摘要:所以,选择把运行直接运行在宿主机中,使用容器部署其他组件。独立部署方式所需机器资源多按照集群的奇数原则,这种拓扑的集群关控制平面最少就要台宿主机了。
在上篇文章minikube部署中,有提到Minikube部署Kubernetes的核心就是Kubeadm,这篇文章来详细说明下Kubeadm原理及部署步骤。写这篇文章的时候,Kubernetes1.14刚刚发布,所以部署步骤以1.14版为主。
Kubeadm原理简述Kubeadm工具的出发点很简单,就是尽可能简单的部署一个生产可用的Kubernetes集群。实际也确实很简单,只需要两条命令:
# 创建一个 Master 节点 $ kubeadm init # 将一个 Node 节点加入到当前集群中 $ kubeadm join
kubeadm做了这些事
执行 kubeadm init时:
自动化的集群机器合规检查
自动化生成集群运行所需的各类证书及各类配置,并将Master节点信息保存在名为cluster-info的ConfigMap中。
通过static Pod方式,运行API server, controller manager 、scheduler及etcd组件。
生成Token以便其他节点加入集群
执行 kubeadm join时:
节点通过token访问kube-apiserver,获取cluster-info中信息,主要是apiserver的授权信息(节点信任集群)。
通过授权信息,kubelet可执行TLS bootstrapping,与apiserver真正建立互信任关系(集群信任节点)。
简单来说,kubeadm做的事就是把大部分组件都容器化,通过StaticPod方式运行,并自动化了大部分的集群配置及认证等工作,简单几步即可搭建一个可用Kubernetes的集群。
这里有个问题,为什么不把kubelet组件也容器化呢,是因为,kubelet在配置容器网络、管理容器数据卷时,都需要直接操作宿主机,而如果现在 kubelet 本身就运行在一个容器里,那么直接操作宿主机就会变得很麻烦。比如,容器内要做NFS的挂载,需要kubelet先在宿主机执行mount挂载NFS。如果kubelet运行在容器中问题来了,如果kubectl运行在容器中,要操作宿主机的Mount Namespace是非常复杂的。所以,kubeadm选择把kubelet运行直接运行在宿主机中,使用容器部署其他Kubernetes组件。所以,Kubeadm部署要安装的组件有Kubeadm、kubelet、kubectl三个。
上面说的是kubeadm部署方式的一般步骤,kubeadm部署是可以自由定制的,包括要容器化哪些组件,所用的镜像,是否用外部etcd,是否使用用户证书认证等以及集群的配置等等,都是可以灵活定制的,这也是kubeadm能够快速部署一个高可用的集群的基础。详细的说明可以参考官方Reference。但是,kubeadm最重要的作用还是解决集群部署问题,而不是集群配置管理的问题,官方也建议把Kubeadm作为一个基础工具,在其上层再去量身定制适合自己的集群的管理工具(例如minikube)。
Kubeadm部署一个高可用集群 Kubernetes的高可用Kubernetes的高可用主要指的是控制平面的高可用,简单说,就是有多套Master节点组件和Etcd组件,工作节点通过负载均衡连接到各Master。HA有两种做法,一种是将etcd与Master节点组件混布在一起:
另外一种方式是,使用独立的Etcd集群,不与Master节点混布:
两种方式的相同之处在于都提供了控制平面的冗余,实现了集群高可以用,区别在于:
Etcd混布方式:
所需机器资源少
部署简单,利于管理
容易进行横向扩展
风险大,一台宿主机挂了,master和etcd就都少了一套,集群冗余度受到的影响比较大。
Etcd独立部署方式:
所需机器资源多(按照Etcd集群的奇数原则,这种拓扑的集群关控制平面最少就要6台宿主机了)。
部署相对复杂,要独立管理etcd集群和和master集群。
解耦了控制平面和Etcd,集群风险小健壮性强,多带带挂了一台master或etcd对集群的影响很小。
部署环境由于机器资源不足,下面的部署测试,只会以混布的方式部署一个1*haproxy,2*master,2*node,共5台机器的集群,实际上由于etcd选举要过半数,至少要3台master节点才能构成高可用,在生产环境,还是要根据实际情况,尽量选择风险低的拓扑结构。
机器:
master-1:192.168.41.230 (控制平面节点1)
master-2:192.168.41.231 (控制平面节点2)
node-1:172.16.201.108 (工作节点1)
node-2:172.16.201.109 (工作节点2)
haproxy:192.168.41.231 (haproxy)
系统内核版本:
# cat /etc/redhat-release CentOS Linux release 7.6.1810 (Core) # uname -r 5.0.5-1.el7.elrepo.x86_64
集群版本
kubeadm:1.14.0
Kubernetes:1.14.0
Docker:Community 18.09.4
haproxy: 1.5.18
在所有节点上操作:
关闭selinux,firewall
setenforce 0 sed -i "s/SELINUX=enforcing/SELINUX=permissive/" /etc/selinux/config systemctl stop firewalld systemctl disable firewalld
关闭swap,(1.8版本后的要求,目的应该是不想让swap干扰pod可使用的内存limit)
swapoff -a
修改下面内核参数,否则请求数据经过iptables的路由可能有问题
cat <安装kubeadm、docker/etc/sysctl.d/k8s.conf net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1 net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1 EOF sysctl --system
在除了haproxy以外所有节点上操作
将Kubernetes安装源改为阿里云,方便国内网络环境安装
cat << EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo [kubernetes] name=Kubernetes baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64/ enabled=1 gpgcheck=1 repo_gpgcheck=1 gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg EOF
安装docker-ce
wget -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo yum install -y docker-ce
安装kubelet kubeadm kubectl
yum install -y kubelet kubeadm kubectl安装配置负载均衡
在haproxy节点操作:
# 安装haproxy yum install haproxy -y # 修改haproxy配置 cat << EOF > /etc/haproxy/haproxy.cfg global log 127.0.0.1 local2 chroot /var/lib/haproxy pidfile /var/run/haproxy.pid maxconn 4000 user haproxy group haproxy daemon defaults mode tcp log global retries 3 timeout connect 10s timeout client 1m timeout server 1m frontend kube-apiserver bind *:6443 # 指定前端端口 mode tcp default_backend master backend master # 指定后端机器及端口,负载方式为轮询 balance roundrobin server master-1 192.168.41.230:6443 check maxconn 2000 server master-2 192.168.41.231:6443 check maxconn 2000 EOF # 开机默认启动haproxy,开启服务 systemctl enable haproxy systemctl start haproxy # 检查服务端口情况: # netstat -lntup | grep 6443 tcp 0 0 0.0.0.0:6443 0.0.0.0:* LISTEN 3110/haproxy部署Kubernetes
在master-1节点操作:
准备集群配置文件,目前用的api版本为v1beta1,具体配置可以参考官方reference
cat << EOF > /root/kubeadm-config.yaml apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta1 kind: ClusterConfiguration kubernetesVersion: v1.14.0 # 指定1.14版本 controlPlaneEndpoint: 192.168.41.232:6443 # haproxy地址及端口 imageRepository: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers # 指定镜像源为阿里源 networking: podSubnet: 10.244.0.0/16 # 计划使用flannel网络插件,指定pod网段及掩码 EOF
执行节点初始化
systemctl enable kubelet systemctl start kubelet kubeadm config images pull --config kubeadm-config.yaml # 通过阿里源预先拉镜像 kubeadm init --config=kubeadm-config.yaml --experimental-upload-certs
安装成功,可以看到输出
You can now join any number of the control-plane node running the following command on each as root: # master节点用以下命令加入集群: kubeadm join 192.168.41.232:6443 --token ocb5tz.pv252zn76rl4l3f6 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:141bbeb79bf58d81d551f33ace207c7b19bee1cfd7790112ce26a6a300eee5a2 --experimental-control-plane --certificate-key 20366c9cdbfdc1435a6f6d616d988d027f2785e34e2df9383f784cf61bab9826 Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root: # 工作节点用以下命令加入集群: kubeadm join 192.168.41.232:6443 --token ocb5tz.pv252zn76rl4l3f6 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:141bbeb79bf58d81d551f33ace207c7b19bee1cfd7790112ce26a6a300eee5a2
原来的kubeadm版本,join命令只用于工作节点的加入,而新版本加入了 --experimental-contaol-plane 参数后,控制平面(master)节点也可以通过kubeadm join命令加入集群了。
加入另外一个master节点
在master-2操作:
kubeadm join 192.168.41.232:6443 --token ocb5tz.pv252zn76rl4l3f6 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:141bbeb79bf58d81d551f33ace207c7b19bee1cfd7790112ce26a6a300eee5a2 --experimental-control-plane --certificate-key 20366c9cdbfdc1435a6f6d616d988d027f2785e34e2df9383f784cf61bab9826 mkdir -p $HOME/.kube cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
现在,在任何一个master 节点,执行kubectl get no,可以看到,集群中已经有2台master节点了
# kubectl get no NAME STATUS ROLES AGE VERSION master-1 NotReady master 34m v1.14.0 master-2 NotReady master 4m52s v1.14.0
加入两个工作节点
分别在两个node节点操作:
kubeadm join 192.168.41.232:6443 --token ocb5tz.pv252zn76rl4l3f6 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:141bbeb79bf58d81d551f33ace207c7b19bee1cfd7790112ce26a6a300eee5a2
再次执行kubectl get no
# kubectl get no NAME STATUS ROLES AGE VERSION master-1 NotReady master 45m v1.14.0 master-2 NotReady master 15m v1.14.0 node-1 NotReady6m19s v1.14.0 node-2 NotReady 4m59s v1.14.0
可以看到两个node节点都加入集群了。可是,各个节点状态为什么都是NotReady呢。通过执行kubectl describe master-1,可以看到这样的提示:
runtime network not ready: NetworkReady=false reason:NetworkPluginNotReady message:docker: network plugin is not ready: cni config uninitialized
原来是因为网络插件没有就绪导致的。所以 ,我们来安装一波
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/a70459be0084506e4ec919aa1c114638878db11b/Documentation/kube-flannel.yml
再次查看节点状态,可以看到所有节点都已经ready了。
# kubectl get no NAME STATUS ROLES AGE VERSION master-1 Ready master 134m v1.14.0 master-2 Ready master 104m v1.14.0 node-1 Ready94m v1.14.0 node-2 Ready 93m v1.14.0
至此,一个2主节点2工作节点的k8s集群已经搭建完毕。如果要加入更多的master或node节点,只要多次执行kubeadm join命令加入集群就好,不需要额外配置,非常方便。
集群测试跟上篇文章minikube部署一样,这里部署一个简单的goweb服务来测试集群,运行时暴露8000端口,同时访问/info路径会显示容器的主机名。
准备deployment和svc的yaml:
# deployment-goweb.yaml apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: goweb spec: selector: matchLabels: app: goweb replicas: 4 template: metadata: labels: app: goweb spec: containers: - image: lingtony/goweb name: goweb ports: - containerPort: 8000
# svc-goweb.yaml apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: gowebsvc spec: selector: app: goweb ports: - name: default protocol: TCP port: 80 targetPort: 8000
部署服务
kubectl apply -f deployment-goweb.yaml kubectl apply -y svc-goweb.yaml
查看pod及服务
[root@master-1 ~]# kubectl get po -o wide NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES goweb-6c569f884-67z89 1/1 Running 0 25m 10.244.1.2 node-1goweb-6c569f884-bt4p6 1/1 Running 0 25m 10.244.1.3 node-1 goweb-6c569f884-dltww 1/1 Running 0 25m 10.244.1.4 node-1 goweb-6c569f884-vshkm 1/1 Running 0 25m 10.244.3.4 node-2 # 可以看到,4个pod分布在不同的node上 [root@master-1 ~]# kubectl get svc NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE gowebsvc ClusterIP 10.106.202.0 80/TCP 11m kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 443/TCP 21h # 暴露80端口
测试访问
[root@master-1 ~]# curl http://10.106.202.0/info Hostname: goweb-6c569f884-bt4p6 [root@master-1 ~]# curl http://10.106.202.0/info Hostname: goweb-6c569f884-67z89 [root@master-1 ~]# curl http://10.106.202.0/info Hostname: goweb-6c569f884-vshkm #可以看到,对SVC的请求会在pod间负载均衡。小结
本文简单介绍了kubeadm工具原理,以及如何用它部署一个高可用的kubernetes集群。需要注意的是,kubeadm工具总体已经GA,可以在生产环境使用了。但是文中通过"kubeadm join -experimental-contaol-plane"参数增加主节点的方式,还是在alpha阶段,实际在生产环境还是用init方式来增加主节点比较稳定。kubeadm更多详细配置可以参考官方文档
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