003.Kubernetes二进制部署准备

一安全策略

1.1 策略需求

相应的充足资源的Linux服务器；

设置相应的主机名，参考命令：hostnamectl set-hostname master01 ；

Mac及UUID唯一；

若未关闭防火墙则建议放通相应端口，如下：

Master节点

规则	方向	端口范围	作用	使用者
TCP	Inbound	6443*	Kubernetes API server	All
TCP	Inbound	2379-2380	etcd server client API	kube-apiserver, etcd
TCP	Inbound	10250	Kubelet API	Self, Control plane
TCP	Inbound	10251	kube-scheduler	Self
TCP	Inbound	10252	kube-controller-manager	Self
TCP	Inbound	10257	kube-controller-manager	Self

其他更多前置准备见：https://kubernetes.io/zh/docs/setup/independent/install-kubeadm/

Worker 节点

规则	方向	端口范围	作用	使用者
TCP	Inbound	80/443	ingress端口	All
TCP	Inbound	10250	Kubelet API	Self, Control plane
TCP	Inbound	30000-32767	NodePort Services**	All

二主要组件

2.1 核心组件

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。

2.2 非核心组件

kube-dns：负责为整个集群提供DNS服务；
Ingress Controller：为服务提供外网入口；
metrics：提供资源监控；
Dashboard：提供GUI；
longhorn：Kubernetes的开源分布式块存储系统。

延伸1：对master节点服务组件的理解：

Master节点上面主要由四个模块组成：APIServer，schedule,controller-manager,etcd。

APIServer: APIServer负责对外提供RESTful的kubernetes API的服务，它是系统管理指令的统一接口，任何对资源的增删该查都要交给APIServer处理后再交给etcd，如架构图中所示，kubectl（Kubernetes提供的客户端工具，该工具内部就是对Kubernetes API的调用）是直接和APIServer交互的。

schedule: schedule负责调度Pod到合适的Node上，如果把scheduler看成一个黑匣子，那么它的输入是pod和由多个Node组成的列表，输出是Pod和一个Node的绑定,即将这个pod部署到这个Node上。Kubernetes目前提供了调度算法，但是同样也保留了接口，用户可以根据自己的需求定义自己的调度算法。

controller manager: 如果APIServer做的是前台的工作的话，那么controller manager就是负责后台的。每一个资源都对应一个控制器。而control manager就是负责管理这些控制器的，比如我们通过APIServer创建了一个Pod，当这个Pod创建成功后，APIServer的任务就算完成了。而后面保证Pod的状态始终和我们预期的一样的重任就由controller manager去保证了。

etcd：etcd是一个高可用的键值存储系统，kubernetes使用它来存储各个资源的状态，从而实现了Restful的API。

延伸2：对master节点服务组件的理解：

每个Node节点主要由三个模板组成：kubelet、kube-proxy、runtime。

runtime：runtime指的是容器运行环境，目前Kubernetes支持docker和rkt两种容器。

kube-proxy: 该模块实现了kubernetes中的服务发现和反向代理功能。kube-proxy支持TCP和UDP连接转发，默认基于Round Robin算法将客户端流量转发到与service对应的一组后端pod。服务发现方面，kube-proxy使用etcd的watch机制,监控集群中service和endpoint对象数据的动态变化，并且维护一个service到endpoint的映射关系，从而保证了后端pod的IP变化不会对访问者造成影响。另外，kube-proxy还支持session affinity。

kublet：kublet是Master在每个Node节点上面的agent，是Node节点上面最重要的模块，它负责维护和管理该Node上的所有容器，但是如果容器不是通过kubernetes创建的，它并不会管理。本质上，它负责使Pod的运行状态与期望的状态一致。

三部署规划

3.1 节点规划

节点	IP	类型	运行服务
master01	172.24.8.71	Kubernetes master节点	docker、etcd、kube-apiserver、kube-scheduler、kube-controller-manager、kubectl、kubelet、kube-nginx、flannel
master02	172.24.8.72	Kubernetes master节点	docker、etcd、kube-apiserver、kube-scheduler、kube-controller-manager、kubectl、 kubelet、kube-nginx、flannel
master03	172.24.8.73	Kubernetes master节点	docker、etcd、kube-apiserver、kube-scheduler、kube-controller-manager、kubectl、 kubelet、kube-nginx、flannel
worker01	172.24.8.74	Kubernetes node节点1	docker、etcd、kubelet、proxy、flannel
worker02	172.24.8.75	Kubernetes node节点2	docker、etcd、kubelet、proxy、flannel
VIP	172.24.8.100

提示：本实验使用三节点master部署，从而实现master的高可用。

3.2 组件及版本

Kubernetes 1.18.3
Docker 19.03.12
Etcd 3.3.22
Flanneld 0.12.0
插件：

Coredns
Dashboard
Metrics-server
Longhorn

3.3 组件策略

kube-apiserver：

使用节点本地 nginx 4 层透明代理实现高可用；
关闭非安全端口 8080 和匿名访问；
在安全端口 6443 接收 https 请求；
严格的认证和授权策略 (x509、token、RBAC)；
开启 bootstrap token 认证，支持 kubelet TLS bootstrapping；
使用 https 访问 kubelet、etcd，加密通信；

kube-controller-manager：

3 节点高可用；
关闭非安全端口，在安全端口 10259 接收 https 请求；
使用 kubeconfig 访问 apiserver 的安全端口；
自动 approve kubelet 证书签名请求 (CSR)，证书过期后自动轮转；
各 controller 使用自己的 ServiceAccount 访问 apiserver；

kube-scheduler：

3 节点高可用；
使用 kubeconfig 访问 apiserver 的安全端口；

kubelet：

使用 kubeadm 动态创建 bootstrap token，而不是在 apiserver 中静态配置；
使用 TLS bootstrap 机制自动生成 client 和 server 证书，过期后自动轮转；
在 KubeletConfiguration 类型的 JSON 文件配置主要参数；
关闭只读端口，在安全端口 10250 接收 https 请求，对请求进行认证和授权，拒绝匿名访问和非授权访问；
使用 kubeconfig 访问 apiserver 的安全端口；

kube-proxy：

使用 kubeconfig 访问 apiserver 的安全端口；
在 KubeProxyConfiguration 类型的 JSON 文件配置主要参数；
使用 ipvs 代理模式；

集群插件：

DNS：使用功能、性能更好的 coredns；
Dashboard：支持登录认证；
Metric：metrics-server，使用 https 访问 kubelet 安全端口；
Longhorn：Kubernetes的开源分布式块存储系统。

提示：本方案后续操作若未特别说明，则表示所有操作仅需要在master01节点进行。

本方案总体参考：https://github.com/opsnull/follow-me-install-kubernetes-cluster。

四前置准备

4.1 手动添加解析

  1 [root@master01 ~]# hostnamectl set-hostname master01	#其他节点依次修改对应主机名
  2 [root@master01 ~]# cat >> /etc/hosts << EOF
  3 172.24.8.71 master01
  4 172.24.8.72 master02
  5 172.24.8.73 master03
  6 172.24.8.74 worker01
  7 172.24.8.75 worker02
  8 172.24.8.76 worker03
  9 EOF

4.2 初始化准备

[root@master01 ~]# vi k8sinit.sh

  1 #!/bin/sh
  2 #****************************************************************#
  3 # ScriptName: k8sinit.sh
  4 # Author: xhy
  5 # Create Date: 2020-06-27 21:59
  6 # Modify Author: xhy
  7 # Modify Date: 2020-06-27 21:59
  8 # Version: 
  9 #***************************************************************#
 10 # Initialize the machine. This needs to be executed on every machine.
 11 
 12 # Mkdir k8s directory
 13 mkdir -p /opt/k8s/bin/
 14 mkdir -p /data/k8s/k8s
 15 mkdir -p /data/k8s/docker
 16 
 17 # Install docker
 18 useradd -m docker
 19 
 20 # Disable the SELinux.
 21 sed -i 's/^SELINUX=.*/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config
 22 
 23 # Turn off and disable the firewalld.
 24 systemctl stop firewalld
 25 systemctl disable firewalld
 26 
 27 # Modify related kernel parameters & Disable the swap.
 28 cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
 29 net.ipv4.ip_forward = 1
 30 net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
 31 net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
 32 net.ipv4.tcp_tw_recycle = 0
 33 vm.swappiness = 0
 34 vm.overcommit_memory = 1
 35 vm.panic_on_oom = 0
 36 net.ipv6.conf.all.disable_ipv6 = 1
 37 EOF
 38 sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf >&/dev/null
 39 swapoff -a
 40 sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab
 41 modprobe br_netfilter
 42 
 43 # Add ipvs modules
 44 cat > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules <<EOF
 45 #!/bin/bash
 46 modprobe -- ip_vs
 47 modprobe -- ip_vs_rr
 48 modprobe -- ip_vs_wrr
 49 modprobe -- ip_vs_sh
 50 modprobe -- nf_conntrack_ipv4
 51 modprobe -- nf_conntrack
 52 EOF
 53 
 54 chmod 755 /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
 55 bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
 56 
 57 # Install rpm
 58 yum install -y conntrack ntpdate ntp ipvsadm ipset jq iptables curl sysstat libseccomp wget gcc gcc-c++ make libnl libnl-devel libnfnetlink-devel openssl-devel
 59 
 60 # Update kernel
 61 rpm --import http://down.linuxsb.com:8888/RPM-GPG-KEY-elrepo.org
 62 rpm -Uvh http://down.linuxsb.com:8888/elrepo-release-7.0-4.el7.elrepo.noarch.rpm
 63 yum --disablerepo="*" --enablerepo="elrepo-kernel" install -y kernel-ml
 64 sed -i 's/^GRUB_DEFAULT=.*/GRUB_DEFAULT=0/' /etc/default/grub
 65 grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg
 66 yum update -y
 67 
 68 # ADD k8s bin to PATH
 69 echo 'export PATH=/opt/k8s/bin:$PATH' >> /root/.bashrc
 70 
 71 # Reboot the machine.
 72 # reboot

脚本释义：此脚本所包含的操作及优化分解如下：

添加docker账户；
关闭SELinux；
关闭iptables；
关闭swap：
- vm.swappiness = 0
其他内核优化：
- vm.overcommit_memory = 1 # 不检查物理内存是否够用
- vm.panic_on_oom = 0 # 开启 OOM
- net.ipv6.conf.all.disable_ipv6 = 1 # 关闭 IPV6
- net.ipv4.ip_forward = 1 # 打开转发功能
- net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
- net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1 # 桥接流量获得通过主机iptables规则
- net.ipv4.tcp_tw_recycle = 0 # 开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收
- net.ipv6.conf.all.disable_ipv6 = 1 # 禁用整个系统所有接口的IPv6

提示：必须关闭 tcp_tw_recycle，否则和 NAT 冲突，会导致服务不通；关闭 IPV6，防止触发 docker BUG。

安装建议软件包；

提示：为了更好的管理和查看ipvs，可安装相应的管理工具ipvsadm，具体使用参考《002.LVS管理工具的安装与使用》。

加载IPVS：

pod的负载均衡是用kube-proxy来实现的，实现方式有两种，一种是默认的iptables，一种是ipvs，相对iptables，ipvs有更好的性能。且当前ipvs已经加入到了内核的主干。

ip_vs
ip_vs_rr
ip_vs_wrr
ip_vs_sh
nf_conntrack_ipv4

升级内核版本。

提示：对于某些特性，可能需要升级内核，内核升级操作见《018.Linux升级内核》。4.19版及以上内核nf_conntrack_ipv4已经改为nf_conntrack。

4.3 互信配置

为了更方便远程分发文件和执行命令，本实验配置master节点到其它节点的 ssh 信任关系。

  1 [root@master01 ~]# ssh-keygen -f ~/.ssh/id_rsa -N ''
  2 [root@master01 ~]# ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub root@master01
  3 [root@master01 ~]# ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub root@master02
  4 [root@master01 ~]# ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub root@worker01
  5 [root@master01 ~]# ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub root@worker02

提示：本步骤操作仅需要在master01节点操作。

4.4 环境变量

[root@master01 ~]# vi environment.sh

  1 #!/bin/sh
  2 #****************************************************************#
  3 # ScriptName: environment.sh
  4 # Author: xhy
  5 # Create Date: 2020-06-27 22:19
  6 # Modify Author: xhy
  7 # Modify Date: 2020-06-27 22:19
  8 # Version: 
  9 #***************************************************************#
 10 
 11 # 生成 EncryptionConfig 所需的加密 key
 12 export ENCRYPTION_KEY=$(head -c 32 /dev/urandom | base64)
 13 
 14 # 集群 MASTER 机器 IP 数组
 15 export MASTER_IPS=(172.24.8.71 172.24.8.72 172.24.8.73)
 16 
 17 # 集群 MASTER IP 对应的主机名数组
 18 export MASTER_NAMES=(master01 master02 master03)
 19 
 20 # 集群 NODE 机器 IP 数组
 21 export NODE_IPS=(172.24.8.74 172.24.8.75)
 22 
 23 # 集群 NODE IP 对应的主机名数组
 24 export NODE_NAMES=(worker01 worker02)
 25 
 26 # 集群所有机器 IP 数组
 27 export ALL_IPS=(172.24.8.71 172.24.8.72 172.24.8.73 172.24.8.74 172.24.8.75)
 28 
 29 # 集群所有IP 对应的主机名数组
 30 export ALL_NAMES=(master01 master02 master03 worker01 worker02)
 31 
 32 # etcd 集群服务地址列表
 33 export ETCD_ENDPOINTS="https://172.24.8.71:2379,https://172.24.8.72:2379,https://172.24.8.73:2379"
 34 
 35 # etcd 集群间通信的 IP 和端口
 36 export ETCD_NODES="master01=https://172.24.8.71:2380,master02=https://172.24.8.72:2380,master03=https://172.24.8.73:2380"
 37 
 38 # kube-apiserver 的反向代理(kube-nginx)地址端口
 39 export KUBE_APISERVER="https://172.24.8.100:16443"
 40 
 41 # 节点间互联网络接口名称
 42 export IFACE="eth0"
 43 
 44 # etcd 数据目录
 45 export ETCD_DATA_DIR="/data/k8s/etcd/data"
 46 
 47 # etcd WAL 目录，建议是 SSD 磁盘分区，或者和 ETCD_DATA_DIR 不同的磁盘分区
 48 export ETCD_WAL_DIR="/data/k8s/etcd/wal"
 49 
 50 # k8s 各组件数据目录
 51 export K8S_DIR="/data/k8s/k8s"
 52 
 53 # docker 数据目录
 54 export DOCKER_DIR="/data/k8s/docker"
 55 
 56 ## 以下参数一般不需要修改
 57 
 58 # TLS Bootstrapping 使用的 Token，可以使用命令 head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' ' 生成
 59 BOOTSTRAP_TOKEN="41f7e4ba8b7be874fcff18bf5cf41a7c"
 60 
 61 # 最好使用 当前未用的网段 来定义服务网段和 Pod 网段
 62 
 63 # 服务网段，部署前路由不可达，部署后集群内路由可达(kube-proxy 保证)
 64 SERVICE_CIDR="10.20.0.0/16"
 65 
 66 # Pod 网段，建议 /16 段地址，部署前路由不可达，部署后集群内路由可达(flanneld 保证)
 67 CLUSTER_CIDR="10.10.0.0/16"
 68 
 69 # 服务端口范围 (NodePort Range)
 70 export NODE_PORT_RANGE="1-65535"
 71 
 72 # flanneld 网络配置前缀
 73 export FLANNEL_ETCD_PREFIX="/kubernetes/network"
 74 
 75 # kubernetes 服务 IP (一般是 SERVICE_CIDR 中第一个IP)
 76 export CLUSTER_KUBERNETES_SVC_IP="10.20.0.1"
 77 
 78 # 集群 DNS 服务 IP (从 SERVICE_CIDR 中预分配)
 79 export CLUSTER_DNS_SVC_IP="10.20.0.254"
 80 
 81 # 集群 DNS 域名（末尾不带点号）
 82 export CLUSTER_DNS_DOMAIN="cluster.local"
 83 
 84 # 将二进制目录 /opt/k8s/bin 加到 PATH 中
 85 export PATH=/opt/k8s/bin:$PATH

  1 [root@master01 ~]# chmod u+x *.sh
  2 [root@master01 ~]# source /root/environment.sh

4.5 分发并执行环境初始化

  1 [root@master01 ~]# for all_ip in ${ALL_IPS[@]}
  2   do
  3     echo ">>> ${all_ip}"
  4     scp -rp /etc/hosts root@${all_ip}:/etc/hosts
  5     scp -rp k8sinit.sh root@${all_ip}:/root/
  6     ssh root@${all_ip} "bash /root/k8sinit.sh"
  7   done

提示：本步骤操作仅需要在master01节点操作。

posted @ 2019-11-14 23:28 木二阅读(1340) 评论(0) 编辑收藏举报

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对技术，永远保持一颗敬畏之心！

003.Kubernetes二进制部署准备

一安全策略

1.1 策略需求

二主要组件

2.1 核心组件

2.2 非核心组件

三部署规划

3.1 节点规划

3.2 组件及版本

3.3 组件策略

四前置准备

4.1 手动添加解析

4.2 初始化准备

4.3 互信配置

4.4 环境变量

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一 安全策略

1.1 策略需求

二 主要组件

2.1 核心组件

2.2 非核心组件

三 部署规划

3.1 节点规划

3.2 组件及版本

3.3 组件策略

四 前置准备

4.1 手动添加解析

4.2 初始化准备

4.3 互信配置

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四前置准备