用 kubeadm 在 Debian 或 Ubuntu 中创建 k8s 集群

本文根据官方教程修改而来。

一、准备

要遵循本指南,你需要:

  • 一个或多个 Debian 9 / Ubuntu 18.04 虚拟机,物理机当然更好
  • 每台机器 2GB 以上的内存
  • 用作控制平台节点的虚拟机至少有 2 个CPU
  • 集群中所有计算机之间具有完全的网络连接

更改主节点 hostname 为 k8s-master,子节点根据数量修改 hostname 为 k8s-node-n,每个节点都要修改 hosts文件,添加所有节点的 ip 和 hostname 的映射关系,如:

# k8s cluster nodes start
192.168.31.221 k8s-master
192.168.31.222 k8s-node-1
192.168.31.231 k8s-node-2
# k8s cluster nodes end

二、教程开始

1 安装 kubeadm

1.1 允许 iptables 检查桥接流量

确保 br_netfilter 模块被加载。这一操作可以通过运行 lsmod | grep br_netfilter 来完成。若要显式加载该模块,可执行 sudo modprobe br_netfilter

为了让你的 Linux 节点上的 iptables 能够正确地查看桥接流量,你需要确保在你的 sysctl 配置中将 net.bridge.bridge-nf-call-iptables 设置为 1。例如:

cat <<EOF | sudo tee /etc/modules-load.d/k8s.conf
br_netfilter
EOF

cat <<EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
sudo sysctl --system

1.2 安装 Docker

参考 docker-ce | 镜像站使用帮助 | 北京外国语大学开源软件镜像站 | BFSU Open Source Mirror

不再细述。

1.3 安装 kubeadm、kubelet 和 kubectl

你需要在每台机器上安装下面的软件包:

  • kubeadm:用来初始化集群的指令。
  • kubelet:在集群中的每个节点上用来启动 Pod 和容器等。
  • kubectl:用来与集群通信的命令行工具。

kubeadm 不能 帮你安装或者管理 kubeletkubectl,所以你需要 确保它们与通过 kubeadm 安装的控制平面的版本相匹配。 如果不这样做,则存在发生版本偏差的风险,可能会导致一些预料之外的错误和问题。 然而,控制平面与 kubelet 间的相差一个次要版本不一致是支持的,但 kubelet 的版本不可以超过 API 服务器的版本。 例如,1.7.0 版本的 kubelet 可以完全兼容 1.8.0 版本的 API 服务器,反之则不可以。

安装过程

  1. 更新 apt 包索引并安装使用 Kubernetes apt 仓库所需要的包:

    sudo apt-get update
    sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl
    
  2. 下载并添加签名密钥,用华为镜像操作

    curl -s https://repo.huaweicloud.com/kubernetes/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -
    
  3. 添加 Kubernetes apt 仓库,华为镜像:

    cat <<EOF > /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list 
    deb https://repo.huaweicloud.com/kubernetes/apt/ kubernetes-xenial main
    EOF
    

    这里需要注意,kubernetes-xenial不改变,版本代码一改变,将无法在 apt 仓库中找到 kubeadm 和kubelet。而 apt 仓库中保存的是通用 DEB 包, Debian 和 Ubuntu 不区分版本都可以用,所以不要改动此处。我用的是 Debian 9,将其改为kubernetes-stretch后就遇到了此问题,改为kubernetes-xenial才顺利安装。

  4. 更新 apt 包索引,安装 kubelet、kubeadm 和 kubectl,并锁定其版本:

    sudo apt-get update
    sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl
    sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl
    

第一小节内容所有虚拟机上都要操作一次。

2 创建集群

2.1 查看 kubeadm 初始化所需镜像

kubeadm 初始化时会拉取一些 docker 镜像,查看fmd要的镜像列表:

➜  ~ kubeadm config images list
k8s.gcr.io/kube-apiserver:v1.21.1
k8s.gcr.io/kube-controller-manager:v1.21.1
k8s.gcr.io/kube-scheduler:v1.21.1
k8s.gcr.io/kube-proxy:v1.21.1
k8s.gcr.io/pause:3.4.1
k8s.gcr.io/etcd:3.4.13-0
k8s.gcr.io/coredns/coredns:v1.8.0

可以看到,使用的镜像仓库是国内无法正常访问的k8s.gcr.io,所以需要另想办法完成镜像拉取。

2.2 拉取镜像

配置好 docker 镜像仓库,通常都使用阿里云加速。

docker hub 中逐一搜索对应的镜像,并将所需标签的镜像 pull 到本地。

kube-apiserver为例,pull 到本地后,修改其本地标签:

docker tag 8522d622299c k8s.gcr.io/kube-apiserver:v1.21.1

2.3 kubeadm 初始化

kubeadm需要使用 root 账户或 root 权限运行。

kubeadm 需要使用 systemd 来管理容器的 cgroup。

初始化前修改 docker 的 daemon.json,添加一行"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],最终类似于:

{
    "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
    "registry-mirrors": [
              "xxxxx.mirror.aliyuncs.com"  // 这里的镜像仓库需要改成自己的
    ]
}
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

初始化命令:

sudo kubeadm init \
  --apiserver-advertise-address=192.168.31.221 \
  --service-cidr=10.96.0.0/12 \
  --pod-network-cidr=10.244.0.0/16
  • 第一个参数是主节点的 ip 地址
  • 第二个参数是为 service 另指定一个 ip 地址段
  • 第三个参数是为 pod 网络指定的 ip 地址段

初始化成功后,最后会输出类似下面的结果:

Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!

To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:

  mkdir -p $HOME/.kube
  sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
  sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

Alternatively, if you are the root user, you can run:

  export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf

You should now deploy a pod network to the cluster.
Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:
  https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/

Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:

kubeadm join 192.168.31.221:6443 --token jc2ohi.sot5cfuqtvyx4bsk \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:584a842a831fe3226341ce0f5812a94eb6042188e070e4946af7127c689cb13b

最后的命令就是子节点加入集群的命令,在子节点中以 root 权限运行即可。

然后在主节点中用普通用户运行下面的命令:

mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

最后在主节点中查看全部节点:

➜  ~ kubectl get nodes
NAME         STATUS   ROLES                  AGE     VERSION
k8s-master   Ready    control-plane,master   10m     v1.21.1
k8s-node-1   Ready    <none>                 9m26s   v1.21.1
k8s-node-2   Ready    <none>                 9m2s    v1.21.1

集群中所有节点都已准备好了。

3 安装 Pod 网络附加组件

你必须部署一个基于 Pod 网络插件的 容器网络接口 (CNI),以便你的 Pod 可以相互通信。 在安装网络之前,集群 DNS (CoreDNS) 将不会启动。

可用的第三方 CNI 列表见 CNI | Kubernetes

本文使用Flannel

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

安装过程很快,完成后即可查看 coredns 状态:

kubectl get pods -n kube-system

结果:

NAME                                 READY   STATUS    RESTARTS   AGE
coredns-54695bfdf-24whr              1/1     Running   0          29m
coredns-54695bfdf-p8knz              1/1     Running   0          29m
etcd-k8s-master                      1/1     Running   0          29m
kube-apiserver-k8s-master            1/1     Running   0          29m
kube-controller-manager-k8s-master   1/1     Running   0          29m
kube-flannel-ds-4w2lt                1/1     Running   0          16s
kube-flannel-ds-7x9w7                1/1     Running   0          16s
kube-flannel-ds-rgcxl                1/1     Running   0          16s
kube-proxy-gtf4d                     1/1     Running   0          29m
kube-proxy-pvhbp                     1/1     Running   0          28m
kube-proxy-s6xj9                     1/1     Running   0          28m
kube-scheduler-k8s-master            1/1     Running   0          29m

使用 API 检查集群健康状态:

curl -k https://localhost:6443/livez\?verbose
curl -k https://localhost:6443/readyz\?verbose
[+]ping ok
[+]log ok
[+]etcd ok
[+]poststarthook/start-kube-apiserver-admission-initializer ok
[+]poststarthook/generic-apiserver-start-informers ok
[+]poststarthook/priority-and-fairness-config-consumer ok
[+]poststarthook/priority-and-fairness-filter ok
[+]poststarthook/start-apiextensions-informers ok
[+]poststarthook/start-apiextensions-controllers ok
[+]poststarthook/crd-informer-synced ok
[+]poststarthook/bootstrap-controller ok
[+]poststarthook/rbac/bootstrap-roles ok
[+]poststarthook/scheduling/bootstrap-system-priority-classes ok
[+]poststarthook/priority-and-fairness-config-producer ok
[+]poststarthook/start-cluster-authentication-info-controller ok
[+]poststarthook/aggregator-reload-proxy-client-cert ok
[+]poststarthook/start-kube-aggregator-informers ok
[+]poststarthook/apiservice-registration-controller ok
[+]poststarthook/apiservice-status-available-controller ok
[+]poststarthook/kube-apiserver-autoregistration ok
[+]autoregister-completion ok
[+]poststarthook/apiservice-openapi-controller ok
livez check passed
[+]ping ok
[+]log ok
[+]etcd ok
[+]informer-sync ok
[+]poststarthook/start-kube-apiserver-admission-initializer ok
[+]poststarthook/generic-apiserver-start-informers ok
[+]poststarthook/priority-and-fairness-config-consumer ok
[+]poststarthook/priority-and-fairness-filter ok
[+]poststarthook/start-apiextensions-informers ok
[+]poststarthook/start-apiextensions-controllers ok
[+]poststarthook/crd-informer-synced ok
[+]poststarthook/bootstrap-controller ok
[+]poststarthook/rbac/bootstrap-roles ok
[+]poststarthook/scheduling/bootstrap-system-priority-classes ok
[+]poststarthook/priority-and-fairness-config-producer ok
[+]poststarthook/start-cluster-authentication-info-controller ok
[+]poststarthook/aggregator-reload-proxy-client-cert ok
[+]poststarthook/start-kube-aggregator-informers ok
[+]poststarthook/apiservice-registration-controller ok
[+]poststarthook/apiservice-status-available-controller ok
[+]poststarthook/kube-apiserver-autoregistration ok
[+]autoregister-completion ok
[+]poststarthook/apiservice-openapi-controller ok
[+]shutdown ok
readyz check passed

查看集群信息:

kubectl cluster-info
Kubernetes control plane is running at https://192.168.31.221:6443
CoreDNS is running at https://192.168.31.221:6443/api/v1/namespaces/kube-system/services/kube-dns:dns/proxy

To further debug and diagnose cluster problems, use 'kubectl cluster-info dump'.
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