Rancher2.2.2-HA 高可用k8s容器集群搭建

对于生产环境，需以高可用的配置安装 rancher，确保用户始终可以访问 rancher server。当安装在kubernetes集群中时，rancher将与集群的 etcd 集成，并利用kubernetes 调度实现高可用。

为确保高可用，本文所部署的 kubernetes 集群将专用于运行 rancher ，rancher 运行起来后，可再创建或导入集群以运行具体的工作负载。

一、推荐架构

• rancher的dns 应解析到 4层(tcp) 负载均衡上。
• 负载均衡应将端口 tcp/80 和 tcp/443 转发到 kubernetes 集群中的所有3个节点。
• ingress-controller 将 http 重定向到https并终止端口 tcp/443 上的 ssl/tls（ssl数字证书在这里部署）。
• ingress-controller 将流量转发到 pod 的 tcp/80 端口。

下面是一张从官网拉过来的图片,更直观一些。

二、准备工作

1. 服务器准备

1. 1台 linux服务器，配置不用很高，用于四层负载均衡
2. 3台 linux服务器，rancker-server-node 节点
3. n台 linux服务器，rancker-agent-node 节点(n<=50)

节点服务器的硬件配置，可根据实际情况依据该表自行选择。

规模	集群	节点	cpu	内存
小	最多5个	高达50	2	8 gb
中	最多15个	最多200	4	16 gb
大	高达50	最多500个	8	32 gb
超大	最多100个	高达1000	32	128 gb
更大规模	100+	1000+	联系 rancher	联系 rancher

2.工具安装

这些工具软件将在部署过程中用到，需提前安装好，并确保通过 $path 变量可以找到。

安装 kubectl

这是一个 kubernetes 命令行工具， k8s 官网

这里要注意的是，官网的安装过程是到谷歌云平台下载，这里我门修改下载链接为 rancher 提供的镜像地址。

# 下载目前最新版
wget https://www.cnrancher.com/download/kubernetes/linux-amd64-v1.14.1-kubectl
# 设置执行权限
chmod +x ./linux-amd64-v1.14.1-kubectl 
# 将其移动到 /usr/locak/bin/kubectl 
sudo mv ./linux-amd64-v1.14.1-kubectl /usr/local/bin/kubectl

安装 rke

rke 全称 rancher kubernetes engine，是一个用于构建 kubernets 集群的命令行工具。网络原因，我们切换到 rancher 提供的镜像地址下载安装

# 下载目前最新版
wget https://www.cnrancher.com/download/rke/v0.1.18-rke_linux-amd64
# 设置执行权限
chmod +x v0.1.18-rke_linux-amd64
# 将其移动到 /usr/locak/bin/kubectl 
sudo cp v0.1.18-rke_linux-amd64 /usr/local/bin/rke
# 验证安装
rke --version # rke version v0.1.18

安装 helm

helm 是kubernetes的包管理器。helm版本需高于 v2.12.1。

# 网络原因，切换到 rancher 提供的镜像连接
wget https://www.cnrancher.com/download/helm/helm-v2.13.1-linux-amd64.tar.gz
# 解压
tar -zxvf helm-v2.0.0-linux-amd64.tgz
# 移动到 /usr/local/bin/helm
mv linux-amd64/helm /usr/local/bin/helm

三、创建节点和负载均衡

这些节点须在同一个网络区域或数据中心。

1. 节点准备

操作系统

所有节点安装 ubuntu 18.04(64-bit x86)

网络要求
注意参考 放行相关端口。本文 ip 清单（仅用于演示）：

node	ip	备注
node-lb	公网 168.168.168.1 / 内网 10.0.0.1	四层负载均衡
node-server	公网 168.168.168.6 / 内网 10.0.0.6	local 集群
node-server	公网 168.168.168.7 / 内网 10.0.0.7	local 集群
node-server	公网 168.168.168.8 / 内网 10.0.0.8	local 集群
node-worker	公网 168.168.168.16 / 内网 10.0.0.16	工作负载
node-worker	公网 168.168.168.17 / 内网 10.0.0.17	工作负载
node-worker	公网 168.168.168.18 / 内网 10.0.0.18	工作负载

docker-ce

并安装最新stable版 docker-ce:18.09.6

# 删除旧版本docker
sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io containerd runc

# 更新 apt 
$ sudo apt-get update

# 安装工具包
$ sudo apt-get install \
    apt-transport-https \
    ca-certificates \
    curl \
    gnupg-agent \
    software-properties-common

# 添加docker官方 gpg key
$ curl -fssl https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -

# 添加 stable apt 源
$ sudo add-apt-repository \
   "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
   $(lsb_release -cs) \
   stable"

# 安装 docker ce
$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io

# 将当前用户加入"docker"用户组，加入到该用户组的账号在随后安装过程会用到。用于节点访问的ssh用户必须是节点上docker组的成员：
$ sudo usermod -ag docker $user

2. 配置四层负载均衡

rke 将会在每个节点上配置一个 ingress-controller pod，这个 pod 将绑定到该节点的 tcp/80 和 tcp/443 端口，作为 rancher-server 的https流量入口点。

将负载均衡器配置为基本的第4层tcp转发器，这里采用 nginx 作四层负载均衡。

*安装 nginx

sudo apt-get install nginx
# /usr/sbin/nginx：主程序
# /etc/nginx：存放配置文件
# /usr/share/nginx：存放静态文件
# /var/log/nginx：存放日志

更新配置文件 /etc/nginx/nginx.conf

worker_processes 4;
worker_rlimit_nofile 40000;

events {
    worker_connections 8192;
}

stream {
    upstream rancher_servers_http {
        least_conn;
        server 10.0.0.6:80 max_fails=3 fail_timeout=5s;
        server 10.0.0.7:80 max_fails=3 fail_timeout=5s;
        server 10.0.0.8:80 max_fails=3 fail_timeout=5s;
    }
    server {
        listen     80;
        proxy_pass rancher_servers_http;
    }

    upstream rancher_servers_https {
        least_conn;
        server 10.0.0.6:443 max_fails=3 fail_timeout=5s;
        server 10.0.0.7:443 max_fails=3 fail_timeout=5s;
        server 10.0.0.8:443 max_fails=3 fail_timeout=5s;
    }
    
    server {
        listen     443;
        proxy_pass rancher_servers_https;
    }
}

注意：将local群集专用于rancher。
勿将此负载均衡（即local群集ingress）对 rancher 以外的应用程序进行负载转发。

四、使用 rke 安装 kubernetes

下面使用 rke(kubernetes engine) 安装高可用的 kubernetes。

1. node-server 之间建立 ssh 信任

我们目前有三台服务器用作 local 集群，首先要确保我们主机能够通过 ssh 访问到另外两台主机并执行相关操作。比如执行 docker 命令，还记得前面我们加入 docker 用户组的用户吧。

# 根据需求配置相关信息生成 rsa 公钥密钥
ssh-keygen

# 复制当前主机上的公钥到另外两台上面，实现免密码登录
ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub user@x.x.x.x

# 要注意这里也要跟自己注册注册一下 ：ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub user@本机ip

2. 编写 rancher-cluster.yml 文件

这里需要注意，这个文件没有明确配置rsa文件名，默认会使用 $home/.ssh/id_rsa 建立连接。内容如下

nodes:
  - address: 168.168.168.6
    internal_address: 10.0.0.6
    user: ubuntu
    role: [controlplane,worker,etcd]
  - address: 168.168.168.7
    internal_address: 10.0.0.7
    user: ubuntu
    role: [controlplane,worker,etcd]
  - address: 168.168.168.8
    internal_address: 10.0.0.8
    user: ubuntu
    role: [controlplane,worker,etcd]

services:
  etcd:
    snapshot: true
    creation: 6h
    retention: 24h

3. 运行 rke 构建 kubernetes 集群

rke up --config ./rancher-cluster.yml
# 验证：返回类似下面的消息则说明执行成功，有问题欢迎留言交流。
# finished building kubernetes cluster successfully.

执行成功会在当前目录生成一个文件 kube_config_rancher-cluster.yml，将该文件复制到 .kube/kube_config_rancher-cluster.yml。

或者

export kubeconfig=$(pwd)/kube_config_rancher-cluster.yml

4. 测试集群

kubectl get nodes
# 返回下面信息说明集群创建成功
name           status   roles                      age   version
168.168.168.6   ready    controlplane,etcd,worker   13m   v1.13.5
168.168.168.7   ready    controlplane,etcd,worker   13m   v1.13.5
168.168.168.8   ready    controlplane,etcd,worker   13m   v1.13.5

5. 保存好相关配置文件

当排除故障、升级群集时需要用到以下文件，请将其副本保存在一个安全的位置。

rancher-cluster.yml：rke集群配置文件。
kube_config_rancher-cluster.yml：群集的kubeconfig文件，此文件包含完全访问群集的凭据。
rancher-cluster.rkestate：kubernetes群集状态文件，此文件包含完全访问群集的凭据。

6. 初始化 helm

一开始，我们安装了 helm ，helm 是 kubernetes 首选的包管理工具。为了能够使用 helm，需要在群集上安装服务器端组件 tiller。

kubernetes apiserver 开启了 rbac 访问控制，所以需要创建 tiller 使用的service account: tiller 并分配合适的角色给它。

# 在 kube-system 命名空间下创建一个 serviceaccount ,并将角色绑定给 tiller
kubectl -n kube-system create serviceaccount tiller

# 然后， heml 就可以在集群上安装 tiller 了
# 同样，网络原因，我们需要配置一个镜像仓库地址
helm init --upgrade -i registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/tiller:v2.13.1 --stable-repo-url https://kubernetes.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/charts

# 输出：$helm_home has been configured at /home/ubuntu/.helm.

7. 测试 tiller 安装是否成功

kubectl -n kube-system  rollout status deploy/tiller-deploy
# 输出 deployment "tiller-deploy" successfully rolled out

helm version
# client: &version.version{semver:"v2.13.1", gitcommit:"618447cbf203d147601b4b9bd7f8c37a5d39fbb4", gittreestate:"clean"}
# server: &version.version{semver:"v2.13.1", gitcommit:"618447cbf203d147601b4b9bd7f8c37a5d39fbb4", gittreestate:"clean"}

五、安装 rancher

这里注意选择 stable 版本，首先添加 heml 源仓库。

helm repo add rancher-stable https://releases.rancher.com/server-charts/stable

1. 部署 rancher 并配置 ssl 数字证书

helm install rancher-stable/rancher \
  --name rancher \
  --namespace cattle-system \
  --set hostname=cloud.jfjbapp.cn \
  --set ingress.tls.source=secret

2. 将通过 ca 机构签发的数字证书准备好，

3. 检查 rancher 是否成功可用

kubectl -n cattle-system rollout status deploy/rancher
waiting for deployment "rancher" rollout to finish: 0 of 3 updated replicas are available...
deployment "rancher" successfully rolled out

4. 访问 rancher ui

浏览器打开 https://your.doamin，为 admin账户设置初始密码，并登入系统。提示设置server-url，确保你的地址无误，确认即可。随后稍等皮片刻，待系统完成初始化。

如果出现local集群一直停留在等待状态，并提示 waiting for server-url setting to be set，可以尝试点击 全局->local->升级->添加一个成员角色（admin/clusterowner）->保存即可。

六、结语

至此，已完成 rancher 2.2.3 的 ha 安装，后续再做一些安全加固，检查各项配置确保无安全风险，即可开始提供服务。随后会抽空再写一篇文章简单介绍微服务架构应用的部署。