使用kubeadm极速搭建Kubernetes集群

前言

最近在学习Kubernetes的使用，但其集群搭建颇为复杂，虽然网上有许多搭建的教程，但不是版本久远，相关资源找不到了，便是及其的复杂，对基本的基础设施环境也是一笔带过，在跟随步骤的时候总是出现写莫名其妙的问题。在参考了网上众多教程和自己的实践之后，整理了自己的一套方案，适用于学习使用。
Kubernetes部署方案至少三种，使用minikube搭建单机的集群，这个方法可以很快的体验Kubernetes，但在学习某些内容的时候会由于只有一个节点会进行不下去，此是该部署链接使用minikube部署Kubernetes；第二种方法便是使用kubeadm部署多个节点的集群，步骤适中，坑也比较多；第三种便是使用二进制文件来部署，步骤非常复杂，适用于生产环境。作为学习为目的的话，前两种方案较为适合。本文是使用第二种方案进行集群搭建的（脚本在create_envs里），这样可以有多个节点。

基本环境

使用VirtualBox创建一个Ubuntu 18.04 Server的虚拟机，网络采用桥接的方式，至少配置2 CPU和2G Memory（这个是Kubernetes对硬件的对低要求），按下面环境部署步骤准备好后在进行虚拟机克隆3个（按需），修改主机名即可。需要注意的是，克隆虚拟机的时候要勾选重新分配网络的选项，之后还需要修改hostname，方法如下：

sudo hostnamectl set-hostname <your-hostname>
sed -i "s/preserve_hostname: false/preserve_hostname: true/g" /etc/cloud/cloud.cfg

重新登录下hostname就会是变成刚才改的了

环境部署

shell script: create_envs/k8s_env.sh & create_envs/docker_operations.sh

1. 替换系统的软件源

# 默认注释了源码镜像以提高 apt update 速度，如有需要可自行取消注释
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse

# 预发布软件源，不建议启用
# deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-proposed main restricted universe multiverse
# deb-src [arch=amd64] https://mirrors.ustc.edu.cn/docker-ce/linux/ubuntu bionic stable
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-proposed main restricted universe multiverse

2. 安装相关的依赖包

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates \
curl software-properties-common

3. 安装docker-ce 18.06版本

curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -
sudo add-apt-repository \
"deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
$(lsb_release -cs) stable"
sudo apt-get install docker-ce # 添加了软件库后运行命令sudo apt-cache policy docker-ce 看下最新版本是多少，不是18.06就指定版本安装
cat > /etc/docker/daemon.json << EOF
{
	"registry-mirrors": ["https://<your-mirrors-address>"]
}
EOF   # 此步骤主要用于镜像加速，没有也可
systemctl restart docker

4. 安装kubeadm，kubectl，kubelet工具，版本为v1.14.2

curl https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -
sudo add-apt-repository "deb https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/ kubernetes-xenial main"
sudo apt-get update
echo 'installing kube*'
K8S_VERSION='1.14.2-00 500' # 同上，可以先查看下当前最新版本是啥，适当修改
sudo apt-get install -y kubelet=$K8S_VERSION kubeadm=$K8S_VERSION kubectl=$K8S_VERSION

5. 拉取后续需要使用的镜像文件

K8S_VERSION=v1.14.1
ETCD_VERSION=3.3.10
DASHBOARD_VERSION=V1.10.1
FLANNEL_VERSION=V0.10.0-amd64
DNS_VERSION=1.3.1
PAUSE_VERSION=3.1
# basic components
sudo docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-apiserver-amd64:$K8S_VERSION
sudo docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-controller-manager-amd64:$K8S_VERSION
sudo docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-scheduler-amd64:$K8S_VERSION
sudo docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-proxy-amd64:$K8S_VERSION
sudo docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/etcd-amd64:$ETCD_VERSION
sudo docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause:$PAUSE_VERSION
sudo docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns:$DNS_VERSION
# network components
sudo docker pull quay.io/coreos/flannel:$FLANNEL_VERSION

# 修改tag，不然kubeadm在使用镜像的时候会以为木有就去下载（gcr.io这个域名*也不行...）
sudo docker tag registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-apiserver-amd64:$K8S_VERSION k8s.gcr.io/kube-apiserver:$K8S_VERSION
sudo docker tag registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-controller-manager-amd64:$K8S_VERSION k8s.gcr.io/kube-controller-manager:$K8S_VERSION
sudo docker tag registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-scheduler-amd64:$K8S_VERSION k8s.gcr.io/kube-scheduler:$K8S_VERSION
sudo docker tag registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-proxy-amd64:$K8S_VERSION k8s.gcr.io/kube-proxy:$K8S_VERSION
sudo docker tag registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/etcd-amd64:$ETCD_VERSION k8s.gcr.io/etcd:$ETCD_VERSION
sudo docker tag registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause:$PAUSE_VERSION k8s.gcr.io/pause:$PAUSE_VERSION
sudo docker tag registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns:$DNS_VERSION k8s.gcr.io/coredns:$DNS_VERSION

6. 耐心等待镜像下载完全，就可以去克隆虚拟机了

以上使用的shell脚本均分享在github的create_env文件夹里，在k8s_env.sh和docker_operations.sh文件里，可以直接执行使用，具体说明见README.md

Kubernetes 集群搭建

假设现在已经有4台（2台及以上都OK）满足上述要求的虚拟机，其IP如下

主机名	IP
k8s-node01	192.168.0.103
k8s-node02	192.168.0.104
k8s-node03	192.168.0.105
k8s-node04	192.168.0.106

计划将k8s-node01作为集群的master，其余作为节点
在master节点上执行下列命令

# 如果之前有部署过，需要将.kube文件夹清理掉，里面会记录kubectl工具和apiserver一些信息
sudo rm -rf ~/.kube
# 关闭swap
sudo swapoff -a
# 注意，由于我们镜像下载kubernetes的version是1.14.1的，所以在这里启动的时候也要填写1.14.1，即要和之前下载的镜像版本一致。
sudo kubeadm init --kubernetes-version=1.14.1 --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 --apiserver-advertise-address=$(hostname -I | awk '{print $1}')
# 创建.kube 文件夹（在kubeadm init后几行日志会提示的）
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
# 添加flannel网络插件
sudo kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/v0.11.0/Documentation/kube-flannel.yml

在剩余的三个node虚拟机上，执行如下命令

# 关闭swap
sudo swapoff -a
# 在master节点执行kubeadm init命令成功后，复制日志中kubeadm join的命令即可，以下仅作于示例
sudo kubeadm join 192.168.0.104:6443 \
--token 315z7z.u6xbqnnqzkwbon01 \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:27124d08cb64619055d9f56547c3e6cd0218f4c420a9a7c863dd7e082b9c1216

在master节点上，添加kubectlTAB键的提示和给kubectl取别名，并检查集群状态

[e-mail]:~$ kubectl completion bash | sed "s/kubectl/k/g" >> ~/.bashrc
[e-mail]:~$ source ~/.bashrc
[e-mail]:~$ k get node
NAME         STATUS     ROLES    AGE     VERSION
k8s-node01   Ready      master   2d23h   v1.14.2
k8s-node02   Ready      <none>   2d23h   v1.14.2
k8s-node03   Ready      <none>   32h     v1.14.2
k8s-node04   Ready      <none>   32h     v1.14.2

所有的节点都准备好，即Kubernetes集群就搭建完成，可以愉快地学习了～

在上面提到的github中，包含了Kubernetes的dashboard和metrics-server的配置文件，已做过修改，即可食用～

kubectl create -f ./dashboard/ -f ./metrics-server/

创建完成后，在浏览器中访问https://192.168.0.104:30001/即可，所需要的token运行命令./dashboard/dashboard_token.sh即可获取(token后面的那一大串字符)：

[e-mail]:~/kubernetes$ ./dashborad/dashboard_token.sh
Name:         dashboard-admin-token-4w9hm
Namespace:    kube-system
Labels:       <none>
Annotations:  kubernetes.io/service-account.name: dashboard-admin
              kubernetes.io/service-account.uid: a173be6d-7d70-11e9-a41a-080027c41ee4

Type:  kubernetes.io/service-account-token

Data
====
namespace:  11 bytes
token:      eyJhbGciOiJSUzI1NiIsImtpZCI6IiJ9.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.FrSOQQalyMyGMOXVUz8pJRQ-XlvYtrLi1LYLzHVkGpfp_ECOn2AWUkfPRY0rzu8XdsK3W86DUu-0w5exl2FvaEiw69JIHFHUlxS5xfIS33r9Bjv-K6Zb8iCcnwRqKHtj8LJ2OVWTWbE8_WwvtRri-EghLcODSrUKBnRa1fPPhs-6se-ytI_sTlXRRyI7ztOLJpTgEyY0whXirlKQIo6vzAaFxlNNejJLaUN7RkP1h1y9x30c8bV4MXk0KSreY48PvyT17NuszB88fTxKodtgdstCGD94XGrkOyOvufAjZ00uVpj5N2TpV6Sqj3nn_IPwTccPONSPHEufUjEX-AeMAw
ca.crt:     1025 bytes