基于 Sealos 的镜像构建能力，快速部署自定义 k8s 集群
Sealos 是一个快速构建高可用 k8s 集群的命令行工具，该工具部署时会在第一个 k8s master 节点部署 registry 服务(sealos.hub)，该域名通过 hosts 解析到第一个 k8s master 节点 ip；基于内核 ipvs 对 apiserver 进行负载均衡，其默认虚拟 ip 地址为 10.103.97.2(apiserver.cluster.local)，所有 k8s Worker 节点通过该虚拟 ip 访问 kube-apiserver
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环境配置
# 各组件版本
CenOS7.9 Min(Kernel 5.4.220)
Sealos:v4.1.3
flannel:v0.20.0
kubernetes:v1.25.3
kubernetes-dashboard:v2.7.0
# 设置各节点主机名与 IP 地址映射关系
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.31.51 t1
192.168.31.52 t2
192.168.31.53 t3
192.168.31.54 t4
192.168.31.55 t5
EOF
# 安装依赖
yum install socat conntrack-tools -y
flanneld 默认容器
flanneld 默认配置清单 kube-flannel.yml 中的容器配置，简要说明如下
initContainers:
docker.io/rancher/mirrored-flannelcni-flannel-cni-plugin:v1.1.0 # 通过卷挂载方式，将 CNI 插件 /opt/cni/bin/flannel 挂载到宿主机对应位置
docker.io/rancher/mirrored-flannelcni-flannel:v0.20.0 # 通过卷挂载方式，将配置目录 /etc/cni/net.d 和 /etc/kube-flannel/ 挂载到宿主机对应位置
containers
docker.io/rancher/mirrored-flannelcni-flannel:v0.20.0 # flanneld 守护进程
自定义 kube-flannel.yml
修改 pod 网段
修改 kube-flannel.yml 配置，其默认 pod 网段为 10.244.0.0/16，可按需修改
wget https://raw.githubusercontent.com/flannel-io/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml -C ./manifests/
kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:
name: kube-flannel-cfg
namespace: kube-flannel
labels:
tier: node
app: flannel
data:
...
...
net-conf.json: |
{
"Network": "10.15.0.0/16", # pod 网段, 该网段必须与 kube-controller-manager 配置参数 --cluster-cidr 值匹配
"Backend": {
"Type": "vxlan"
}
}
添加 init 容器
修改 kube-flannel.yml 添加 Init 容器 install-cni-plugin-sealos，其作用是通过卷挂载，将宿主机目录 /opt/cni/bin 挂载到容器目录 /opt/cni/bin
initContainers:
- name: install-cni-plugin-sealos
image: docker.io/labring/docker-cni-plugins:v1.1.0
command: ["/bin/sh"]
args: ["-c", "cp -f /cni-plugins/* /opt/cni/bin/"]
volumeMounts:
- name: cni-plugin-sealos
mountPath: /opt/cni/bin
# 定义卷 cni-plugin-sealos
volumes:
- name: cni-plugin-sealos
hostPath:
path: /opt/cni/bin
部署 Sealos
wget https://github.com/labring/sealos/releases/download/v4.1.3/sealos_4.1.3_linux_amd64.tar.gz && \
tar -zxvf sealos_4.1.3_linux_amd64.tar.gz sealos && \
chmod +x sealos && mv sealos /usr/bin
创建 Dockerfile
1、创建镜像构建配置文件，目录 registry 构建时会自动生成，用于存放构建该镜像时依赖的其它镜像信息 !!
cat > Dockerfile << EOF
FROM scratch
COPY manifests ./manifests
COPY registry ./registry
CMD ["kubectl apply -f manifests/kube-flannel.yml"]
EOF
2、使用 sealos 打包构建镜像
# 执行自定义镜像构建
sealos build -f Dockerfile -t it123.me/flannel:v0.20.0 .
# 查看本地镜像
sealos images
# > REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
# > it123.me/flannel v0.20.0 6f0563e3df50 19 minutes ago 72.9 MB
# > docker.io/labring/kubernetes v1.25.3 6f1de58f84c4 8 days ago 589 MB
# > docker.io/labring/calico v3.24.1 e2122fc58fd3 8 weeks ago 354 MB
# > docker.io/labring/helm v3.8.2 1123e8b4b455 3 months ago 45.1 MB
# > docker.io/labring/calico v3.22.1 29516dc98b4b 4 months ago 546 MB
生成 Clusterfile
1、生成集群配置文件
sealos gen labring/kubernetes:v1.25.3 it123.me/flannel:v0.20.0 --masters 192.168.31.51 --nodes 192.168.31.54 -p rootroot > Clusterfile
# 参数解析
--masters # 集群 master 节点，可逗号分隔指定多个
--nodes # 集群 worker 节点，可逗号分隔指定多个
-p rootroot # 部署时的 ssh 密码，默认 ssh 用户 root，可通过 -u 参数修改
# 创建集群时需要的镜像
it123.me/flannel:v0.20.0
labring/kubernetes:v1.25.3
2、配置文件 Clusterfile 内容如下
apiVersion: apps.sealos.io/v1beta1
kind: Cluster
metadata:
creationTimestamp: null
name: default
spec:
hosts:
- ips:
- 192.168.31.51:22
roles:
- master
- amd64
- ips:
- 192.168.31.54:22
roles:
- node
- amd64
image:
- labring/kubernetes:v1.25.3
- it123.me/flannel:v0.20.0
ssh:
passwd: rootroot
pk: /root/.ssh/id_rsa
port: 22
status: {}
3、向 Clusterfile 文件尾行添加如下内容，以自定义集群的 pod 和 service 网段，将会分别用于设置组件 kube-controller-manager 启动参数 --cluster-cidr 和 --service-cluster-ip-range 的值
---
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
kind: ClusterConfiguration
networking:
podSubnet: 10.15.0.0/16 # 该值必须与 flanneld 配置清单 kube-flannel.yaml 中的配置一致，
serviceSubnet: 10.16.0.0/16
创建集群
1、基于如上配置创建集群
# 创建集群, 并验证节点状态
sealos apply -f Clusterfile
kubectl get node -o wide
# > NAME STATUS ROLES AGE VERSION INTERNAL-IP EXTERNAL-IP OS-IMAGE KERNEL-VERSION CONTAINER-RUNTIME
# > t1 Ready control-plane 41m v1.25.3 192.168.31.51 <none> CentOS Linux 7 (Core) 5.4.220-1.el7.elrepo.x86_64 containerd://1.6.2
# > t4 Ready <none> 41m v1.25.3 192.168.31.54 <none> CentOS Linux 7 (Core) 5.4.220-1.el7.elrepo.x86_64 containerd://1.6.2
2、在需要执行集群管理的节点添加 kubeconfig 配置
mkdir -p $HOME/.kube
cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
集群维护
添加 Work 节点
1、添加工作节点 192.168.31.55
sealos add --nodes 192.168.31.55 # 执行 sealos delete --nodes 192.168.31.50 删除节点
kubectl get node -o wide
# > NAME STATUS ROLES AGE VERSION INTERNAL-IP EXTERNAL-IP OS-IMAGE KERNEL-VERSION CONTAINER-RUNTIME
# > t1 Ready control-plane 41m v1.25.3 192.168.31.51 <none> CentOS Linux 7 (Core) 5.4.220-1.el7.elrepo.x86_64 containerd://1.6.2
# > t4 Ready <none> 41m v1.25.3 192.168.31.54 <none> CentOS Linux 7 (Core) 5.4.220-1.el7.elrepo.x86_64 containerd://1.6.2
# > t5 Ready <none> 38s v1.25.3 192.168.31.55 <none> CentOS Linux 7 (Core) 5.4.221-1.el7.elrepo.x86_64 containerd://1.6.2
2、验证 pod 、service 网段
kubectl get pod,svc -o wide -A
# > NAMESPACE NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
# > kube-system pod/coredns-565d847f94-4lr8z 1/1 Running 0 44m 10.15.0.5 t8 <none> <none>
# > kube-system pod/coredns-565d847f94-65v47 1/1 Running 0 44m 10.15.0.4 t8 <none> <none>
# > NAMESPACE NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE SELECTOR
# > default service/kubernetes ClusterIP 10.16.0.1 <none> 443/TCP 44m <none>
# > kube-system service/kube-dns ClusterIP 10.16.0.10 <none> 53/UDP,53/TCP,9153/TCP 44m k8s-app=kube-dns
添加 Master 节点
1、添加控制器节点 192.168.31.52 和 192.168.31.53
sealos add --masters 192.168.31.52,192.168.31.53
执行该操作时，sealos 会自动在对应 master 节点添加 etcd 服务，但是集群 kube-apiserver 配置项 --etcd-servers 并未更新，因此、还需到各 master 节点更新配置文件 /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml，设置配置项--etcd-servers=https://192.168.31.51:2379,https://192.168.31.52:2379,https://192.168.31.53:2379 实现 etcd 服务的高可用
备注: 该配置项修改后会自动生效，因为 k8s 会自动监视这些配置文件，当被修改时，k8s 会自动重建对应节点 kube-apiserver 的 pod 实例
2、验证节点
kubectl get node -o wide
# > NAME STATUS ROLES AGE VERSION INTERNAL-IP EXTERNAL-IP OS-IMAGE KERNEL-VERSION CONTAINER-RUNTIME
# > t1 Ready control-plane 54m v1.25.3 192.168.31.51 <none> CentOS Linux 7 (Core) 5.4.220-1.el7.elrepo.x86_64 containerd://1.6.2
# > t2 Ready control-plane 2m v1.25.3 192.168.31.52 <none> CentOS Linux 7 (Core) 5.4.220-1.el7.elrepo.x86_64 containerd://1.6.2
# > t3 Ready control-plane 2m v1.25.3 192.168.31.53 <none> CentOS Linux 7 (Core) 5.4.220-1.el7.elrepo.x86_64 containerd://1.6.2
# > t4 Ready <none> 54m v1.25.3 192.168.31.54 <none> CentOS Linux 7 (Core) 5.4.220-1.el7.elrepo.x86_64 containerd://1.6.2
# > t5 Ready <none> 13m v1.25.3 192.168.31.55 <none> CentOS Linux 7 (Core) 5.4.220-1.el7.elrepo.x86_64 containerd://1.6.2
部署 dashboard
sealos run --cluster demo01 labring/kubernetes-dashboard:v2.7.0
清理集群
sealos reset
Q&A
1、error execution phase control-plane-prepare/certs: error creating PKI assets: failed to write or validate certificate "apiserver": certificate apiserver is invalid: x509: certificate is valid for 192.168.31.53, 10.96.0.1, 10.103.97.2, 127.0.0.1, 192.168.31.51, 192.168.31.52, not 10.16.0.1 (生成的 apiserver.cert 证书不包含 10.16.0.1)
使用 sealos apply -f Clusterfile 创建集群时，并未将 Clusterfile 中 kubeadm 的自定义集群配置 ClusterConfiguration 添加至 .sealos/demo01/Clusterfile 文件，因此当使用如下命令添加 master 节点时报错提示，生成的 apiserver.cert 证书中不包含自定义的 service 网段 ip
# 使用默认配置文件 .sealos/demo01/Clusterfile
sealos add --cluster demo01 --masters 192.168.31.52,192.168.31.53
解决方案：在文件 .sealos/demo01/Clusterfile 尾行添加如下配置, 再执行 master 节点添加命令:
---
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
kind: ClusterConfiguration
networking:
podSubnet: 10.15.0.0/16
serviceSubnet: 10.16.0.0/16
2、若执行 sealos apply -f Clusterfile 操作时，提示 no change apps | nodes, 则需要用 Clusterfile 覆盖 /root/.sealos/default/Clusterfile 文件
cp Clusterfile /root/.sealos/default/Clusterfile 或删除 /root/.sealos/default/Clusterfile 状态部分 status:{} 或 sealos reset
3、socat not found in system path !!
集群所有节点安装 yum install socat -y
4、ERROR [2022-11-02 20:11:43] >> Port: 10249 occupied. Please turn off port service.
本次安装受到环境残留干扰，需清理节点环境
5、error execution phase preflight: couldn't validate the identity of the API Server: could not find a JWS signature in the cluster-info ConfigMap for token ID "fk63j7"
新建 default 集群时，执行 sealos reset --cluster default 清除之前创建的集群证书及其它信息
重 要 提 醒: 由于笔者时间、视野、认知有限，本文难免出现错误、疏漏等问题，期待各位读者朋友、业界大佬指正交流, 共同进步 !!
