K8S多节点二进制部署以及Dashboard UI 的二进制部署

2023-12-09 20:52:57

一、多 Maser 集群架构的了解

Kubernetes作为容器集群系统，通过健康检查+重启策略实现了Pod故障自我修复能力，通过调度算法实现将Pod分布式部署，并保持预期副本数，根据Node失效状态自动在其他Node拉起Pod，实现了应用层的高可用性。

针对Kubernetes集群，高可用性还应包含以下两个层面的考虑：Etcd数据库的高可用性和Kubernetes Master组件的高可用性。而Etcd我们已经采用3个节点组建集群实现高可用，本篇博客将对Master节点高可用进行说明和实施。

Master节点扮演着总控中心的角色，通过不断与工作节点上的Kubelet进行通信来维护整个集群的健康工作状态。如果Master节点故障，将无法使用kubectl工具或者API做任何集群管理。

Master节点主要有三个服务kube-apiserver、kube-controller-mansger和kube-scheduler，其中kube-controller-mansger和kube-scheduler组件自身通过选择机制已经实现了高可用，所以Master高可用主要针对kube-apiserver组件，而该组件是以HTTP API提供服务，因此对他高可用与Web服务器类似，增加负载均衡器对其负载均衡即可，并且可水平扩容。

二、master2 节点部署

接上文进行实验：见Kubernetes二进制部署单节点master

环境准备：

节点	IP地址	安装
master1	192.168.237.10	kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler，etcd
node1	192.168.237.20	kubelet，kube-proxy，docker etcd
node2	192.168.237.30	kubelet，kube-proxy，docker etcd
master2	192.168.237.40	kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler，etcd
lb1	192.168.237.50	Nginx L4 ,keepalived
lb2	192.168.237.60	Nginx L4 ,keepalived

//关闭防火墙

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld


//关闭swap

swapoff -a
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab


//根据规划设置主机名

hostnamectl  set-hostname master02


//在master节点以及各个Node节点均添加hosts

cat >>  /etc/hosts <<EOF
192.168.229.90 master01
192.168.229.80 node01
192.168.229.70 node02
192.168.229.60 master02
EOF


//将桥接的IPv4流量传递到iptables的链

cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf <<EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
EOF

sysctl --system


//时间同步

yum -y install ntpdate
ntpdate time.windows.com

1、从 master01 节点上拷贝证书文件、各master组件的配置文件和服务管理文件到 master02 节点

scp -r /opt/etcd/ root@192.168.237.40:/opt/
scp -r /opt/kubernetes/ root@192.168.237.40:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/{kube-apiserver,kube-controller-manager,kube-scheduler}.service root@192.168.237.40:/usr/lib/systemd/system/

2、修改配置文件kube-apiserver中的IP

vim /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver
KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=true \
--v=4 \
--etcd-servers=https://192.168.237.10:2379,https://192.168.237.20:2379,https://192.168.237.30:2379 \
--bind-address=192.168.237.40 \ #修改
--secure-port=6443 \
--advertise-address=192.168.237.40 \    #修改
......

3、在 master02 节点上启动各服务并设置开机自启

systemctl daemon-reload
systemctl enable --now kube-apiserver.service kube-controller-manager.service kube-scheduler.service

4、查看node节点状态

ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/
kubectl get nodes
kubectl get nodes -o wide   #-o=wide：输出额外信息；对于Pod，将输出Pod所在的Node名

三、负载均衡部署

配置load balancer集群双机热备负载均衡（nginx实现负载均衡，keepalived实现双机热备）

##### 在lb1、lb2节点上操作 #####

1、配置nginx的官方在线yum源，配置本地nginx的yum源

cat > /etc/yum.repos.d/nginx.repo << 'EOF'
[nginx]
name=nginx repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/7/$basearch/
gpgcheck=0
EOF

yum install nginx -y

2、修改nginx配置文件，配置四层反向代理负载均衡，指定k8s群集2台master的节点ip和6443端口

vim /etc/nginx/nginx.conf
events {
    worker_connections  1024;
}

#添加
stream {
    log_format  main  '$remote_addr $upstream_addr - [$time_local] $status $upstream_bytes_sent';

    access_log  /var/log/nginx/k8s-access.log  main;

    upstream k8s-apiserver {
        server 192.168.237.10:6443;
        server 192.168.237.40:6443;
    }
    server {
        listen 6443;
        proxy_pass k8s-apiserver;
    }
}

http {
......


//检查配置文件语法
nginx -t

3、启动nginx服务，查看已监听6443端口

systemctl start nginx
systemctl enable nginx
netstat -natp | grep nginx

4、部署keepalived服务

yum install keepalived -y

5、修改keepalived配置文件

vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
   # 接收邮件地址
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   # 邮件发送地址
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id NGINX_MASTER	#lb01节点的为 NGINX_MASTER，lb02节点的为 NGINX_BACKUP
}

#添加一个周期性执行的脚本
vrrp_script check_nginx {
    script "/etc/nginx/check_nginx.sh"	#指定检查nginx存活的脚本路径
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER			#lb01节点的为 MASTER，lb02节点的为 BACKUP
    interface ens33			#指定网卡名称 ens33
    virtual_router_id 51	#指定vrid，两个节点要一致
    priority 100			#lb01节点的为 100，lb02节点的为 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.237.100/24	#指定 VIP
    }
    track_script {
        check_nginx			#指定vrrp_script配置的脚本
    }
}
#其他多余的配置删除

6、创建nginx状态检查脚本

vim /etc/keepalived/check_nginx.sh
#!/bin/bash
#egrep -cv "grep|$$" 用于过滤掉包含grep 或者 $$ 表示的当前Shell进程ID
count=$(ps -ef | grep nginx | egrep -cv "grep|$$")

if [ "$count" -eq 0 ];then
systemctl stop keepalived
fi


chmod +x /etc/keepalived/check_nginx.sh

6、创建nginx状态检查脚本

vim /etc/keepalived/check_nginx.sh
#!/bin/bash
#egrep -cv "grep|$$" 用于过滤掉包含grep 或者 $$ 表示的当前Shell进程ID
count=$(ps -ef | grep nginx | egrep -cv "grep|$$")

if [ "$count" -eq 0 ];then
systemctl stop keepalived
fi


chmod +x /etc/keepalived/check_nginx.sh

7、启动keepalived服务（一定要先启动了nginx服务，再启动keepalived服务）


systemctl start keepalived
systemctl enable keepalived
ip a    #查看VIP是否生成

8、修改node节点上的bootstrap.kubeconfig,kubelet.kubeconfig配置文件为VIP


cd /opt/kubernetes/cfg/
vim bootstrap.kubeconfig
server: https://192.168.237.20:6443

vim kubelet.kubeconfig
server: https://192.168.237.20:6443

vim kube-proxy.kubeconfig
server: https://192.168.237.20:6443

两个Node节点都需要修改

9、重启kubelet和kube-proxy服务

systemctl restart kubelet.service
systemctl restart kube-proxy.service

10、在lb1上查看nginx的k8s日志

tail /var/log/nginx/k8s-access.log

11、测试创建pod

kubectl create deployment redis-master2 --image=redis

12、查看Pod的状态信息

kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
nginx-dbddb74b8-nf9sk 0/1 ContainerCreating 0 33s #正在创建中

kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
nginx-dbddb74b8-nf9sk 1/1 Running 0 80s #创建完成，运行中

kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE
nginx-dbddb74b8-26r9l 1/1 Running 0 10m 172.17.36.2 192.168.80.15 <none>
//READY为1/1，表示这个Pod中有1个容器

13、在对应网段的node节点上操作，可以直接使用浏览器或者curl命令访问

curl 172.17.77.3

14、这时在master01节点上查看nginx日志，发现没有权限查看

kubectl logs nginx-dbddb74b8-nf9sk
Error from server (Forbidden): Forbidden (user=system:anonymous, verb=get, resource=nodes, subresource=proxy) ( nginx-dbddb74b8-nf9sk)

15、在master01节点上，将cluster-admin角色授予用户system:anonymous

kubectl create clusterrolebinding cluster-system-anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/cluster-system-anonymous created

//再次查看nginx日志

kubectl logs nginx-dbddb74b8-nf9sk

四、部署 Dashboard UI

Dashboard 介绍

仪表板是基于Web的Kubernetes用户界面。您可以使用仪表板将容器化应用程序部署到Kubernetes集群，对容器化应用程序进行故障排除，并管理集群本身及其伴随资源。

您可以使用仪表板来概述群集上运行的应用程序，以及创建或修改单个Kubernetes资源（例如部署，作业，守护进程等）。

例如，您可以使用部署向导扩展部署，启动滚动更新，重新启动Pod或部署新应用程序。仪表板还提供有关群集中Kubernetes资源状态以及可能发生的任何错误的信息。

====== 在 master1 节点上操作 ======

1、在k8s工作目录中创建dashborad工作目录

mkdir /opt/k8s/dashboard
cd /opt/k8s/dashboard


//上传Dashboard.zip压缩包，并解压，一共有7个文件，包含5个构建该界面的核心文件，一个k8s-admin.yaml文件是自己写的，
用来生成待会在浏览器中登录时所用的令牌；一个dashboard-cert.sh，用来快速生成解决谷歌浏览器加密通信问题所需的证书文件

//核心文件官方下载资源地址：https://github.com/kubernetes/kubernetes/tree/master/cluster/addons/dashboard
dashboard-configmap.yaml dashboard-rbac.yaml dashboard-service.yaml dashboard-controller.yaml dashboard-secret.yaml k8s-admin.yaml dashboard-cert.sh

------------------------------------------------------------------------------------------
1、dashboard-rbac.yaml：用于访问控制设置，配置各种角色的访问控制权限及角色绑定（绑定角色和服务账户），内容中包含对应各种角色所配置的规则（rules）
2、dashboard-secret.yaml：提供令牌，访问API服务器所用（个人理解为一种安全认证机制）
3、dashboard-configmap.yaml：配置模板文件，负责设置Dashboard的文件，ConfigMap提供了将配置数据注入容器的方式，保证容器中的应用程序配置从 Image 内容中解耦
4、dashboard-controller.yaml：负责控制器及服务账户的创建，来管理pod副本
5、dashboard-service.yaml：负责将容器中的服务提供出去，供外部访问

2、通过kubectl create 命令创建resources

cd /opt/k8s/dashboard

1、规定kubernetes-dashboard-minimal该角色的权限：例如其中具备获取更新删除等不同的权限

kubectl create -f dashboard-rbac.yaml

有几个kind就会有几个结果被创建，格式为kind+apiServer/name

role.rbac.authorization.k8s.io/kubernetes-dashboard-minimal created
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/kubernetes-dashboard-minimal created

//查看类型为 Role,RoleBinding 的资源对象 kubernetes-dashboard-minimal 是否生成

kubectl get role,rolebinding -n kube-system

//-n kube-system 表示查看指定命名空间中的pod，缺省值为default

3、证书和密钥创建

kubectl create -f dashboard-secret.yaml
secret/kubernetes-dashboard-certs created
secret/kubernetes-dashboard-key-holder created

查看类型为 Secret 的资源对象 kubernetes-dashboard-certs,kubernetes-dashboard-key-holder 是否生成

kubectl get secret -n kube-system

4、配置文件，对于集群dashboard设置的创建

kubectl create -f dashboard-configmap.yaml
configmap/kubernetes-dashboard-settings created

//查看类型为 ConfigMap 的资源对象 kubernetes-dashboard-settings 是否生成

kubectl get configmap -n kube-system

5、创建容器需要的控制器以及服务账户

kubectl create -f dashboard-controller.yaml
serviceaccount/kubernetes-dashboard created
deployment.apps/kubernetes-dashboard created

//查看类型为 ServiceAccount,Deployment 的资源对象 kubernetes-dashboard-settings 是否生成

kubectl get serviceaccount,deployment -n kube-system

6、将服务提供出去

kubectl create -f dashboard-service.yaml
service/kubernetes-dashboard created

//查看创建在指定的 kube-system 命名空间下的 pod 和 service 状态信息

kubectl get pods,svc -n kube-system -o wide

//svc 为 service 的缩写，可用 kubectl api-resources 查看

NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE
pod/kubernetes-dashboard-7dffbccd68-c6d24 1/1 Running 1 11m 172.17.26.2 192.168.80.11 none

NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE SELECTOR
service/kubernetes-dashboard NodePort 10.0.0.75 none 443:30001/TCP 11m k8s-app=kubernetes-dashboar

7、dashboard分配给了node01服务器，访问的入口是30001端口，打开浏览器访问 https://nodeIP:30001 来进行测试

火狐浏览器可直接访问：https://192.168.237.30:30001

谷歌浏览器则因为缺少加密通信的认证证书，导致无法直接访问。可通过 菜单->更多工具->开发者工具->Security 查看访问失败的原因

8、解决谷歌浏览器加密通信问题，使用的脚本 dashboard-cert.sh 来快速生成证书文件

cd /opt/k8s/dashboard/
vim dashboard-controller.yaml
......
args:
# PLATFORM-SPECIFIC ARGS HERE
- --auto-generate-certificates
#在文件的第47行下面添加以下两行，指定加密（tls）的私钥和证书文件
- --tls-key-file=dashboard-key.pem
- --tls-cert-file=dashboard.pem

9、执行脚本

cd /opt/k8s/dashboard/
chmod +x dashboard-cert.sh
./dashboard-cert.sh /opt/k8s/k8s-cert/

10、在 dashboard 工作目录下将生成两个证书

ls *.pem
dashboard.pem   dashboard-key.pem

11、重新进行部署（注意：当apply不生效时，先使用delete清除资源，再apply创建资源）

kubectl apply -f dashboard-controller.yaml

//由于可能会更换所分配的节点，所以要再次查看一下分配的节点服务器地址和端口号

kubectl get pods,svc -n kube-system -o wide

//再次进行访问测试，选择使用令牌方式登录，使用 k8s-admin.yaml 文件进行创建令牌


cd /opt/k8s/dashboard/
kubectl create -f k8s-admin.yaml

#获取token简要信息，名称为dashboard-admin-token-xxxxx

kubectl get secrets -n kube-system
NAME TYPE DATA AGE
dashboard-admin-token-kpmm8 kubernetes.io/service-account-token 3
default-token-7dhwm kubernetes.io/service-account-token 3
kubernetes-dashboard-certs Opaque 11
kubernetes-dashboard-key-holder Opaque 2
kubernetes-dashboard-token-jn94c kubernetes.io/service-account-token 3

//查看令牌序列号，取 token: 后面的内容
kubectl describe secrets dashboard-admin-token-kpmm8 -n kube-system

#获取token简要信息，名称为dashboard-admin-token-xxxxx

kubectl get secrets -n kube-system
NAME TYPE DATA AGE
dashboard-admin-token-kpmm8 kubernetes.io/service-account-token 3
default-token-7dhwm kubernetes.io/service-account-token 3
kubernetes-dashboard-certs Opaque 11
kubernetes-dashboard-key-holder Opaque 2
kubernetes-dashboard-token-jn94c kubernetes.io/service-account-token 3