使用acs-engine在Azure中国区部署kubernetes集群详解
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1. acs-engine简介
ACS是微软在2015年12月推出的一项基于容器的云端PaaS服务。说简单点，acs-engine就是一个ARM模板生成器，用户只需要配置几个简单的参数来描述容器集群的规格，然后acs-engine将这个容器集群描述文件转化成一组ARM（Azure Resource Manager）模板，然后用户可以使用azure的cli命令来自动化地在Azure公有云上生成容器集群。
ACS完全基于开源组件，目前ACS支持主流的编排框架有：DC/OS，Swarm，Kubernetes。acs-engine也已经在GitHub上开源（https://github.com/azure/acs-engine）。
目前有人说无法在中国区使用acs-engine，但是实测acs-engine可以在中国区部署k8s集群了，下面将对部署过程进行详细介绍。至于k8s集群这里先不进行详细介绍，请参考其他资料，后续我也将介绍一些关于k8s的相关内容。
2. acs-engine部署
环境： CentOS7，acs-enginev0.8.0
1. 首先获取acs-engine源码包，由于官方已经提供编译好的acs-engine，所以懒人可以直接下载解压，不用通过源码编译。但是源码包中包含了模板文件，建议一起下载：
# wget https://github.com/Azure/acs-engine/releases/download/v0.8.0/acs-engine-v0.8.0-linux-amd64.zip # wget https://github.com/Azure/acs-engine/archive/v0.8.0.zip
2. 安装依赖软件：
# yum install golang
# yum install git
3. 运行go get all命令安装ACS引擎需要的依赖组件
4. 解压源码包和编译好的acs-engine：
# cd ~ # unzip acs-engine-v0.8.0-linux-amd64.zip # unzip v0.8.0.zip
5. 运行acs-engine命令：
# echo "export PATH=$PATH:$HOME/v0.8.0" >> ~/.bash_profile # source ~/.bash_profile # acs-engine ACS-Engine deploys and manages Kubernetes, Swarm Mode, and DC/OS clusters in Azure Usage: acs-engine [command] Available Commands: generate Generate an Azure Resource Manager template help Help about any command version Print the version of ACS-Engine Flags: --debug enable verbose debug logs -h, --help help for acs-engine Use "acs-engine [command] --help" for more information about a command.
3. Kubernetes集群搭建
由于目前acs-engine源码中已经加入了Azure中国区，所以我们无需修改源码，只需要在第三步编辑集群定义文件时中指定微软云中国区，acs-engine会在生成的ARM模板中将Kubernetes的镜像源替换成国内可以访问的地址。
Ⅰ. 集群说明
我创建的是1个master节点2个node节点的集群，创建后的集群架构如下：
使用ARM模板创建的集群会在Azure中为master节点创建LoadBalancer，而至于node节点，则会在当你在k8s中将一个服务的访问方式设置为LoadBalancer后，k8s集群会访问Azure的API为node节点创建一个LoadBalancer，并且添加上Public IP，k8s集群服务访问方式这里暂不详细说明。
Ⅱ. 生成SSH密钥
创建的k8s集群默认是通过SSH密钥登录的，因此我们要首先生成SSH密钥，这里只做Linux举例，windows/mac请自行查阅相关资料。
# mkdir ~/.ssh # chmod 700 ~/.ssh # ssh-keygen -t rsa Generating public/private rsa key pair. Enter file in which to save the key (/home/b/.ssh/id_rsa): Enter passphrase (empty for no passphrase): Enter same passphrase again: Your identification has been saved in /home/b/.ssh/id_rsa. Your public key has been saved in /home/b/.ssh/id_rsa.pub.
Ⅲ. 创建服务主体账号密码
k8s集群需要能够访问你的微软云并创建删除相关资源，因此需要给k8s集群配置服务主体账号密码。你可以选择Azure CLI、Powershell、或者在Portal中直接创建，当然，你的Azure账号必须有应用程序注册的权限。这里介绍下Azure CLI和Portal中创建的方式。
1> Azure CLI 2.0
# az cloud set -n AzureChinaCloud # az login # az account set --subscription="${SUBSCRIPTION_ID}" # az ad sp create-for-rbac --role="Contributor" --scopes="/subscriptions/${SUBSCRIPTION_ID}"
之后你将得到一个json格式的tenant账号密码等信息： （需要注意的是以上命令生成的密码有效期只有一年，而Azure应用程序账号密码有效期可以选择一年/三年/永久，需要指定密码有效期要在后面加 --years 参数。你可以在Portal - Azure Active Directory - 应用程序注册 中找到名字为以下displayName的账号）
{ "appId": "xxxxx-xxxxxxx-xxxxxxx-xxxxxx-xxxxxx", "displayName": "azure-cli-2017-10-13-08-20-35", "name": "http://azure-cli-2017-10-13-08-20-35", "password": "87ads6f7s6d7f87ad6sf78a6s7df7asf", "tenant": "xxxxxx-xxxxxx-xxxxxx-xxxxxx-xxxxxxx" }
你可以登录来验证下你的应用程序账号：
# az login --service-principal -u NAME -p PASSWORD --tenant TENANT # az vm list-sizes --location chinaeast
2> Portal
Ⅳ. 编辑集群定义文件
在你下载的源码包中有最简单的集群定义文件举例，文件位置在 examples/kubernetes.json，修改这个文件以满足你的集群要求，关于集群定义文件详细信息请参考官方说明，这里给出我使用的配置举例：{ "apiVersion": "vlabs",
"location": "chinaeast", #这里一定要指定location为中国区，否则生成的ARM模板中k8s镜像的地址为azureedge域名的地址，国内无法访问。
"properties": {
"orchestratorProfile": {
"orchestratorType": "Kubernetes",
"kubernetesConfig": {
"clusterSubnet": "10.244.0.0/16", #pod使用的地址空间
"dnsServiceIP": "10.4.0.10",
"serviceCidr": "10.4.0.0/16" #service使用的地址空间
}
},
"masterProfile": { #master节点配置
"count": 1, #master主机数量
"dnsPrefix": "k8s-preproduction", #生成的k8s集群可以通过dnsPrefix.chinaeast.cloudapp.chinacloudapi.cn来访问
"vnetSubnetID": "/subscriptions/xxxxxxxxxxx/resourceGroups/Pre-Production/providers/Microsoft.Network/virtualNetworks/XXXVNET/subnets/default", #指定部署到现有的subnet，否则会生成一个新的subnet
"firstConsecutiveStaticIP": "10.0.0.7", #master的起始IP
"storageProfile": "ManagedDisks", #指定使用托管磁盘
"distro": "ubuntu", #使用ubuntu镜像，对于k8s集群，acs-engine目前只支持ubuntu镜像。对于Swarm集群可以指定rhel镜像
"vmSize": "Standard_DS2_v2" #虚拟机规模
},
"agentPoolProfiles": [ #node节点配置
{
"name": "preagpool1",
"count": 2,
"vmSize": "Standard_DS2_v2",
"vnetSubnetID": "/subscriptions/xxxxxxxxxxx/resourceGroups/Pre-Production/providers/Microsoft.Network/virtualNetworks/XXXVNET/subnets/default",
"storageProfile": "ManagedDisks", #node节点默认不使用托管磁盘，需要使用这里必须指定
"distro": "ubuntu",
"availabilityProfile": "AvailabilitySet"
}
],
"linuxProfile": {
"adminUsername": "sshuser",
"ssh": {
"publicKeys": [ #这里给出步骤Ⅰ生成的ssh密钥
{
"keyData": "ssh-rsa xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx sshuser@acs-engine-test"
}
]
}
},
"servicePrincipalProfile": { #这里给步骤Ⅱ生成的appID和password
"clientId": "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx",
"secret": "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx"
}
}
}
Ⅴ. 生成ARM模板
使用刚编辑好的kubernetes.json作为输入参数，执行以下命令生成ARM模板：
# acs-engine generate examples/kubernetes.json
生成的模板位于_output/"dnsPrefix"路径下，将会生成3个或者多个类似如下的模板：
- apimodel.json - 集群配置文件
- azuredeploy.json - 核心的ARM (Azure Resource Model)模板，用来部署k8s集群
- azuredeploy.parameters.json - 部署参数文件，其中的参数可以自定义
- certificate and access config files - kubernetes需要的一些证书，这些证书文件和它依赖的kube config配置文件也存放在和ARM模板同级目录下面
需要注意的是，当修改已有的Docker容器集群的时候，应该修改apimodel.json文件来保证最新的部署不会影响到目前集群中已有的资源。举个例子，如果一个容器集群中的节点数量不够的时候，可以修改apimodel.json中的集群节点数量，然后重新运行acs-engine命令并将apimodel.json作为输入参数来生成新的ARM模板。这样部署以后，集群中的旧的节点就不会有变化，新的节点会自动加入。
可以看到apimodel以及parameters文件中k8s的镜像地址已经换成crproxy.trafficmanager.net，这个地址国内可以访问的到，这里我们还需要修改parameters文件中的两个参数：
"dockerEngineDownloadRepo": { "value": "https://mirror.kaiyuanshe.cn/docker-engine/apt/repo/" #由于当前mirror.azure.cn有证书问题，我们这里把docker-engine源替换到其他源 }, "kubernetesTillerSpec": { "value": "crproxy.trafficmanager.net:6000/kubernetes-helm/tiller:v2.6.1" #这里没有自动替换到trafficmanager地址而扔使用的azureedge地址，手动将其替换 }
Ⅵ. 部署ARM模板
1> Azure CLI 2.0
$ az cloud set -n AzureChinaCloud $ az login $ az account set --subscription "<SUBSCRIPTION NAME OR ID>" $ az group create \ --name "<RESOURCE_GROUP_NAME>" \ --location "<LOCATION>" $ az group deployment create \ --name "<DEPLOYMENT NAME>" \ --resource-group "<RESOURCE_GROUP_NAME>" \ --template-file "./_output/<INSTANCE>/azuredeploy.json" \ --parameters "./_output/<INSTANCE>/azuredeploy.parameters.json"
2> Powershell
Add-AzureRmAccount Select-AzureRmSubscription -SubscriptionID <SUBSCRIPTION_ID> New-AzureRmResourceGroup ` -Name <RESOURCE_GROUP_NAME> ` -Location <LOCATION> New-AzureRmResourceGroupDeployment ` -Name <DEPLOYMENT_NAME> ` -ResourceGroupName <RESOURCE_GROUP_NAME> ` -TemplateFile _output\<INSTANCE>\azuredeploy.json ` -TemplateParameterFile _output\<INSTANCE>\azuredeploy.parameters.json
不出意外你将在resource group里看到k8s集群被创建起来，在部署中可以看到详细部署的进度：
若kube-dns以及kubernetes-dashboard服务无法正常启动，需要安装网络组建（flannel、calico等），这里给出flannel部署方式，calico可以在cluster文件kubernetesConfig中配置networkPolicy: "calico"。
---
kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
name: flannel
rules:
- apiGroups:
- ""
resources:
- pods
verbs:
- get
- apiGroups:
- ""
resources:
- nodes
verbs:
- list
- watch
- apiGroups:
- ""
resources:
- nodes/status
verbs:
- patch
---
kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
name: flannel
roleRef:
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
kind: ClusterRole
name: flannel
subjects:
- kind: ServiceAccount
name: flannel
namespace: kube-system
---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
name: flannel
namespace: kube-system
---
kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:
name: kube-flannel-cfg
namespace: kube-system
labels:
tier: node
app: flannel
data:
cni-conf.json: |
{
"name": "cbr0",
"type": "flannel",
"delegate": {
"hairpinMode": true,
"isDefaultGateway": true
}
}
net-conf.json: |
{
"Network": "10.244.0.0/16",
"Backend": {
"Type": "vxlan"
}
}
---
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: DaemonSet
metadata:
name: kube-flannel-ds
namespace: kube-system
labels:
tier: node
app: flannel
spec:
template:
metadata:
labels:
tier: node
app: flannel
spec:
hostNetwork: true
nodeSelector:
beta.kubernetes.io/arch: amd64
tolerations:
- key: node-role.kubernetes.io/master
operator: Exists
effect: NoSchedule
serviceAccountName: flannel
initContainers:
- name: install-cni
image: quay.io/coreos/flannel:v0.9.0-amd64
command:
- cp
args:
- -f
- /etc/kube-flannel/cni-conf.json
- /etc/cni/net.d/10-flannel.conf
volumeMounts:
- name: cni
mountPath: /etc/cni/net.d
- name: flannel-cfg
mountPath: /etc/kube-flannel/
containers:
- name: kube-flannel
image: quay.io/coreos/flannel:v0.9.0-amd64
command: [ "/opt/bin/flanneld", "--ip-masq", "--kube-subnet-mgr" ]
securityContext:
privileged: true
env:
- name: POD_NAME
valueFrom:
fieldRef:
fieldPath: metadata.name
- name: POD_NAMESPACE
valueFrom:
fieldRef:
fieldPath: metadata.namespace
volumeMounts:
- name: run
mountPath: /run
- name: flannel-cfg
mountPath: /etc/kube-flannel/
volumes:
- name: run
hostPath:
path: /run
- name: cni
hostPath:
path: /etc/cni/net.d
- name: flannel-cfg
configMap:
name: kube-flannel-cfg
Ⅶ. 创建一个测试服务
1> 使用SSH密钥通过master IP或者FQDN连接到k8s集群中
2> 查看集群状态，正常的话node都应该为ready状态，pods为running
# kubectl get nodes
# kubectl get pods --all-namespaces
3> 创建一个nginx deployment，成功后你将看到一个running的nginx pod
# kubectl run nginx --image nginx
# kubectl get pods -o yaml
# curl curl 10.244.1.4 (pod IP)
4> 创建nginx服务
# kubectl expose deployment nginx --port=80 # kubectl get service
# curl 10.0.105.199 (service IP)
5> 设置服务可以通过外部访问
k8s的服务外部访问方式有LoadBalancer、NodePort、Ingress，这里暂不进行过多赘述，我们使用LoadBalancer方式。
# kubectl edit svc nginx
将type从ClusterIP改为LoadBalancer，保存退出。之后k8s集群将会自动为node节点创建一个Azure LoadBalancer和一个public IP
6> 访问服务
当EXTERNAL-IP从Pending状态变为一个public IP时，则可以通过浏览器进行服务访问了。
# kubectl get svc
至此，通过acs-engine搭建k8s集群结束。
Ⅶ. 一些关于acs-engine的问题
上周与acs的开发人员进行了交流，以下是一些咨询的问题以及答案：
1. Scale up/down master with acs-engine? -> Not supported
2. Scale down nodes with acs-engine? -> Not supported
3. CentOS supported? -> Maybe later
4. How to roll back if scale up failed? -> Don't know
5. When is AKS available in China? -> 2018 Q2
官方链接：
https://github.com/Azure/acs-engine
