Centos 使用kubeadm安装Kubernetes 1.15.3

本来没打算搞这个文章的，第一里面有瑕疵（没搞定的地方），第二在我的Ubuntu 18 Kubernetes集群的安装和部署以及Helm的安装也有安装，第三和社区的问文章比较雷同 https://www.kubernetes.org.cn/5551.html

kubeadm是Kubernetes官方提供的用于快速安装Kubernetes集群的工具，伴随Kubernetes每个版本的发布都会同步更新，kubeadm会对集群配置方面的一些实践做调整，通过实验kubeadm可以学习到Kubernetes官方在集群配置上一些新的最佳实践。

最近发布的Kubernetes 1.15.2中，kubeadm对HA集群的配置已经达到beta可用，说明kubeadm距离生产环境中可用的距离越来越近了。

1.准备

1.1系统配置

在安装之前，需要先做如下准备。两台Centos 18如下：

192.168.100.11 k8s-master
192.168.100.12 k8s-node

禁用防火墙：

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

禁用SELINUX：

setenforce 0

vi /etc/selinux/config
SELINUX=disabled

创建vi /etc/sysctl.d/k8s.conf文件，添加如下内容：

net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.ipv4.ip_forward = 1

执行命令使修改生效。

modprobe br_netfilter
sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf

1.2kube-proxy开启ipvs的前置条件

由于ipvs已经加入到了内核的主干，在所有的Kubernetes节点k8s-master和k8s-node上执行以下脚本:

cat > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules <<EOF
#!/bin/bash
modprobe -- ip_vs
modprobe -- ip_vs_rr
modprobe -- ip_vs_wrr
modprobe -- ip_vs_sh
modprobe -- nf_conntrack_ipv4
EOF
chmod 755 /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4

上面脚本创建了的/etc/sysconfig/modules/ipvs.modules文件，保证在节点重启后能自动加载所需模块。使用以下命令查看是否已经正确加载所需的内核模块。

lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4

接下来还需要确保各个节点上已经安装了ipset软件包。

yum install ipset

为了便于查看ipvs的代理规则，最好安装一下ipvsadm管理工具。

 yum install ipvsadm

如果以上前提条件如果不满足，则即使kube-proxy的配置开启了ipvs模式，也会退回到iptables模式。

1.3安装Docker

Kubernetes从1.6开始使用CRI(Container Runtime Interface)容器运行时接口。默认的容器运行时仍然是Docker，使用的是kubelet中内置dockershim CRI实现。

安装docker的yum源:

yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
yum-config-manager  --add-repo  https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo

查看最新的Docker版本：

yum list docker-ce.x86_64  --showduplicates |sort -r

这里在各节点安装docker的18.09.7版本。

yum makecache fast
yum install -y --setopt=obsoletes=0 docker-ce-18.09.7-3.el7 
systemctl start docker
systemctl enable docker

确认一下iptables filter表中FOWARD链的默认策略(pllicy)为ACCEPT。

iptables -nvL

1.4 修改docker cgroup driver为systemd

根据文档CRI installation中的内容，对于使用systemd作为init system的Linux的发行版，使用systemd作为docker的cgroup driver可以确保服务器节点在资源紧张的情况更加稳定，因此这里修改各个节点上docker的cgroup driver为systemd。

创建或修改vi /etc/docker/daemon.json：

{
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"]
}

重启docker：

systemctl restart docker

docker info | grep Cgroup
Cgroup Driver: systemd

2.使用kubeadm部署Kubernetes

2.1 安装kubeadm和kubelet

下面在各节点安装kubeadm和kubelet：

cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://packages.cloud.google.com/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://packages.cloud.google.com/yum/doc/yum-key.gpg
        https://packages.cloud.google.com/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF

测试地址https://packages.cloud.google.com/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64是否可用

curl https://packages.cloud.google.com/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64

yum makecache fast
yum install -y kubelet kubeadm kubectl

从安装结果可以看出还安装了cri-tools, kubernetes-cni, socat三个依赖：

官方从Kubernetes 1.14开始将cni依赖升级到了0.7.5版本
socat是kubelet的依赖
cri-tools是CRI(Container Runtime Interface)容器运行时接口的命令行工具

运行kubelet –help可以看到原来kubelet的绝大多数命令行flag参数都被DEPRECATED了，

而官方推荐我们使用–config指定配置文件，并在配置文件中指定原来这些flag所配置的内容。具体内容可以查看这里Set Kubelet parameters via a config file。这也是Kubernetes为了支持动态Kubelet配置（Dynamic Kubelet Configuration）才这么做的，参考Reconfigure a Node’s Kubelet in a Live Cluster。

kubelet的配置文件必须是json或yaml格式，具体可查看这里。

Kubernetes 1.8开始要求关闭系统的Swap，如果不关闭，默认配置下kubelet将无法启动。关闭系统的Swap方法如下:

swapoff -a

修改 /etc/fstab 文件，注释掉 SWAP 的自动挂载，使用确认swap已经关闭。 swappiness参数调整，修改 /etc/sysctl.d/k8s.conf添加下面一行：

vm.swappiness=0

执行sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf使修改生效。

2.2 使用kubeadm init初始化集群

在各节点开机启动kubelet服务：

systemctl enable kubelet.service

使用 kubeadm config print init-defaults 可以打印集群初始化默认的配置,

从默认的配置中可以看到，可以使用imageRepository定制在集群初始化时拉取k8s所需镜像的地址。基于默认配置定制出本次使用kubeadm初始化集群所需的配置文件kubeadm.yaml：

apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
kind: InitConfiguration
localAPIEndpoint:
  advertiseAddress: 192.168.100.11
  bindPort: 6443
nodeRegistration:
  taints:
  - effect: PreferNoSchedule
    key: node-role.kubernetes.io/master
---
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.15.3
networking:
  podSubnet: 10.244.0.0/16

使用kubeadm默认配置初始化的集群，会在master节点打上node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule的污点，阻止master节点接受调度运行工作负载。这里测试环境只有两个节点，所以将这个taint修改为node-role.kubernetes.io/master:PreferNoSchedule。

在开始初始化集群之前可以使用 kubeadm config images pull 预先在各个节点上拉取所k8s需要的docker镜像。

接下来使用kubeadm初始化集群，选择k8s-master作为Master Node，在k8s-master上执行下面的命令：

kubeadm init --config kubeadm.yaml

上面记录了完成的初始化输出的内容，根据输出的内容基本上可以看出手动初始化安装一个Kubernetes集群所需要的关键步骤。其中有以下关键内容：

[kubelet-start] 生成kubelet的配置文件”/var/lib/kubelet/config.yaml”
[certs]生成相关的各种证书
[kubeconfig]生成相关的kubeconfig文件
[control-plane]使用/etc/kubernetes/manifests目录中的yaml文件创建apiserver、controller-manager、scheduler的静态pod
[bootstraptoken]生成token记录下来，后边使用kubeadm join往集群中添加节点时会用到
下面的命令是配置常规用户如何使用kubectl访问集群：

mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

最后给出了将节点加入集群的命令kubeadm join 192.168.100.11:6443 --token 8msx9w.mi6nrzcqn48p6o0u \
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:83a6b4e2ddc275858564ab3a4bea7d72eb3ede6cf5ec40db87dabb39ba1a2d87

查看一下集群状态，确认个组件都处于healthy状态：

kubectl get cs
NAME                 STATUS    MESSAGE             ERROR
controller-manager   Healthy   ok                  
scheduler            Healthy   ok                  
etcd-0               Healthy   {"health":"true"}

集群初始化如果遇到问题，可以使用下面的命令进行清理：

kubeadm reset
ifconfig cni0 down
ip link delete cni0
ifconfig flannel.1 down
ip link delete flannel.1
rm -rf /var/lib/cni/

2.3 安装Pod Network

接下来安装flannel network add-on：

curl -O https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
kubectl apply -f  kube-flannel.yml

这里注意kube-flannel.yml这个文件里的flannel的镜像是0.11.0，quay.io/coreos/flannel:v0.11.0-amd64

如果Node有多个网卡的话，参考flannel issues 39701，目前需要在kube-flannel.yml中使用–iface参数指定集群主机内网网卡的名称，否则可能会出现dns无法解析。需要将kube-flannel.yml下载到本地，flanneld启动参数加上–iface=<iface-name>

containers:
      - name: kube-flannel
        image: quay.io/coreos/flannel:v0.11.0-amd64
        command:
        - /opt/bin/flanneld
        args:
        - --ip-masq
        - --kube-subnet-mgr
        - --iface=eth1
......

使用kubectl get pod --all-namespaces=true -o wide 或者 kubectl get pod -n kube-system 确保所有的Pod都处于Running状态。

2.4 测试集群DNS是否可用

kubectl run curl --image=radial/busyboxplus:curl -it
kubectl run --generator=deployment/apps.v1beta1 is DEPRECATED and will be removed in a future version. Use kubectl create instead.
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
[ root@curl-5cc7b478b6-r997p:/ ]$

进入后执行nslookup kubernetes.default确认解析正常:

nslookup kubernetes.default
Server:    10.96.0.10
Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      kubernetes.default
Address 1: 10.96.0.1 kubernetes.default.svc.cluster.local

2.5 向Kubernetes集群中添加Node节点

下面将node2这个主机添加到Kubernetes集群中，在node2上执行:

kubeadm join 192.168.100.11:6443 --token 8msx9w.mi6nrzcqn48p6o0u     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:83a6b4e2ddc275858564ab3a4bea7d72eb3ede6cf5ec40db87dabb39ba1a2d87

node2加入集群很是顺利，下面在master节点上执行命令查看集群中的节点：

kubectl get node
NAME         STATUS   ROLES    AGE    VERSION
k8s-master   Ready    master   12m    v1.15.3
k8s-node     Ready    <none>   3m1s   v1.15.3

2.5.1 如何从集群中移除Node

如果需要从集群中移除node2这个Node执行下面的命令：

在master节点上执行：

kubectl drain k8s-node --delete-local-data --force --ignore-daemonsets
kubectl delete node k8s-node

在node2上执行：

kubeadm reset
ifconfig cni0 down
ip link delete cni0
ifconfig flannel.1 down
ip link delete flannel.1
rm -rf /var/lib/cni/

在node1上执行：

kubectl delete node node2

2.6 kube-proxy开启ipvs

修改ConfigMap的kube-system/kube-proxy中的config.conf，mode: “ipvs”

kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system

之后重启各个节点上的kube-proxy pod：

kubectl get pod -n kube-system | grep kube-proxy | awk '{system("kubectl delete pod "$1" -n kube-system")}'
[root@k8s-master ~]# kubectl get pod -n kube-system | grep kube-proxy
kube-proxy-f9rnj                     1/1     Running   0          39s
kube-proxy-q6hks                     1/1     Running   0          44s
[root@k8s-master ~]# kubectl logs kube-proxy-f9rnj   -n kube-system
I0822 09:49:35.870937       1 server_others.go:170] Using ipvs Proxier.
W0822 09:49:35.871397       1 proxier.go:401] IPVS scheduler not specified, use rr by default
I0822 09:49:35.872146       1 server.go:534] Version: v1.15.3

日志中打印出了Using ipvs Proxier，说明ipvs模式已经开启。

3.Kubernetes常用组件部署

越来越多的公司和团队开始使用Helm这个Kubernetes的包管理器，这里也将使用Helm安装Kubernetes的常用组件。

3.1 Helm的安装

Helm由客户端命helm令行工具和服务端tiller组成，Helm的安装十分简单。下载helm命令行工具到master节点node1的/usr/local/bin下，这里下载的2.14.1版本：

curl -O https://get.helm.sh/helm-v2.14.1-linux-amd64.tar.gz
tar -zxvf helm-v2.14.1-linux-amd64.tar.gz
cd linux-amd64/
cp helm /usr/local/bin/

为了安装服务端tiller，还需要在这台机器上配置好kubectl工具和kubeconfig文件，确保kubectl工具可以在这台机器上访问apiserver且正常使用。这里的node1节点已经配置好了kubectl。

因为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。详细内容可以查看helm文档中的Role-based Access Control。这里简单起见直接分配cluster-admin这个集群内置的ClusterRole给它。创建helm-rbac.yaml文件：

apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: tiller
  namespace: kube-system
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: tiller
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
subjects:
  - kind: ServiceAccount
    name: tiller
    namespace: kube-system

kubectl create -f helm-rbac.yaml

接下来使用helm部署tiller:

helm init --service-account tiller --skip-refresh

tiller默认被部署在k8s集群中的kube-system这个namespace下：

kubectl get pod -n kube-system -l app=helm
helm version

注意由于某些原因需要网络可以访问gcr.io和kubernetes-charts.storage.googleapis.com，如果无法访问可以通过helm init –service-account tiller –tiller-image <your-docker-registry>/tiller:v2.13.1 –skip-refresh使用私有镜像仓库中的tiller镜像

最后在k8s-master上修改helm chart仓库的地址为azure提供的镜像地址：

helm repo add stable http://mirror.azure.cn/kubernetes/charts
helm repo list

3.2 使用Helm部署Nginx Ingress

为了便于将集群中的服务暴露到集群外部，需要使用Ingress。接下来使用Helm将Nginx Ingress部署到Kubernetes上。 Nginx Ingress Controller被部署在Kubernetes的边缘节点上，关于Kubernetes边缘节点的高可用相关的内容可以查看之前整理的Bare metal环境下Kubernetes Ingress边缘节点的高可用,Ingress Controller使用hostNetwork。

我们将k8s-node(192.168.100.11)做为边缘节点，打上Label：

kubectl label node k8s-master node-role.kubernetes.io/edge=
#kubectl label node k8s-master node-role.kubernetes.io/edge- #减号表示删除
kubectl get node

stable/nginx-ingress chart的值文件ingress-nginx.yaml如下：

controller:
  replicaCount: 1
  hostNetwork: true
  nodeSelector:
    node-role.kubernetes.io/edge: ''
  affinity:
    podAntiAffinity:
        requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
        - labelSelector:
            matchExpressions:
            - key: app
              operator: In
              values:
              - nginx-ingress
            - key: component
              operator: In
              values:
              - controller
          topologyKey: kubernetes.io/hostname
  tolerations:
      - key: node-role.kubernetes.io/master
        operator: Exists
        effect: NoSchedule
      - key: node-role.kubernetes.io/master
        operator: Exists
        effect: PreferNoSchedule
defaultBackend:
  nodeSelector:
    node-role.kubernetes.io/edge: ''
  tolerations:
      - key: node-role.kubernetes.io/master
        operator: Exists
        effect: NoSchedule
      - key: node-role.kubernetes.io/master
        operator: Exists
        effect: PreferNoSchedule

nginx ingress controller的副本数replicaCount为1，将被调度到node1这个边缘节点上。这里并没有指定nginx ingress controller service的externalIPs，而是通过hostNetwork: true设置nginx ingress controller使用宿主机网络。

helm repo update
helm install stable/nginx-ingress -n nginx-ingress --namespace ingress-nginx  -f ingress-nginx.yaml
kubectl get pod -n ingress-nginx -o wide

如果访问http://192.168.100.11返回default backend，则部署完成。

3.3 使用Helm部署dashboard

kubernetes-dashboard.yaml：

image:
  repository: k8s.gcr.io/kubernetes-dashboard-amd64
  tag: v1.10.1
ingress:
  enabled: true
  hosts: 
    - k8s.frognew.com
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: "true"
    nginx.ingress.kubernetes.io/backend-protocol: "HTTPS"
  tls:
    - secretName: frognew-com-tls-secret
      hosts:
      - k8s.frognew.com
nodeSelector:
    node-role.kubernetes.io/edge: ''
tolerations:
    - key: node-role.kubernetes.io/master
      operator: Exists
      effect: NoSchedule
    - key: node-role.kubernetes.io/master
      operator: Exists
      effect: PreferNoSchedule
rbac:
  clusterAdminRole: true

安装

helm install stable/kubernetes-dashboard -n kubernetes-dashboard --namespace kube-system  -f kubernetes-dashboard.yaml
kubectl -n kube-system get secret | grep kubernetes-dashboard-token
kubectl describe -n kube-system secret/kubernetes-dashboard-token-xxx

[root@master ~]# kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kube-system
#创建一个dashboard的管理用户
[root@master ~]# kubectl create clusterrolebinding dashboard-cluster-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard-admin
#将创建的dashboard用户绑定为管理用户
[root@master ~]# kubectl get secrets -n kube-system | grep dashboard
#获取刚刚创建的用户对应的token名称
dashboard-admin-token-88gxw                      kubernetes.io/service-account-token   3      22s
[root@master ~]# kubectl describe secrets -n kube-system dashboard-admin-token-88gxw 
#查看token的详细信息

[root@master ~]# kubectl get secrets -n kube-system | grep dashboard
#查看刚才创建的token
dashboard-admin-token-88gxw                      kubernetes.io/service-account-token   3      22m
[root@master ~]# kubectl describe secrets -n kube-system dashboard-admin-token-88gxw
#查看token的详细信息，会获取token
[root@master ~]# DASH_TOKEN=$(kubectl get secrets -n kube-system dashboard-admin-token-88gxw -o jsonpath={.data.token} | base64 -d)
#将token的信息生成一个变量
[root@master ~]# kubectl config set-cluster kubernets --server=192.168.100.11:6443 --kubeconfig=/root/dashboard.conf 
#将k8s集群的配置信息写入到一个文件中，文件可自定义
[root@master ~]# kubectl config set-credentials dashboard-admin --token=${DASH_TOKEN} --kubeconfig=/root/dashboard.conf 
#将token的信息也写入到文件中（同一个文件）
[root@master ~]# kubectl config set-context dashboard-admin@kubernetes --cluster=kubernetes --user=dashboard-admin --kubeconfig=/root/dashboard.conf 
#将用户信息也写入文件中（同一个文件）
[root@master ~]# kubectl config use-context dashboard-admin@kubernetes --kubeconfig=/root/dashboard.conf 
#将上下文的配置信息也写入文件中（同一个文件）
[root@master ~]# sz /root/dashboard.conf 
#最后将配置信息导入到客户端本地

在dashboard的登录窗口使用上面的token登录。

修改本机的hosts文件：192.168.100.11 k8s.frognew.com

3.4 使用Helm部署metrics-server

从Heapster的github https://github.com/kubernetes/heapster中可以看到已经，heapster已经DEPRECATED。这里是heapster的deprecation timeline。可以看出heapster从Kubernetes 1.12开始从Kubernetes各种安装脚本中移除。

Kubernetes推荐使用metrics-server。我们这里也使用helm来部署metrics-server。

metrics-server.yaml:

args:
- --logtostderr
- --kubelet-insecure-tls
- --kubelet-preferred-address-types=InternalIP
nodeSelector:
    node-role.kubernetes.io/edge: ''
tolerations:
    - key: node-role.kubernetes.io/master
      operator: Exists
      effect: NoSchedule
    - key: node-role.kubernetes.io/master
      operator: Exists
      effect: PreferNoSchedule

helm install stable/metrics-server -n metrics-server --namespace kube-system -f metrics-server.yaml

使用下面的命令可以获取到关于集群节点基本的指标信息：

kubectl top node
kubectl top pod -n kube-system

遗憾的是，当前Kubernetes Dashboard还不支持metrics-server。因此如果使用metrics-server替代了heapster，将无法在dashboard中以图形展示Pod的内存和CPU情况(实际上这也不是很重要，当前我们是在Prometheus和Grafana中定制的Kubernetes集群中各个Pod的监控，因此在dashboard中查看Pod内存和CPU也不是很重要)。 Dashboard的github上有很多这方面的讨论，如https://github.com/kubernetes/dashboard/issues/2986，Dashboard已经准备在将来的某个时间点支持metrics-server。但由于metrics-server和metrics pipeline肯定是Kubernetes在monitor方面未来的方向，所以推荐使用metrics-server。

安装Kuboard

如果您已经有了 Kubernetes 集群，只需要一行命令即可安装 Kuboard： kubectl apply -f https://kuboard.cn/install-script/kuboard.yaml
然后访问您集群中任意节点的 32567 端口（http://any-of-your-node-ip:32567），即可打开 Kuboard 界面。