k8s版本部署可视化的kubesphere k8s部署教程

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mob64ca1405664d 2024-03-12 14:56:14

文章标签 k8s 架构容器 kubernetes 云原生 文章分类 架构后端开发

一、步骤概览

k8s版本部署可视化的kubesphere k8s部署教程_kubernetes

对比上面架构图，部署步骤主要分为7个步：

1、创建三台虚拟机，部署linux系统（省略）

2、系统初始化

3、为etcd和apiserver自签证书

4、部署etcd集群

5、部署master，其中包括kube-apiserver，kube-controller-manager，kub-scheduler，etcd，

6、部署kubelet，kube-proxy，docker，etcd。

7、部署集群网络。

二、部署

1、创建三台虚拟机，部署linux系统，以及规划（省略）

k8s版本部署可视化的kubesphere k8s部署教程_云原生_02

节点	ip	规划	配置
master	192.167.25.217	kube-apiserver， kube-controller-manager， kube-scheduler， etcd,docker	2G，2cpu，30G硬盘，centos7.X
node1	192.167.25.218	kubelet， kube-proxy， docker，etcd	2G，2cpu，30G硬盘，centos7.X
node2	192.167.25.219	kubelet， kube-proxy， docker，etcd	2G，2cpu，30G硬盘，centos7.X

2、系统初始化

2-1 禁用防火墙，selinux，关闭swap（master和node节点都需要设置）

# 关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

# 关闭selinux
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config  # 永久
setenforce 0  # 临时

# 关闭swap
swapoff -a  # 临时
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab    # 永久

2-2 设置每台服务器主机名，添加host文件。

通过hostnamem命令查询主机名字

# hostname
k8smaster

通过设置主机名称：

# 根据规划设置主机名
hostnamectl set-hostname <hostname>

1、设置注解192.168.25.217注解名称：
hostnamectl set-hostname k8smaster

2、设置注解192.168.25.218注解名称：
hostnamectl set-hostname k8snode1

3、设置注解192.168.25.219注解名称：
hostnamectl set-hostname k8snode2

在master添加hosts(注意：仅需在master节点添加即可。)

cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.25.217 k8smaster
192.168.25.218 k8snode1
192.168.25.219 k8snode2
EOF

k8s版本部署可视化的kubesphere k8s部署教程_kubernetes_03

2-3将桥接的IPv4流量传递到iptables的链（master和node节点都需要设置）

cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF

sysctl --system  # 让配置生效

2-4 同步时间（master和node节点都需要设置）

如果时间不同步，会导致docker下载失败。

# 查看时区：
ls -l /etc/localtime
# 修改时区
sudo rm -f /etc/localtime
sudo ln -s /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime
# 时间同步
yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com

2-5 安装必备软件

yum install -y wget vim lrzsz unzip net-tools

2-6 安装docker

master 节点也需要安装docker，因为后面安装CNI 的时候，需要用到docker。

wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
yum -y install docker-ce-19.03.9-3.el7
systemctl enable docker && systemctl start docker
docker --version

设置docker下载镜像加速器：

sudo mkdir -p /etc/docker
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "registry-mirrors": ["https://w2hvqdzg.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

到此，三个机器的初始化完成了。

3、为etcd和apiserver自签证书

k8s 所有组件都是采用https加密通信的，这些组件一般有两套根证书生成：k8s 组件（apiserver）和etcd。

k8s版本部署可视化的kubesphere k8s部署教程_k8s_04

红色线：k8s 自建证书颁发机构（CA），需要携带有它生成的客户端证书访问apiserver。
蓝色线：etcd 自建证书颁发机构（CA），需要携带它颁发的客户端证书访问etcd。

3.1 准备 cfssl 证书生成工具

cfssl 是一个开源的证书管理工具，使用 json 文件生成证书，相比 openssl 更方便使用。
找任意一台服务器操作，这里用 Master 节点。

如果cfssl_linux-amd64，cfssljson_linux-amd64，cfssl-certinfo_linux-amd64文件下载慢，可以直接下载我上传到csdn中的资源。

# 下载相关工具：
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64
chmod +x cfssl_linux-amd64 cfssljson_linux-amd64 cfssl-certinfo_linux-amd64
mv cfssl_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl
mv cfssljson_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssljson
mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/bin/cfssl-certinfo

3.2 生成 Etcd 证书

3.2.1自签证书颁发机构（ CA）

创建工作目录：

mkdir -p ~/TLS/{etcd,k8s}
cd ~/TLS/etcd

自签 CA：

cat > ca-config.json<< EOF
{
    "signing":{
        "default":{
            "expiry":"87600h"
        },
        "profiles":{
            "www":{
                "expiry":"87600h",
                "usages":[
                    "signing",
                    "key encipherment",
                    "server auth",
                    "client auth"
                ]
            }
        }
    }
} 
EOF

cat > ca-csr.json<< EOF
{
    "CN":"etcd CA",
    "key":{
        "algo":"rsa",
        "size":2048
    },
    "names":[
        {
            "C":"CN",
            "L":"Beijing",
            "ST":"Beijing"
        }
    ]
}
EOF

生成证书：

#初始化证书
cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -

然后我们看一下是否生产跟证书成功，有了这个跟根证书，就可以为etcd颁发域名证书了。

[root@k8smaster etcd]# ls  *.pem
ca-key.pem  ca.pem

3.2.2使用自签 CA 签发 Etcd HTTPS 证书

创建证书申请文件：

cat > server-csr.json<< EOF
{
    "CN":"etcd",
    "hosts":[
        "192.168.25.217",
        "192.168.25.218",
        "192.168.25.219"
    ],
    "key":{
        "algo":"rsa",
        "size":2048
    },
    "names":[
        {
            "C":"CN",
            "L":"BeiJing",
            "ST":"BeiJing"
        }
    ]
} 
EOF

注：上述文件 hosts 字段中 IP 为所有 etcd 节点的集群内部通信 IP，一个都不能少！为了方便后期扩容可以多写几个预留的 IP。

生成证书：

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=www server-csr.json | cfssljson -bare server

# 查看生产的证书
ls server*pem
server-key.pem server.pem

到此证书正常完毕。

4、部署etcd集群

Etcd 是一个分布式键值存储系统， Kubernetes 使用 Etcd 进行数据存储；为解决 Etcd 单点故障，在生产中采用集群方式部署，避免 Etcd 单点故障，这里使用 3 台组建集群，可容忍 1 台机器故障，如果使用 5 台组建集群，可容忍 2 台机器故障。生产环境建议单独服务器部署这些etcd节点。
etcd节点规划

节点	ip
etcd1	192.167.25.217
etcd2	192.167.25.218
etcd3	192.167.25.219

下载etcd。
下载地址：https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.4.9/etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
或者从csdn下载：

4.1 部署 Etcd 集群

以下在节点 1 上操作，为简化操作，待会将节点 1 生成的所有文件拷贝到节点 2 和节点 3.
(1) 创建工作目录并解压二进制包

mkdir /opt/etcd/{bin,cfg,ssl} -p
tar zxvf etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
mv etcd-v3.4.9-linux-amd64/{etcd,etcdctl} /opt/etcd/bin/

(2)拷贝刚才生成的证书
把刚才生成的证书拷贝到配置文件中的路径：

cp ~/TLS/etcd/ca*pem ~/TLS/etcd/server*pem /opt/etcd/ssl/

(3)创建 etcd 配置文件

cat > /opt/etcd/cfg/etcd.conf << EOF
#[Member]
ETCD_NAME="etcd-1"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.25.217:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.25.217:2379"
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.25.217:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.25.217:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://192.168.25.217:2380,etcd-2=https://192.168.25.218:2380,etcd-3=https://192.168.25.219:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
EOF

ETCD_NAME：节点名称，集群中唯一
ETCD_DATA_DIR：数据目录
ETCD_LISTEN_PEER_URLS：集群通信监听地址
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS：客户端访问监听地址，也就是当前机器的ip地址，
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS：集群通告地址
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS：客户端通告地址
ETCD_INITIAL_CLUSTER：集群节点地址，需要将每个etcd节点的ip和端口都写上。
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN：集群 Token
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE：加入集群的当前状态， new 是新集群， existing 表示加入已有集群

(4)通过 scp命令将/opt/etcd 文件夹和/usr/lib/systemd/system/etcd.service复制到etcd节点的/opt 路径下和/usr/lib/systemd/system/下。

scp -r /opt/etcd/ root@192.168.25.218:/opt/
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.25.219:/opt/

(5)然后在etcd节点 2 和节点 3 分别修改 etcd.conf 配置文件中的节点名称和当前服务器 IP：

vi /opt/etcd/cfg/etcd.conf
#[Member]
ETCD_NAME="etcd-3" # 修改此处， 节点 2 改为 etcd-2， 节点 3 改为 etcd-3
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.25.219:2380" # 修改此处为当前服务器 IP
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.25.219:2379" # 修改此处为当前服务器 IP
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.25.219:2380" # 修改此处为当前
服务器 IP
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.25.219:2379" # 修改此处为当前服务器
IP
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://192.168.25.217:2380,etcd-2=https://192.168.25.218:2380,etcd-3=https://192.168.25.219:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"

(6)在三台配置systemd管理etcd。

cat > /usr/lib/systemd/system/etcd.service << EOF
[Unit]
Description=Etcd Server
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target
[Service]
Type=notify
EnvironmentFile=/opt/etcd/cfg/etcd.conf
ExecStart=/opt/etcd/bin/etcd \
--cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem \
--key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \
--peer-cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem \
--peer-key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \
--trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem \
--peer-trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem \
--logger=zap
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

(7)在三台etcd节点上启动并设置etcd开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start etcd
systemctl enable etcd

(8)查看集群状态

ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints="https://192.168.25.217:2379,https://192.168.25.218:2379,https://192.168.25.219:2379" endpoint health --write-out=table

当显示如下文字，则代表启动正常了。

https://192.168.25.217:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 17.981708ms
https://192.168.25.218:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 18.184562ms
https://192.168.25.219:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 23.537695ms

如果输出上面信息，就说明集群部署成功。如果有问题第一步先看日志：/var/log/message 或 journalctl -u etcd，或者journalctl -u etcd -f 实时查看日志。

到此etcd集群部署成功~

5、部署master，其中包括kube-apiserver，kube-controller-manager，kub-scheduler，etcd（已部署）。

5.1 安装自签证书

因为安装apiserver，需要做一个自签证书，从而可以让apiserver通过https访问node节点。下面我们先生成apiserver的自签证书。
(1)自签证书颁发机构（ca）

cd /root/TLS/k8s


cat > ca-config.json<< EOF
{
    "signing":{
        "default":{
            "expiry":"87600h"
        },
        "profiles":{
            "kubernetes":{
                "expiry":"87600h",
                "usages":[
                    "signing",
                    "key encipherment",
                    "server auth",
                    "client auth"
                ]
            }
        }
    }
}
EOF



cat > ca-csr.json<< EOF
{
    "CN":"kubernetes",
    "key":{
        "algo":"rsa",
        "size":2048
    },
    "names":[
        {
            "C":"CN",
            "L":"Beijing",
            "ST":"Beijing",
            "O":"k8s",
            "OU":"System"
        }
    ]
}
EOF

（2）生成证书

cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -
ls *pem
ca-key.pem ca.pem

(3)使用自签 CA 签发 kube-apiserver HTTPS 证书
创建证书申请文件：
为了方便我们后面将单master扩展为多master集群，我们在hosts 数组中添加两个ip，作为备用： 192.168.25.220，192.168.25.221

cd ~/TLS/k8s
cat > server-csr.json<< EOF
{
    "CN":"kubernetes",
    "hosts":[
        "10.0.0.1",
        "127.0.0.1",
        "192.168.25.217",
        "192.168.25.218",
        "192.168.25.219",
        "192.168.25.220",
        "192.168.25.221",
        "kubernetes",
        "kubernetes.default",
        "kubernetes.default.svc",
        "kubernetes.default.svc.cluster",
        "kubernetes.default.svc.cluster.local"
    ],
    "key":{
        "algo":"rsa",
        "size":2048
    },
    "names":[
        {
            "C":"CN",
            "L":"BeiJing",
            "ST":"BeiJing",
            "O":"k8s",
            "OU":"System"
        }
    ]
}
EOF

(4)生成证书：

#生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes server-csr.json | cfssljson -bare server
# 查看生产的证书
ls server*pem
server-key.pem server.pem

5.2 下载k8s

通过链接https://github.com/kubernetes/kubernetes/tree/master/CHANGELOG，可以查询k8s 的各个版本。

k8s版本部署可视化的kubesphere k8s部署教程_容器_05

我们今天主要以K8s-v1.20.4版本为例演示。

k8s版本部署可视化的kubesphere k8s部署教程_容器_06

k8s版本部署可视化的kubesphere k8s部署教程_云原生_07

然后将我们下载的kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz 包上传到master节点中。

# 解压安装包 
tar -zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
# 所有文件都在/server/bin 路径下
cd kubernetes/server/bin

k8s版本部署可视化的kubesphere k8s部署教程_架构_08

部署master主要需要图上这些文件，kube-apiserver，kube-controller-manager，kubectl，kube-scheduler。

创建k8s master 安装文件夹

mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}

将master 节点的相关执行文件拷贝到对应目录：

cp kube-apiserver kube-scheduler kube-controller-manager /opt/kubernetes/bin
cp kubectl /usr/bin/

5.3 部署 kube-apiserver

(1)拷贝刚才生成apiserver认证的证书

cp ~/TLS/k8s/ca*pem ~/TLS/k8s/server*pem /opt/kubernetes/ssl/

(2)创建apiserver配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf << EOF
KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--etcd-servers=https://192.168.25.217:2379,https://192.168.25.218:2379,https://192.168.25.219:2379 \\
--bind-address=192.168.25.217 \\
--secure-port=6443 \\
--advertise-address=192.168.25.217 \\
--allow-privileged=true \\
--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 \\
--enable-admission-plugins=NamespaceLifecycle,LimitRanger,ServiceAccount,ResourceQuota,NodeRestriction \\
--authorization-mode=RBAC,Node \\
--enable-bootstrap-token-auth=true \\
--token-auth-file=/opt/kubernetes/cfg/token.csv \\
--service-node-port-range=30000-32767 \\
--kubelet-client-certificate=/opt/kubernetes/ssl/server.pem \\
--kubelet-client-key=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \\
--tls-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/server.pem \\
--tls-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \\
--client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--service-account-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \\
--service-account-issuer=api \\
--service-account-signing-key-file=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \\
--etcd-cafile=/opt/etcd/ssl/ca.pem \\
--etcd-certfile=/opt/etcd/ssl/server.pem \\
--etcd-keyfile=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \\
--requestheader-client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--proxy-client-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/server.pem \\
--proxy-client-key-file=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \\
--requestheader-allowed-names=kubernetes \\
--requestheader-extra-headers-prefix=X-Remote-Extra- \\
--requestheader-group-headers=X-Remote-Group \\
--requestheader-username-headers=X-Remote-User \\
--enable-aggregator-routing=true \\
--audit-log-maxage=30 \\
--audit-log-maxbackup=3 \\
--audit-log-maxsize=100 \\
--audit-log-path=/opt/kubernetes/logs/k8s-audit.log"
EOF

注：上面两个\ 第一个是转义符，第二个是换行符，使用转义符是为了使用 EOF 保留换行符。
• --logtostderr：启用日志
• —v：日志等级
• --log-dir：日志目录
• --etcd-servers：etcd集群地址
• --bind-address：监听地址
• --secure-port：https安全端口
• --advertise-address：集群通告地址
• --allow-privileged：启用授权
• --service-cluster-ip-range：Service虚拟IP地址段
• --enable-admission-plugins：准入控制模块
• --authorization-mode：认证授权，启用RBAC授权和节点自管理
• --enable-bootstrap-token-auth：启用TLS bootstrap机制
• --token-auth-file：bootstrap token文件
• --service-node-port-range：Service nodeport类型默认分配端口范围
• --kubelet-client-xxx：apiserver访问kubelet客户端证书
• --tls-xxx-file：apiserver https证书
• 1.20版本必须加的参数：–service-account-issuer，–service-account-signing-key-file
• --etcd-xxxfile：连接Etcd集群证书
• --audit-log-xxx：审计日志
• 启动聚合层相关配置：–requestheader-client-ca-file，–proxy-client-cert-file，–proxy-client-key-file，–requestheader-allowed-names，–requestheader-extra-headers-prefix，–requestheader-group-headers，–requestheader-username-headers，–enable-aggregator-routin

(3). 启用 TLS Bootstrapping 机制

TLS Bootstraping： Master apiserver 启用 TLS 认证后， Node 节点 kubelet 和 kubeproxy 要与 kube-apiserver 进行通信，必须使用 CA 签发的有效证书才可以，当 Node节点很多时，这种客户端证书颁发需要大量工作，同样也会增加集群扩展复杂度。为了简化流程， Kubernetes 引入了 TLS bootstraping 机制来自动颁发客户端证书， kubelet会以一个低权限用户自动向 apiserver 申请证书， kubelet 的证书由 apiserver 动态签署。

所以强烈建议在 Node 上使用这种方式，目前主要用于 kubelet， kube-proxy 还是由我

们统一颁发一个证书。

TLS bootstraping 工作流程：

k8s版本部署可视化的kubesphere k8s部署教程_kubernetes_09

创建上述配置文件中 token 文件：

cat > /opt/kubernetes/cfg/token.csv << EOF
fb69c54a1cbcd419b668cf8418c3b8cd,kubelet-bootstrap,10001,"system:node-bootstrapper"
EOF

格式： token，用户名， UID，用户组
token 也可自行生成替换：

head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' '

(4)systemd 管理 apiserver

cat > /usr/lib/systemd/system/kube-apiserver.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes API Server
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-apiserver \$KUBE_APISERVER_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

(5)启动apiserver

#kube-apiserver启动并设置开机启动 
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-apiserver
systemctl enable kube-apiserver

到此apiserver安装完成。接下来我们来部署scheduler和controller-manager

k8s版本部署可视化的kubesphere k8s部署教程_k8s_04

通过上图，我们可以了解到，scheduler和controller-manager 也是借助https链接apiserver的的6443 端口，scheduler和controller-manager 链接apiserver的时候，需要有一个身份：kubeconfig。也就是说scheduler和controller-manager 是通过kubeconfig 文件来链接apiserver的。同样的，kubelet和kube-proxy也是通过kubeconfig来链接apiserver的。

备注：kubeconfig是链接k8s 集群的一个配置文件，需要我们手动生动的。

我们先配置scheduler和controller-manager程序，然后在配置kubeconfig文件。

授权 kubelet-bootstrap 用户允许请求证书
这一步主要是为后面添加work node节点做准备，让刚才我们上面的token 文件中的用户并，绑定到角色node-bootstrapper，从可以让work node 以token 文件中的用户带着node-bootstrapper角色最小权限的访问apiserver。

kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap \
--clusterrole=system:node-bootstrapper \
--user=kubelet-bootstrap

5.4 部署kube-controller-manager

(1)创建kube-controller-manager 的配置文件：

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.conf << EOF
KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--leader-elect=true \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig \\
--bind-address=127.0.0.1 \\
--allocate-node-cidrs=true \\
--cluster-cidr=10.244.0.0/16 \\
--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 \\
--cluster-signing-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--cluster-signing-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \\
--root-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--service-account-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \\
--experimental-cluster-signing-duration=87600h0m0s"
EOF

– kubeconfi：链接apiserver的配置文件
– leader-elect：当该组件启动多个时，自动选举（ HA）
– cluster-signing-cert-file/– cluster-signing-key-file：自动为 kubelet 颁发证书的 CA，与 apiserver 保持一致

(2) 生成kube-controller-manager.kubeconfig

# 切换目录
cd ~/TLS/k8s/

# 创建证书请求文件
cat > kube-controller-manager-csr.json << EOF
{
  "CN": "system:kube-controller-manager",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "BeiJing", 
      "ST": "BeiJing",
      "O": "system:masters",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

# 生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-controller-manager-csr.json | cfssljson -bare kube-controller-manager

生成kubeconfig 文件

#切换到刚才生成kube-controller-manager证书地方
cd ~/TLS/k8s/

# 设置环境变量KUBE_CONFIG
KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig"
#配置环境变量KUBE_APISERVER
KUBE_APISERVER="https://192.168.25.217:6443" # apiserver IP:PORT

kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

kubectl config set-credentials kube-controller-manager \
--client-certificate=./kube-controller-manager.pem \
--client-key=./kube-controller-manager-key.pem \
--embed-certs=true \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

kubectl config set-context default \
--cluster=kubernetes \
--user=kube-controller-manager \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

通过命令查看kube-controller-manager.kubeconfig是否生成成功：

ll /opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig

(3)systemd 管理 controller-manager

cat > /usr/lib/systemd/system/kube-controller-manager.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Controller Manager
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-controller-manager \$KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

(4) 启动controller-manager，并设置开机自启动

#kube-controller-manager启动并设置开机启动 
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-controller-manager
systemctl enable kube-controller-manager
systemctl status kube-controller-manager

5.5 部署kube-scheduler

(1) 创建kube-scheduler配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.conf << EOF
KUBE_SCHEDULER_OPTS="--logtostderr=false \
--v=2 \
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \
--leader-elect \
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig \\
--bind-address=127.0.0.1"
EOF

– leader-elect：当该组件启动多个时，自动选举（ HA）
– kubeconfi：链接apiserver的配置文件

(2) 生成kube-scheduler.kubeconfig

# 切换目录
cd ~/TLS/k8s/

# 创建证书请求文件
cat > kube-scheduler-csr.json << EOF
{
  "CN": "system:kube-scheduler",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "BeiJing",
      "ST": "BeiJing",
      "O": "system:masters",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

# 生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-scheduler-csr.json | cfssljson -bare kube-scheduler

生成kubeconfig 文件

#切换到刚才生成kube-scheduler 证书地方
cd ~/TLS/k8s/

# 设置环境变量KUBE_CONFIG
KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig"
#配置环境变量KUBE_APISERVER
KUBE_APISERVER="https://192.168.25.217:6443" # apiserver IP:PORT

kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

kubectl config set-credentials kube-scheduler \
--client-certificate=./kube-scheduler.pem \
--client-key=./kube-scheduler-key.pem \
--embed-certs=true \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

kubectl config set-context default \
--cluster=kubernetes \
--user=kube-scheduler \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

(3)systemd 管理 scheduler

cat > /usr/lib/systemd/system/kube-scheduler.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Scheduler
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-scheduler \$KUBE_SCHEDULER_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

(4)启动并设置开机启动

#kube-scheduler启动并设置开机启动 
systemctl daemon-reload
systemctl start kube-scheduler
systemctl enable kube-scheduler
systemctl status kube-scheduler

(10)查看集群状态

所有组件都已经启动成功，通过 kubectl 工具查看当前集群组件状态：
如下输出说明 Master 节点组件运行正常。

[root@k8smaster k8s]# kubectl get cs
Warning: v1 ComponentStatus is deprecated in v1.19+
NAME                 STATUS    MESSAGE             ERROR
scheduler            Healthy   ok                  
controller-manager   Healthy   ok                  
etcd-0               Healthy   {"health":"true"}   
etcd-1               Healthy   {"health":"true"}   
etcd-2               Healthy   {"health":"true"}

到此k8s master节点部署完成了。

5.6 报错：

如果我们在执行kubectl 命令报错：

The connection to the server localhost:8080 was refused - did you specify the right host or port?

k8s版本部署可视化的kubesphere k8s部署教程_k8s_04

解析：通过kubectl 来访问apiserver时，也是通过https的。我们在第三节为etcd和apiserver自签证书的时候结束过，上图中红色线部分都是通过https的方式，需要有k8s CA机构生成的证书，各个节点（scheduler，controller-manager）需要携带有它生成的客户端证书（kubeconfig）访问apiserver。kubectl 访问apiserver也是同样的原理，需要也要带着客户端证书（kubeconfig），为此我们需要为kubectl 单独分配一下kubeconfig。

为kubectl 分配kubeconfig的方式也是类似的。

(2) 生成admin.kubeconfig

注意cn字段是admin，并且将其绑定到system：master 组下面。这样就具备了链接k8s 集群管理员权限。

# 切换目录
cd ~/TLS/k8s/

# 创建证书请求文件
cat > admin-csr.json<< EOF
{
    "CN":"admin",
    "hosts":[],
    "key":{
        "algo":"rsa",
        "size":2048
    },
    "names":[
        {
            "C":"CN",
            "L":"Beijing",
            "ST":"Beijing",
            "O":"system:masters",
            "OU":"System"
        }
    ]
}
EOF

# 生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes admin-csr.json | cfssljson -bare admin

生成kubeconfig 文件

# 创建目录：因为kubectl的默认配置文件为/user/.kube/路径下的config文件。
mkdir /root/.kube

#切换到刚才生成kube-scheduler 证书地方
cd ~/TLS/k8s/

# 设置环境变量KUBE_CONFIG
KUBE_CONFIG="/root/.kube/config"
#配置环境变量KUBE_APISERVER
KUBE_APISERVER="https://192.168.25.217:6443" # apiserver IP:PORT

kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

kubectl config set-credentials cluster-admin \
--client-certificate=./admin.pem \
--client-key=./admin-key.pem \
--embed-certs=true \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

kubectl config set-context default \
--cluster=kubernetes \
--user=cluster-admin \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

6、work node节点部署，包括kubelet，kube-proxy，docker(已部署)，etcd（已部署）

6.1 部署kubelet

6.1.1 在所有work node节点上创建k8s文件夹

mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}

6.1.2 给所有work node 节点复制kubectl和kube-proxy

在master节点上，将kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz解压包中的kubectl，和kube-proxy复制到每个node节点。

#复制 kube-proxy
scp kube-proxy root@192.168.25.218:/opt/kubernetes/bin/
scp kube-proxy root@192.168.25.219:/opt/kubernetes/bin/

# 复制kubelet
scp kubelet root@192.168.25.218:/opt/kubernetes/bin/
scp kubelet root@192.168.25.219:/opt/kubernetes/bin/

# 复制kubectl
#scp kubectl root@192.168.25.218:/usr/bin/
#scp kubectl root@192.168.25.219:/usr/bin/

6.1.3 所有work node节点创建kubelet.conf 文件

其中–hostname-override 改成对用node节点的主机名称，我们这里是k8snode1和k8snode2

cat > /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf << EOF
KUBELET_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--hostname-override=k8snode1 \\
--network-plugin=cni \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig \\
--bootstrap-kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig \\
--config=/opt/kubernetes/cfg/kubelet-config.yml \\
--cert-dir=/opt/kubernetes/ssl \\
--pod-infra-container-image=lizhenliang/pause-amd64:3.0"
EOF

– hostname-override：显示名称，集群中唯一
– network-plugin：启用 CNI
– kubeconfig：空路径，会自动生成，后面用于连接 apiserver
– bootstrap-kubeconfig：首次启动向 apiserver 申请证书
– config：配置参数文件
– cert-dir： kubelet 证书生成目录
– pod-infra-container-image：管理 Pod 网络容器的镜像

6.1.4 所有work node节点创建 kubectl 参数配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kubelet-config.yml << EOF
kind: KubeletConfiguration
apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
address: 0.0.0.0
port: 10250
readOnlyPort: 10255
cgroupDriver: cgroupfs
clusterDNS:
- 10.0.0.2
clusterDomain: cluster.local
failSwapOn: false
authentication:
  anonymous:
    enabled: false
  webhook:
    cacheTTL: 2m0s
    enabled: true
  x509:
    clientCAFile: /opt/kubernetes/ssl/ca.pem
authorization:
  mode: Webhook
  webhook:
    cacheAuthorizedTTL: 5m0s
    cacheUnauthorizedTTL: 30s
evictionHard:
imagefs.available: 15%
memory.available: 100Mi
nodefs.available: 10%
nodefs.inodesFree: 5%
maxOpenFiles: 1000000
maxPods: 110
EOF

6.1.5 所有work node节点生成bootstrap.kubeconfig 文件

将master节点/opt/kubernetes/ssl/所有文件复制到每个work node节点

cd /opt/kubernetes/ssl
scp ca* server* root@192.168.25.218:/opt/kubernetes/ssl/

scp ca* server* root@192.168.25.219:/opt/kubernetes/ssl/

在master 节点生成 kubelet bootstrap kubeconfig 配置文件，并复制到各个work node 节点。

#配置环境变量KUBE_APISERVER
KUBE_APISERVER="https://192.168.25.217:6443" # apiserver IP:PORT

# 配置环境变量token 
TOKEN="fb69c54a1cbcd419b668cf8418c3b8cd" # 与 token.csv 里保持一致

# 设置环境变量KUBE_CONFIG
KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig"


kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

kubectl config set-credentials "kubelet-bootstrap" \
--token=${TOKEN} \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

kubectl config set-context default \
--cluster=kubernetes \
--user="kubelet-bootstrap" \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

#切换目录：
cd /opt/kubernetes/cfg

#复制bootstrap.kubeconfig
scp bootstrap.kubeconfig root@192.168.25.218:/opt/kubernetes/cfg/
scp bootstrap.kubeconfig root@192.168.25.219:/opt/kubernetes/cfg/

6.1.6 所有work node 节点通过systemd管理kubelet，启动并设置开机自启动

cat > /usr/lib/systemd/system/kubelet.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Kubelet
After=docker.service
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kubelet \$KUBELET_OPTS
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

systemctl daemon-reload
systemctl start kubelet
systemctl enable kubelet
systemctl status kubelet

6.1.7 在master节点上批准 kubelet 证书申请并加入集群（在master节点上执行）

#查看 kubelet 证书请求
kubectl get csr

k8s版本部署可视化的kubesphere k8s部署教程_容器_12

# 批准申请
kubectl certificate approve node-csr-uCEGPOIiDdlLODKts8J658HrFq9CZ--K6M4G7bjhk8A

# 查看节点，需要等10S左右，因为需要配置。
kubectl get node

k8s版本部署可视化的kubesphere k8s部署教程_kubernetes_13

由于网络插件还没有部署，节点会没有准备就绪 NotReady

6.1.8 所有work node 节点部署 kube-proxy

创建配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.conf << EOF
KUBE_PROXY_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--config=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml"
EOF

配置参数文件
注意：kubeconfig前面有两个空格。
hostnameOverride 为当前主机名称，node1 节点为k8snode1，node2 为k8snode2

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml << EOF
kind: KubeProxyConfiguration
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
bindAddress: 0.0.0.0
metricsBindAddress: 0.0.0.0:10249
clientConnection:
  kubeconfig: /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig
hostnameOverride: k8snode1
clusterCIDR: 10.0.0.0/24
EOF

生成 kube-proxy.kubeconfig 文件
在master 节点上生成 kube-proxy 证书：

# 切换目录
cd ~/TLS/k8s
# 创建证书请求文件
cat > kube-proxy-csr.json<< EOF
{
    "CN":"system:kube-proxy",
    "hosts":[

    ],
    "key":{
        "algo":"rsa",
        "size":2048
    },
    "names":[
        {
            "C":"CN",
            "L":"BeiJing",
            "ST":"BeiJing",
            "O":"k8s",
            "OU":"System"
        }
    ]
}
EOF

# 生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy

ls kube-proxy*pem
kube-proxy-key.pem kube-proxy.pem

生成 kubeconfig 文件：

KUBE_APISERVER="https://192.168.25.217:6443"
KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig"
kubectl config set-cluster kubernetes \
--certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
--embed-certs=true \
--server=${KUBE_APISERVER} \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

kubectl config set-credentials kube-proxy \
--client-certificate=./kube-proxy.pem \
--client-key=./kube-proxy-key.pem \
--embed-certs=true \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

kubectl config set-context default \
--cluster=kubernetes \
--user=kube-proxy \
--kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

在master节点上将kube-proxy.kubeconfig拷贝到所有work node节点指定路径：

scp /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig root@192.168.25.218:/opt/kubernetes/cfg/

scp /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig root@192.168.25.219:/opt/kubernetes/cfg/

在所有work node 节点上通过systemd管理kube-proxy

cat > /usr/lib/systemd/system/kube-proxy.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Proxy
After=network.target
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-proxy \$KUBE_PROXY_OPTS
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start kube-proxy
systemctl status kube-proxy
systemctl enable kube-proxy

7、部署集群网络

7.1 、部署calico

文件下载：

kubectl apply -f calico.yaml
kubectl get pods -n kube-system
kubectl get node

kubectl apply -f calico.yaml 命令需要下载镜像，有点慢，需要等待几分钟。

部署好网络插件。显示未runing状态

k8s版本部署可视化的kubesphere k8s部署教程_云原生_14

k8s版本部署可视化的kubesphere k8s部署教程_云原生_15

此时查看node状态为ready

k8s版本部署可视化的kubesphere k8s部署教程_云原生_16

报错：

如果此时，安装完成cni，calico也是已经处于runing状态了，但是kubectl get nodes 的还是notready状态。可以通过如下命令，然后看最后的Events 事件。

kubectl describe node XXX   # XXX 标识node名称。

7.2、实验(在master节点上执行命令)

我们在k8s 集群中创建一个nginx服务。
创建一个pod

kubectl create deployment nginx --image=nginx

等待pod创建成功，即为ready状态。

[root@localhost ~]# kubectl get pods
NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-f89759699-xk2lm        1/1     Running   0          10m

此时暴露服务端口：

kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort

查询对外暴露的端口：

[root@localhost ~]#  
NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/nginx-f89759699-kcscl   1/1     Running   0          110s

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP        45m
service/nginx        NodePort    10.99.195.202   <none>        80:31408/TCP   53s

我们可以看到，nginx暴露的服务端口为31408，

接下来我们通过http://NodeIP:Port的方式来访问，nodeip为任意node节点的ip。port为31408。

k8s版本部署可视化的kubesphere k8s部署教程_架构_17

8、新增加Worker Node

拷贝已部署好的Node相关文件到新节点
在work node节点将Worker Node涉及文件拷贝到新节点

scp -r /opt/kubernetes root@192.168.25.220:/opt/

scp -r /usr/lib/systemd/system/{kubelet,kube-proxy}.service root@192.168.25.220:/usr/lib/systemd/system

scp /opt/kubernetes/ssl/ca.pem root@192.168.25.220:/opt/kubernetes/ssl

删除kubelet证书和kubeconfig文件

rm -f /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig
rm -f /opt/kubernetes/ssl/kubelet*

注：这几个文件是证书申请审批后自动生成的，每个Node不同，必须删除
3. 修改主机名

vi /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
--hostname-override=k8snode3

vi /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml
hostnameOverride: k8snode3

启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start kubelet kube-proxy
systemctl enable kubelet kube-proxy

5、master 节点上查看证书请求

kubectl get csr
NAME           AGE   SIGNERNAME                    REQUESTOR           CONDITION
node-csr-4zTjsaVSrhuyhIGqsefxzVoZDCNKei-aE2jyTP81Uro   89s   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Pending

6、批准新Node kubelet证书申请

kubectl certificate approve node-csr-4zTjsaVSrhuyhIGqsefxzVoZDCNKei-aE2jyTP81Uro

查看Node状态

kubectl get node

9、授权 apiserver 访问 kubelet

这一步主要是为后续使用kubectl做准备。
应用场景：例如kubectl logs

cat > apiserver-to-kubelet-rbac.yaml << EOF
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  annotations:
    rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate: "true"
  labels:
    kubernetes.io/bootstrapping: rbac-defaults
  name: system:kube-apiserver-to-kubelet
rules:
  - apiGroups:
      - ""
    resources:
      - nodes/proxy
      - nodes/stats
      - nodes/log
      - nodes/spec
      - nodes/metrics
      - pods/log
    verbs:
      - "*"
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: system:kube-apiserver
  namespace: ""
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: system:kube-apiserver-to-kubelet
subjects:
  - apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
    kind: User
    name: kubernetes
EOF

kubectl apply -f apiserver-to-kubelet-rbac.yaml

到此，搭建单master 集群完成！

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