初始化kubernetes集群

kubnetes

pod分类

自主式pod

• 自我管理的pod，创建以后仍然需要提交给apiserver，由apiserver接收以后借助于调度器将其调度至指定的node节点,由node启动此pod
• 如果此pod出现故障，需要重启容器则由kubelet来完成
• 如果node节点故障了，那么此pod将会消失。其无法实现全局调度。所以不推荐使用此种pod

控制器管理的pod的种类以及区别

常见的pod控制器

• ReplicationController（副本控制器）
  当启动一个pod时，这个pod如果不够用可以再启一个副本，而后由控制器来管理同一类pod的各种副本与对象。一旦副本少了就会自动增加。采取多退少补的规则，精确符合我们所定义的期望
• 支持滚动更新
• ReplicaSet（复制集） 由一个名叫Deployment的声明式更新的控制器来管理
• Deployment（部署） Deployment只能管理无状态的应用
• StateFulSet（状态集） 有状态副本集,可以管理有状态的应用
• DaemonSet（守护程序）
• 如果需要在每个node上运行一个副本的时候可以用DaemonSet
• job（任务）
• Cronjob（定时任务）
• 以上每种控制器都是用来实现一钟独特的应用管理的

核心组件

Kubernetes主要由以下几个核心组件组成：

• etcd保存了整个集群的状态；
• apiserver提供了资源操作的唯一入口，并提供认证、授权、访问控制、API注册和发现等机制；
• controller manager负责维护集群的状态，比如故障检测、自动扩展、滚动更新等；
• scheduler负责资源的调度，按照预定的调度策略将Pod调度到相应的机器上；
• kubelet负责维护容器的生命周期，同时也负责Volume（CVI）和网络（CNI）的管理；
• Container runtime负责镜像管理以及Pod和容器的真正运行（CRI）；
• kube-proxy负责为Service提供cluster内部的服务发现和负载均衡；

k8s核心组件

HPA

• Deployment还支持二级控制器
• HPA(HorizontalPodAutoscaler，水平pod自动伸缩控制器)
• 一般情况下我们可以确保一个node上有2个pod在运行，万一用户访问流量增加，2个pod不足以承载这么多访问量怎么办?此时我们就应该要增加pod资源,那么到底应该加几个?
• HPA控制器可自动监控pod、自动进行扩展。

service

• 假如有2个pod，pod有其生命周期，万一pod所在的节点宕机了，那么此pod将应该要在其他的节点上重建，而重建完的pod与原来的pod已经不是同一个pod了，只是两者都是运行的同一个服务而已。且每个容器都有其IP地址，重建的pod中的容器其IP地址与之前的pod中容器的IP地址是不一样的,如此一来就会存在一个问题,客户端如何访问这些pod中的容器呢?
• 服务发现
• pod是有生命周期的，一个pod随时都有可能离去，随时都有可能会有其他pod加进来，假如它们提供的是同一种服务，客户端是无法通过固定的手段来访问这些pod的,因为pod本身是不固定的,它们随时可能被替换掉,无论使用主机名还是P地址，都随时会被替换掉。
• 为了尽可能的降低客户端与pod问协调的复杂度，k8s为每-组提供同类服务的pod和其客户端之间添加了一个中间层,这个中间层是固定的,这+中间层就叫service
• service只要不被删除,其地址与名称皆是固定的,当客户端需要在其配置文件中写*问某个服务时，它不再需要自动发现,只需要在配置文件中写明service的名称即可，而这个service是个调度器，其不但能够提供一个稳定的访问入口，还可以做反向代理，当service接收到客户端的请求后,会将其代理到后端的pod之上,一旦pod宕机了会立即新建一个pod，这个新建的pod会立即被service关联上,作为service后端的可用pod之一
• 客户端程序访问服务都是通过IP+端口或者主机名+端口的方式来实现的。而service关联后端的pod不是靠它的IP和主机名,而是靠pod的标签选择器。只要创建的pod的label是统一的,无论IP地址和主机如何改变，其都能被service所识别。如此一来,只要pod属于标签选择器，只要其在service的管理范围之内,则其就会被关联到service中，当这个动态的pod关联到service中之后，再进行动态的探测此pod的IP地址、端口,再将其作为自己后端可调度的可用服务器主机对象。因此，客户端的请求发送到service，然后由service代理到后端真实的pod中的容器进行响应。
• service不是一个程序,也不是一个组件，它只是一个iptables的dnat规则
• service作为k8s的对象，有其自身的名称，而service的名称相当于服务的名称，而这个名称可以被解析
  addOns附件
• dns pod
• 装完k8s后第一件事就需要在k8s集群上部署一个dns pod，以确保各service的名称能够被解析
• 可以动态改变,包括动态创建、动态删除、动态修改
• 比如把service的名称改了,dnspod会自动触发,将dns解析记录中的名称也给改掉;假如我们手动把service的ip地址给改了,改完以后会自动触发,将dns服务中的解析记录给改掉。
• 如此一来,客户端去访问pod资源的时候可以直接访问service的名称,然后由集群中专用的dns服务来负责解析。
• 这种pod是k8s自身的服务就需要用到的pod，所以我们把它称为基础性的系统架构级的pod对象，而且它们也被称为集群附件

初始化k8s集群

准备环境

主机	IP
master	192.168.100.30
node1	192.168.100.20
node2	192.168.100.40

关闭三台主机的防火墙

systemctl disable --now firewalld

关闭selinux：

 sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config

关闭swap

[[email protected] ~]# vim /etc/fstab

//注释掉swap分区

在master中添加hosts

三台主机，都要做

[[email protected] ~]# cat >> /etc/hosts << EOF
> 192.168.100.30 master
> 192.168.100.20 node1
> 192.168.100.40 node2
> EOF

将桥接的ipv4流量传递到iptables的链

//三台主机都需要做

[[email protected] ~]#  cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
> net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
> net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
> EOF

//生效
[[email protected] ~]# sysctl --system
* Applying /usr/lib/sysctl.d/10-default-yama-scope.conf ...
kernel.yama.ptrace_scope = 0
* Applying /usr/lib/sysctl.d/50-coredump.conf ...
kernel.core_pattern = |/usr/lib/systemd/systemd-coredump %P %u %g %s %t %c %h %e
* Applying /usr/lib/sysctl.d/50-default.conf*

设置时间同步

[[email protected] ~]# yum -y install chrony
[[email protected] ~]# systemctl enable --now chronyd

免密登录
三台主机都要做

[[email protected] ~]# ssh-****** -t rsa
[[email protected] ~]# ssh-copy-id master
[[email protected] ~]# ssh-copy-id node1
[[email protected] ~]# ssh-copy-id node2

重启所有节点

所有节点安装Docker、kubeadm、kubelet

Kubernetes默认CRI（容器运⾏时）为Docker，因此先安装Docker。

安装Docker

//获取yum源三台主机都要获取
[[email protected] yum.repos.d]# wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo


yum -y install --allowerasing docker-ce


systemctl enable --now docker

[[email protected] yum.repos.d]# docker --version
Docker version 20.10.8, build 3967b7d

[[email protected] yum.repos.d]# cat > /etc/docker/daemon.json << EOF
> {
> "registry-mirrors": ["https://4294sonj.mirror.aliyuncs.com"],
>  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
>  "log-driver": "json-file",
>  "log-opts": {
>  "max-size": "100m"
>  },
>  "storage-driver": "overlay2"
> }
> EOF

[[email protected] yum.repos.d]# systemctl restart docker

//三台主机都需做此操作


[[email protected] ~]# docker info
……
 Registry Mirrors:
  https://4294sonj.mirror.aliyuncs.com/
 Live Restore Enabled: false
//已有加速器

添加kubernetes阿里云YUM软件源

//三台节点都需要做

[[email protected] ~]# cat > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo << EOF
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kuber
netes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.
gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package
-key.gpg
EOF

安装kubeadm，kubelet和kubectl

三台主机配置yum源

[[email protected] ~]# cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64/
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF

//三台主机都需此操作
[[email protected] ~]# yum install -y kubelet-1.20.0 kubeadm-1.20.0 kubectl-1.20.0

[[email protected] ~]# systemctl enable kubelet

部署kubernetes Master

在master上执行

[[email protected] ~]#  kubeadm init \
>  --apiserver-advertise-address=192.168.100.30 \
>  --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
>  --kubernetes-version v1.20.0 \
>  --service-cidr=10.96.0.0/12 \
>  --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

//记录下面的这些内容，之后会用到
kubeadm join 192.168.100.30:6443 --token mwi5m0.3kbhf6mxg703sagu \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:d0dc18109262c5592f79cb200d8bb12da523fc75df6fa7bd59be

由于默认拉取镜像地址k8s.gcr.io国内⽆法访问，这⾥指定阿⾥云镜像仓库地址。

使⽤kubectl⼯具：

[[email protected] ~]# mkdir -p $HOME/.kube
[[email protected] ~]# cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
[[email protected] ~]# chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
[[email protected] ~]# kubectl get nodes
NAME     STATUS     ROLES                  AGE   VERSION
master   NotReady   control-plane,master   12m   v1.20.0

安装Pod网络插件（CNI）

[[email protected] ~]# kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

确保能够访问到quay.io这个registery。

加⼊Kubernetes Node

在192.168.100.20、 192.168.100.40上（Node）执⾏

向集群添加新节点，执⾏在kubeadm init输出的kubeadm join命令：

kubeadm join 192.168.100.30:6443 --token mwi5m0.3kbhf6mxg703sagu \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:d0dc18109262c5592f79cb200d8bb12da523fc75df6fa7bd59be

测试kubernetes集群

[[email protected] ~]# kubectl get nodes
NAME     STATUS     ROLES                  AGE     VERSION
master   Ready      control-plane,master   47m     v1.20.0
node1    Ready      <none>                 4m51s   v1.20.0
node2    Ready   <none>                 28s     v1.20.0

[[email protected] ~]# kubectl create deployment nginx --image=nginx
deployment.apps/nginx created

[[email protected] ~]# kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort
service/nginx exposed
[[email protected] ~]# kubectl get pod,svc
NAME                         READY   STATUS              RESTARTS   AGE
pod/nginx-6799fc88d8-nbgc2   0/1     ContainerCreating   0          28s

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP        48m
service/nginx        NodePort    10.110.131.88   <none>        80:32287/TCP   8s