 等的变化，当得到这些变化信息后，Ingress controller再结合Ingress的配置，更新反向代理负载均衡器，达到服务发现的作用。其实这点和服务发现工具consul的consul-template非常类似。

未配置ingress：
集群外部 -> NodePort -> K8S Service
配置了ingress:
集群外部 -> Ingress -> K8S Service
注意：ingress 本身也需要部署Ingress controller时暴露NodePort让外部访问；如果你集群支持，可以方便地使用LoadBalancer地址暴露ingress服务。

　　Traefik 提供了一个简单好用 Ingress controller，是一款开源的反向代理与负载均衡工具。它最大的优点是能够与常见的微服务系统直接整合，可以实现自动化动态配置。

Kubernetes集群部署关键知识总结

如果采用Rancher部署会有从k8s.gcr.io拉取镜像失败问题

新版本的Kubernetes在安装部署中，需要从k8s.grc.io仓库中拉取所需镜像文件，但由于国内网络防火墙问题导致无法正常拉取。

解决方案
docker.io仓库对google的容器做了镜像，可以通过下列命令下拉取相关镜像：
docker pull mirrorgooglecontainers/kube-apiserver:v1.12.0
docker pull mirrorgooglecontainers/kube-controller-manager:v1.12.0
docker pull mirrorgooglecontainers/kube-scheduler:v1.12.0
docker pull mirrorgooglecontainers/kube-proxy:v1.12.0
docker pull mirrorgooglecontainers/pause:3.1
docker pull mirrorgooglecontainers/etcd:3.2.24
docker pull coredns/coredns:1.2.2

版本信息需要根据实际情况进行相应的修改。通过docker tag命令来修改镜像的标签：
docker tag docker.io/mirrorgooglecontainers/kube-proxy:v1.12.0 k8s.gcr.io/kube-proxy:v1.12.0
docker tag docker.io/mirrorgooglecontainers/kube-scheduler:v1.12.0 k8s.gcr.io/kube-scheduler:v1.12.0
docker tag docker.io/mirrorgooglecontainers/kube-apiserver:v1.12.0 k8s.gcr.io/kube-apiserver:v1.12.0
docker tag docker.io/mirrorgooglecontainers/kube-controller-manager:v1.12.0 k8s.gcr.io/kube-controller-manager:v1.12.0
docker tag docker.io/mirrorgooglecontainers/etcd:3.2.24 k8s.gcr.io/etcd:3.2.24
docker tag docker.io/mirrorgooglecontainers/pause:3.1 k8s.gcr.io/pause:3.1
docker tag docker.io/coredns/coredns:1.2.2 k8s.gcr.io/coredns:1.2.2
使用docker rmi删除不用的镜像

dashboard无法显示监控图

dashboard 和heapster influxdb都部署完成后 dashboard依旧无法显示监控图 通过排查 heapster log有超时错误

$ kubectl logs -f pods/heapster-2882613285-58d9r -n kube-system

E0630 17:23:47.339987 1 reflector.go:203] k8s.io/heapster/metrics/sources/kubelet/kubelet.go:342: Failed to list *api.Node: Get http://kubernetes.default/api/v1/nodes?resourceVersion=0: dial tcp: i/o timeout E0630 17:23:47.340274 1 reflector.go:203] k8s.io/heapster/metrics/heapster.go:319: Failed to list *api.Pod: Get http://kubernetes.default/api/v1/pods?resourceVersion=0: dial tcp: i/o timeout E0630 17:23:47.340498 1 reflector.go:203] k8s.io/heapster/metrics/processors/namespace_based_enricher.go:84: Failed to list *api.Namespace: Get http://kubernetes.default/api/v1/namespaces?resourceVersion=0: dial tcp: lookup kubernetes.default on 10.254.0.2:53: dial udp 10.254.0.2:53: i/o timeout E0630 17:23:47.340563 1 reflector.go:203] k8s.io/heapster/metrics/heapster.go:327: Failed to list *api.Node: Get http://kubernetes.default/api/v1/nodes?resourceVersion=0: dial tcp: lookup kubernetes.default on 10.254.0.2:53: dial udp 10.254.0.2:53: i/o timeout E0630 17:23:47.340623 1 reflector.go:203] k8s.io/heapster/metrics/processors/node_autoscaling_enricher.go

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