kubeadm HA集群搭建指南

0x00 文章楔子

本文旨在通过最简易的方式指导读者搭建HA kubernetes 1.11集群

通过部署脚本驱动kubeadm工具进行自动化部署，自动启动keepalived负载均衡，calico网络插件，并且开启kube-proxy的IPVS模式。

本文中的自动化部署脚本可以在Lentil1016/kubeadm-ha找到，欢迎Star/Fork/提issue和PR。

在我的环境上进行示例自动化部署的录像可以在该链接查看

0x01 Kubernetes集群搭建

集群结构摘要

Master是集群的管理者，负责监控应用运行状态，维护应用运行，如发布工作任务、重启应用、部署升级应用等

Worker(节点)，也被称为Minion，即从属主机，是Kubernetes集群中的一台工作机器。每一个节点都包含了Pod运行所需的必要服务，例如docker/kubelet/kube-proxy。

Kubernetes集群的基本部署步骤：

1. 所有节点安装docker
2. harbor节点安装harbor
3. 所有master和minion节点安装kubelet kubeadm kubectl
4. 初始化master节点，并启动Calico容器
5. 将worker节点join到集群中

各个机器的主机信息以及IP分布如下：

• Distribute: CentOS 7
• Docker: 17.03.2-ce
• Kernel: 4.4.152-1.el7.elrepo.x86_64
• Kubernetes: 1.11.0
• NetPlugin: Calico
• Proxy-Mode: IPVS
• Master-Mode: HA Master
• DNS: CoreDNS

Host Name	Role	IP
harbor	image registry	10.130.38.80
centos-7-x86-64-29-80	master-1	10.130.29.80
centos-7-x86-64-29-81	master-2	10.130.29.81
centos-7-x86-64-29-82	master-3	10.130.29.82
–	Virtual IP	10.130.29.83
node1	worker	10.130.38.105
node2	worker	10.130.38.106
node3	worker	10.130.38.107

进行系统配置

在所有机器上执行下面的脚本，配置注记：

• 关闭防火墙、selinux
• 关闭系统的Swap，Kubernetes 1.8开始要求。
• 关闭linux swap空间的swappiness
• 配置L2网桥在转发包时会被iptables的FORWARD规则所过滤，该配置被CNI插件需要，更多信息请参考Network Plugin Requirements
  
• 开启IPVS

# 关闭Selinux/firewalld
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
sed -i "s/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g" /etc/selinux/config
 
# 关闭交换分区
swapoff -a
yes | cp /etc/fstab /etc/fstab_bak
cat /etc/fstab_bak |grep -v swap > /etc/fstab
 
# 设置网桥包经IPTables，core文件生成路径
echo """
vm.swappiness = 0
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
""" > /etc/sysctl.conf
sysctl -p
 
# 同步时间
yum install -y ntpdate
ntpdate -u ntp.api.bz
 
# 安装内核组件
rpm -Uvh http://www.elrepo.org/elrepo-release-7.0-2.el7.elrepo.noarch.rpm ;yum --enablerepo=elrepo-kernel install kernel-ml-devel kernel-ml -y
 
# 检查默认内核版本高于4.18，否则请调整默认启动参数
grub2-editenv list
 
#重启以更换内核
reboot
 
# 确认内核版本
uname -a
 
# 确认内核高于4.1后，开启IPVS
cat > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules <<EOF
 
#!/bin/bash
ipvs_modules="ip_vs ip_vs_lc ip_vs_wlc ip_vs_rr ip_vs_wrr ip_vs_lblc ip_vs_lblcr ip_vs_dh ip_vs_sh ip_vs_fo ip_vs_nq ip_vs_sed ip_vs_ftp nf_conntrack_ipv4"
for kernel_module in \${ipvs_modules}; do
 /sbin/modinfo -F filename \${kernel_module} > /dev/null 2>&1
 if [ $? -eq 0 ]; then
 /sbin/modprobe \${kernel_module}
 fi
done
EOF
chmod 755 /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && lsmod | grep ip_vs

执行sysctl -p报错请参考centos7添加bridge-nf-call-ip6tables出现No such file or directory

Kubernetes要求集群中所有机器具有不同的Mac地址、产品uuid、Hostname。可以使用如下命令查看Mac和uuid

cat /sys/class/dmi/id/product_uuid
ip link

安装配置Docker

Docker从1.13版本开始调整了默认的防火墙规则，禁用了iptables filter表中FOWARD链，这样会引起Kubernetes集群中跨Node的Pod无法通信，因此docker安装完成后，还需要手动修改iptables规则。

# 安装docker
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
yum-config-manager \
    --add-repo \
    https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
  
yum makecache fast
yum install -y docker-ce
 
# 编辑systemctl的Docker启动文件
sed -i "13i ExecStartPost=/usr/sbin/iptables -P FORWARD ACCEPT" /usr/lib/systemd/system/docker.service

# 启动docker
systemctl daemon-reload
systemctl enable docker
systemctl start docker

安装私有镜像库

如果不能翻墙，需要使用本文提供的私有镜像源，则还需要为docker做如下配置，将K8s官方镜像库的几个域名设置为insecure-registry，然后设置hosts使它们指向私有源。

# 为Docker配置一下私有源
mkdir -p /etc/docker
echo -e '{\n"insecure-registries":["k8s.gcr.io", "gcr.io", "quay.io"]\n}' > /etc/docker/daemon.json
systemctl restart docker
 
# 此处应当修改为harbor所在机器的IP
HARBOR_HOST="10.130.38.80"
# 设置Hosts
yes | cp /etc/hosts /etc/hosts_bak
cat /etc/hosts_bak|grep -vE '(gcr.io|harbor.io|quay.io)' > /etc/hosts
echo """
$HARBOR_HOST gcr.io
$HARBOR_HOST harbor.io
$HARBOR_HOST k8s.gcr.io
$HARBOR_HOST quay.io """ >> /etc/hosts

下载链接：https://pan.baidu.com/s/17PV_VRYIbfmPz1qiiR_yGg 密码：newp，随后将该文件放置到harbor机器上，并在harbor主机上加载、启动该镜像

docker load -i /path/to/k8s-repo-1.11.0
docker run --restart=always -d -p 80:5000 --name repo harbor.io:1180/system/k8s-repo:v1.11.0

该镜像库中包含如下镜像，全部来源于官方镜像站。

安装配置kubernetes

基本安装

首先下载链接：https://pan.baidu.com/s/1tOIFgnexs25XWHxitLmmVQ 密码：lqth，并放置在k8s各个master和worker主机上

yum install -y socat keepalived ipvsadm
cd /path/to/downloaded/file
tar -xzvf k8s-v1.11.0-rpms.tgz
cd k8s-v1.11.0
rpm -ivh *
systemctl enable kubelet
kubeadm version -o short

配置免密码登陆

ssh-keygen
# 三次回车后，密钥生成完成
cat ~/.ssh/id_rsa.pub
# 得到该机器的公钥如下图

将该公钥复制，并分别登陆到master-1 master-2 master-3的root用户，将它令起一行粘贴到 ~/.ssh/authorized_keys 文件中，包括master-1自己

复制完成后，从master-1上分别登陆master-1 master-2 master-3测试是否可以免密码登陆(请不要跳过这一步)，可以的话便可以继续执行下一步

部署HA Master

HA Master的部署过程已经自动化，请在master-1上执行如下命令，并注意修改IP和Hostname

 # 创建集群信息文件
echo """
CP0_IP=10.130.29.80
CP0_HOSTNAME=centos-7-x86-64-29-80
CP1_IP=10.130.29.81
CP1_HOSTNAME=centos-7-x86-64-29-81
CP2_IP=10.130.29.82
CP2_HOSTNAME=centos-7-x86-64-29-82
VIP=10.130.29.83
NET_IF=eth0
CIDR=172.168.0.0/16
""" > ./cluster-info
 
bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Lentil1016/kubeadm-ha/1.11.0/kubeha-gen.sh)"
# 该步骤将可能持续2到10分钟，在该脚本进行安装部署前，将有一次对安装信息进行检查确认的机会

可以在该链接查看安装全过程的录像，安装结束后会打印出如下的信息，最后一行为加入集群的命令，其中加入集群的IP已经被更换为了高可用的VIP。

加入work node

现在可以将各节点入编到集群中。join command是由kubeadm动态生成的，其基本形式如下

kubeadm join --token fae76b.88ae6b2ad052b67f 10.130.29.83:6443 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:9ed673962fd437dc556ccab07d02d718da01cf5db1b6eeaf443ecadd891a73e8

其中包含了节点入编集群所需要携带的验证token，以防止外部恶意的节点进入集群。每个token自生成起24小时后过期。届时如果需要加入新的节点，则需要重新生成新的join token，请使用下面的命令生成，注意改写IP：

kubeadm token create --print-join-command|sed 's/${LOCAL_IP}/${VIP}/g'

随后到worker节点执行刚刚生成的join command即可将该节点编入集群。

若启动失败，请尝试检查Kuber DNS是否正常运作。

kubectl taint nodes master node-role.kubernetes.io/master-
kubectl run curl --image=busyboxplus:curl -i --tty
nslookup kubernetes.default

正常结果应当为：

参考 troubleshooting docs进行问题排查

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Lentil Sun
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