Kubernetes介紹

Kubernetes是Google在2014年6月開源的一個容器集群管理系統(tǒng)，使用Go語言開發(fā)，Kubernetes也叫K8S。K8S是Google內部一個叫Borg的容器集群管理系統(tǒng)衍生出來的，Borg已經在Google大規(guī)模生產運行十年之久。K8S主要用于自動化部署、擴展和管理容器應用，提供了資源調度、部署管理、服務發(fā)現、擴容縮容、監(jiān)控等一整套功能。2015年7月，Kubernetes v1.0正式發(fā)布，截止到2018年4月25日最新穩(wěn)定版本是v1.10。Kubernetes目標是讓部署容器化應用簡單高效。
官方網站：www.kubernetes.io

Kubernetes 主要功能

數據卷
Pod中容器之間共享數據，可以使用數據卷。
應用程序健康檢查
容器內服務可能進程堵塞無法處理請求，可以設置監(jiān)控檢查策略保證應用健壯性。
復制應用程序實例
控制器維護著Pod副本數量，保證一個Pod或一組同類的Pod數量始終可用。
彈性伸縮
根據設定的指標（CPU利用率）自動縮放Pod副本數。
服務發(fā)現
使用環(huán)境變量或DNS服務插件保證容器中程序發(fā)現Pod入口訪問地址。
負載均衡
一組Pod副本分配一個私有的集群IP地址，負載均衡轉發(fā)請求到后端容器。在集群內部其他Pod可通過這個ClusterIP訪問應用。
滾動更新
更新服務不中斷，一次更新一個Pod，而不是同時刪除整個服務。
服務編排
通過文件描述部署服務，使得應用程序部署變得更高效。
資源監(jiān)控
Node節(jié)點組件集成cAdvisor資源收集工具，可通過Heapster匯總整個集群節(jié)點資源數據，然后存儲到InfluxDB時序數據庫，再由Grafana展示。
提供認證和授權
支持角色訪問控制（RBAC）認證授權等策略。

基本對象概念

Pod
Pod是最小部署單元，一個Pod有一個或多個容器組成，Pod中容器共享存儲和網絡，在同一臺Docker主機上運行。
Service
Service一個應用服務抽象，定義了Pod邏輯集合和訪問這個Pod集合的策略。
Service代理Pod集合對外表現是為一個訪問入口，分配一個集群IP地址，來自這個IP的請求將負載均衡轉發(fā)后端Pod中的容器。
Service通過Lable Selector選擇一組Pod提供服務。
Volume
數據卷，共享Pod中容器使用的數據。
Namespace
命名空間將對象邏輯上分配到不同Namespace，可以是不同的項目、用戶等區(qū)分管理，并設定控制策略，從而實現多租戶。命名空間也稱為虛擬集群。
Lable
標簽用于區(qū)分對象（比如Pod、Service），鍵/值對存在；每個對象可以有多個標簽，通過標簽關聯對象。
基于基本對象更高層次抽象:
ReplicaSet:
下一代Replication Controller。確保任何給定時間指定的Pod副本數量，并提供聲明式更新等功能。RC與RS唯一區(qū)別就是lable selector支持不同，RS支持新的基于集合的標簽，RC僅支持基于等式的標簽。
Deployment
Deployment是一個更高層次的API對象，它管理ReplicaSets和Pod，并提供聲明式更新等功能。官方建議使用Deployment管理ReplicaSets，而不是直接使用ReplicaSets，這就意味著可能永遠不需要直接操作ReplicaSet對象。
StatefulSet
StatefulSet適合持久性的應用程序，有唯一的網絡標識符（IP），持久存儲，有序的部署、擴展、刪除和滾動更新。
DaemonSet
DaemonSet確保所有（或一些）節(jié)點運行同一個Pod。當節(jié)點加入Kubernetes集群中，Pod會被調度到該節(jié)點上運行，當節(jié)點從集群中移除時，DaemonSet的Pod會被刪除。刪除DaemonSet會清理它所有創(chuàng)建的Pod。
Job
一次性任務，運行完成后Pod銷毀，不再重新啟動新容器。還可以任務定時運行。

系統(tǒng)架構及組件功能

image.png

Master組件：

- kube-apiserver

Kubernetes API，集群的統(tǒng)一入口，各組件協調者，以HTTP API提供接口服務，所有對象資源的增刪改查和監(jiān)聽操作都交給APIServer處理后再提交給Etcd存儲。

- kube-controller-manager

處理集群中常規(guī)后臺任務，一個資源對應一個控制器，而ControllerManager就是負責管理這些控制器的。

- kube-scheduler

根據調度算法為新創(chuàng)建的Pod選擇一個Node節(jié)點。

Node組件：

kubelet

kubelet是Master在Node節(jié)點上的Agent，管理本機運行容器的生命周期，比如創(chuàng)建容器、Pod掛載數據卷、下載secret、獲取容器和節(jié)點狀態(tài)等工作。kubelet將每個Pod轉換成一組容器。

kube-proxy

在Node節(jié)點上實現Pod網絡代理，維護網絡規(guī)則和四層負載均衡工作。

docker或rocket/rkt

運行容器。

第三方服務：

etcd

分布式鍵值存儲系統(tǒng)。用于保持集群狀態(tài)，比如Pod、Service等對象信息。

集群部署-環(huán)境規(guī)劃

軟件	版本
Linux操作系統(tǒng)	Centos 7.3
Kubernetes	1.9
Docker	18.03.1-ce
Etcd	3.0

角色	IP	組件
Master	172.16.0.42	kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler etcd
Node1	172.16.0.43	kubelet kube-proxy docker flannel etcd
Node2	172.16.0.42	kubelet kube-proxy docker flannel etcd
鏡像倉庫	172.16.0.44	docker

集群部署-安裝Docker

將依賴包里面install-docker.sh docker-18.03.1-ce.tgz上傳至節(jié)點。
在兩個節(jié)點node01和node02以及鏡像倉庫上安裝docker并關閉防火墻。

# sudo sh install-docker.sh docker-18.03.1-ce.tgz

# sudo systemctl disable firewalld

# sudo systemctl stop firewalld

安裝完成后，在etc目錄下新建docker文件夾，在docker文件夾下新建daemon.json文件，并寫入國內公有鏡像倉庫地址以及私有鏡像倉庫地址。

#sudo vi /etc/docker/daemon.json
{
"registry-mirrors": [ "https://registry.docker-cn.com"],
"insecure-registries":["172.16.0.44:5000"]
}

啟動docker并設置docker開機啟動

# sudo systemctl start docker
# sudo systemctl enable docker

查看是否安裝成功

#sudo docker info

image.png

集群部署 – 自簽TLS證書

組件	使用的證書
etcd	ca.pem,server.pem,server-key.pem
flannel	ca.pem,server.pem,server-key.pem
kube-apiserver	ca.pem,server.pem,server-key.pem
kubelet	ca.pem,ca-key.pem
kube-proxy	ca.pem,kube-proxy.pem,kube-proxy-key.pem
kubectl	ca.pem,admin.pem,admin-key.pem

在master節(jié)點下/home目錄下新建ssl文件夾用來存放證書。

# cd home
# sudo mkdir ssl

將依賴包里面的cfssl_linux-amd64，cfssljson_linux-amd64， cfssl-certinfo_linux-amd64上傳至master節(jié)點。

添加可執(zhí)行權限

# sudo chmod +x cfssl_linux-amd64 cfssljson_linux-amd64 cfssl-certinfo_linux-amd64

移動文件

# sudo mv cfssl_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl 
# sudo mv cfssljson_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssljson 
# sudo mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/bin/cfssl-certinfo

移動后可以輸入命令查看help

# sudo cfssl --help

image.png

將依賴包里面的certificate.sh上傳到master節(jié)點根目錄的ssl文件夾下。
修改權限

# sudo chmod +x certificate.sh

修改certificate.sh文件下host地址為你的三個節(jié)點的IP地址

image.png

運行腳本文件

# sudo ./certificate.sh

ssl目錄下會生成17個新文件。

image.png

刪除除了證書以外的其他文件

# sudo ls | grep -v pem | xargs -i rm {}

image.png

集群部署 – 部署Etcd集群

將etcd-v3.2.12-linux-amd64.tar.gz 上傳至master節(jié)點
解壓

# sudo tar zxvf etcd-v3.2.12-linux-amd64.tar.gz

創(chuàng)建目錄

# sudo mkdir /opt/kubernetes

之后所有組件都放入這個文件夾，方便統(tǒng)一管理維護。
再創(chuàng)建三個目錄

# sudo mkdir /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl}

在剛才解壓的文件夾里面找到etcd和etcdctl并將兩個文件移動到/opt/kubernetes/bin下

# sudo mv etcd-v3.2.12-linux-amd64/etcd /opt/kubernetes/bin/
# sudo mv etcd-v3.2.12-linux-amd64/etcdctl /opt/kubernetes/bin/

創(chuàng)建配置文件

# sudo vi /opt/kubernetes/cfg/etcd

寫入以下內容

#[Member]
ETCD_NAME="etcd01"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://172.16.0.41:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://172.16.0.41:2379"

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://172.16.0.41:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://172.16.0.41:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://172.16.0.41:2380,etcd02=https://172.16.0.42:2380,etcd03=https://172.16.0.43:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"

保存退出

創(chuàng)建配置文件，通過systemd管理配置文件

# sudo vi /usr/lib/systemd/system/etcd.service

增加下面內容

[Unit]
Description=Etcd Server
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target

[Service]
Type=notify
EnvironmentFile=-/opt/kubernetes/cfg/etcd
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/etcd \
--name=${ETCD_NAME} \
--data-dir=${ETCD_DATA_DIR} \
--listen-peer-urls=${ETCD_LISTEN_PEER_URLS} \
--listen-client-urls=${ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS},http://127.0.0.1:2379 \
--advertise-client-urls=${ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS} \
--initial-advertise-peer-urls=${ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS} \
--initial-cluster=${ETCD_INITIAL_CLUSTER} \
--initial-cluster-token=${ETCD_INITIAL_CLUSTER} \
--initial-cluster-state=new \
--cert-file=/opt/kubernetes/ssl/server.pem \
--key-file=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \
--peer-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/server.pem \
--peer-key-file=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \
--trusted-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
--peer-trusted-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target

==復制時候注意換行符?。。?！==

保存退出

將證書拷貝到kubernetes證書目錄

# sudo cp ssl/server*pem ssl/ca*.pem /opt/kubernetes/ssl/

啟動etcd

# sudo systemctl start etcd

查看是否啟動

image.png

# ps -ef | grep etcd

設置為開機啟動

# sudo systemctl enable etcd

為了集群以后的方便管理以及文件傳輸，我們做一個互信。
生成一個ssh證書

# sudo ssh-keygen

然后一路回車
生成之后在/root/.ssh/下可以看到一個公鑰、一個私鑰。

image.png

然后將公鑰拷貝到節(jié)點上，即可免密碼交互。

# sudo ssh-copy-id root@172.16.0.42
# sudo ssh-copy-id root@172.16.0.43

之后在兩個節(jié)點下遞歸創(chuàng)建目錄

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

創(chuàng)建完之后將master節(jié)點下的etcd發(fā)送過去

# sudo scp -r /opt/kubernetes/bin/ root@172.16.0.42:/opt/kubernetes/
# sudo scp -r /opt/kubernetes/bin/ root@172.16.0.43:/opt/kubernetes/

再將配置文件傳送過去

# sudo scp -r /opt/kubernetes/cfg/ root@172.16.0.42:/opt/kubernetes/
# sudo scp -r /opt/kubernetes/cfg/ root@172.16.0.43:/opt/kubernetes/

以及數字證書

# sudo scp -r /opt/kubernetes/ssl/ root@172.16.0.42:/opt/kubernetes/
# sudo scp -r /opt/kubernetes/ssl/ root@172.16.0.43:/opt/kubernetes/

還有配置文件

# sudo scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@172.16.0.42:/usr/lib/systemd/system
# sudo scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@172.16.0.43:/usr/lib/systemd/system

在node1以及node2分別修改配置文件

# sudo vi /opt/kubernetes/cfg/etcd

將其中的ETCD_NAME修改為節(jié)點名字以及IP地址修改為節(jié)點IP

image.png

修改完之后分別在兩個節(jié)點下啟動etcd

# sudo systemctl start etcd

設置為開機啟動

# sudo systemctl enable etcd

查看集群狀態(tài)：

/opt/kubernetes/bin/etcdctl \
--ca-file=ca.pem --cert-file=server.pem --key-file=server-key.pem \
--endpoints="https://172.16.0.41:2379,https://172.16.0.42:2379,https://172.16.0.43:2379" \
cluster-health

image.png

集群部署 – 部署Flannel網絡

將flannel的二進制包上傳至master，可以在依賴文件夾中找到
解壓flannel

# sudo tar zxvf flannel-v0.9.1-linux-amd64.tar.gz

image.png

傳送到node節(jié)點

# sudo scp flanneld mk-docker-opts.sh root@172.16.0.42:/opt/kubernetes/bin/
# sudo scp flanneld mk-docker-opts.sh root@172.16.0.43:/opt/kubernetes/bin/

在master節(jié)點寫入分配的子網段到etcd，供flanneld使用

/opt/kubernetes/bin/etcdctl \
--ca-file=ca.pem --cert-file=server.pem --key-file=server-key.pem \
--endpoints="https://172.16.0.41:2379,https://172.16.0.42:2379,https://172.16.0.43:2379" \
set /coreos.com/network/config  '{ "Network": "172.17.0.0/16", "Backend": {"Type": "vxlan"}}'

Flannel只在node節(jié)點上部署，暫時不部署在master節(jié)點上。
新建文件flanneld

# sudo vi /opt/kubernetes/cfg/flanneld

添加以下內容

FLANNEL_OPTIONS="--etcd-endpoints=https://172.16.0.41:2379,https://172.16.0.42:2379,https://172.16.0.43:2379 --etcd-cafile=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem --etcd-certfile=/opt/kubernetes/ssl/server.pem --etcd-keyfile=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem

再添加一個systemd下的文件進行管理

# sudo vi /usr/lib/systemd/system/flanneld.service

添加下面內容

[Unit]
Description=Flanneld overlay address etcd agent
After=network-online.target network.target
Before=docker.service

[Service]
Type=notify
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/flanneld
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/flanneld --ip-masq $FLANNEL_OPTIONS
ExecStartPost=/opt/kubernetes/bin/mk-docker-opts.sh -k DOCKER_NETWORK_OPTIONS -d /run/flannel/subnet.env
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target

保存退出

更新配置

# sudo systemctl daemon_reload

啟動flanneld

# sudo systemctl start flanneld

開機啟動flanneld

# sudo systemctl enable flanneld

重啟docker

# sudo systemctl restart docker

使用ifconfig命令可以看到flannel啟動成功(安裝ifconfig方法：yum -y install net-tools)

image.png

另一個節(jié)點跟以上配置一樣。

image.png

用node2去ping node1的docker網關，ping通即說明flannel網絡部署成功。

集群部署 – 創(chuàng)建Node節(jié)點kubeconfig文件

將kubeconfig.sh 上傳至master節(jié)點。
修改權限

# sudo chmod +x kubeconfig.sh

修改kubeconfig.sh文件中的IP地址為master地址。

將kubectl上傳至/opt/kubernetes/bin/目錄下并修改權限

# sudo chmod +x /opt/kubernetes/bin/kubectl

設置環(huán)境變量

# sudo export PATH="/opt/kubernetes/bin/:$PATH"

環(huán)境變量生效

# sudo source /etc/profile

切換到生成證書的ssl目錄，執(zhí)行kubeconfig.sh

執(zhí)行成功后目錄下會生成kube-proxy.kubeconfig，bootstrap.kubeconfig, token.csv

image.png

將兩個文件拷貝到兩個節(jié)點的cfg目錄下

# sudo scp *kubeconfig root@172.16.0.42:/opt/kubernetes/cfg/
# sudo scp *kubeconfig root@172.16.0.43:/opt/kubernetes/cfg/

集群部署 – 運行Master組件

將master.zip上傳至master，node.zip上傳至兩個node
在master節(jié)點下創(chuàng)建master_pkg目錄

# sudo mkdir master_pkg

將master.zip移動到master_pkg目錄

# sudo mv master.zip master_pkg/

解壓master.zip

# sudo unzip master.zip

可以看到以下文件

image.png

將三個二進制包移動到安裝目錄下

# sudo mv kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler kubectl /opt/kubernetes/bin

增加執(zhí)行權限

# sudo chmod +x /opt/kubernetes/bin/* && chmod +x *.sh

復制證書

# sudo cp ssl/ca*pem ssl/server*pem /opt/kubernetes/ssl/

token文件拷貝到cfg文件夾

# sudo cp ssl/token.csv /opt/kubernetes/cfg/

執(zhí)行apiserver.sh

# sudo ./apiserver.sh 172.16.0.41 https://172.16.0.41:2379,https:// 172.16.0.42:2379,https:// 172.16.0.43:2379

可以看到system下生成kube-apiserver.service

image.png

啟動kube-apiserver

#sudo systemctl start kube-apiserver

查看是否啟動

#ps -ef | grep kube-apiserver

image.png

執(zhí)行scheduler.sh

# sudo ./scheduler.sh 127.0.0.1

可以看到system下生成kube-scheduler

啟動kube-scheduler.

# sudo systemctl start kube-scheduler

執(zhí)行controller-manager.sh

# sudo ./controller-manager.sh 127.0.0.1

可以看到system下生成kube-controller-manager

啟動kube-controller-manager

# sudo systemctl start kube-controller-manager

看一下集群健康狀態(tài)

# sudo kubectl get cs

image.png

集群部署 – 運行Node組件

在master節(jié)點創(chuàng)建權限并綁定角色

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

解壓node.zip文件
將kubelet,kube-proxy復制到bin目錄下

# sudo mv kubelet kube-proxy /opt/kubernetes/bin

設置執(zhí)行權限

# sudo chmod +x /opt/kubernetes/bin/* && chmod +x *.sh

執(zhí)行kubelet.sh,ip地址為當前節(jié)點IP地址

# sudo ./kubelet.sh 172.16.0.42 10.10.10.2

查看是否啟動

# ps -ef | grep kubelet

image.png

啟動proxy，ip地址為當前節(jié)點IP地址

# sudo ./proxy.sh 172.16.0.42

查看是否啟動

# ps -ef | grep kube-proxy

image.png

另一個節(jié)點同樣執(zhí)行以上操作

部署完成后再master上執(zhí)行如下命令

# kubectl get node

此處會顯示No sources found

執(zhí)行命令

# kubectl get csr

將獲取到的節(jié)點加進去即可

# kubectl certificate approve csr-jwf0q

# kubectl get componentstatus

得到如下結果即證明部署成功。

image.png

文章中所用資源連接

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Kubernetes離線部署流程（附資源）

Kubernetes離線部署流程（附資源）

Kubernetes介紹

Kubernetes 主要功能

基本對象概念

系統(tǒng)架構及組件功能

Master組件：

- kube-apiserver

- kube-controller-manager

- kube-scheduler

Node組件：

kubelet

kube-proxy

docker或rocket/rkt

第三方服務：

etcd

集群部署-環(huán)境規(guī)劃

集群部署-安裝Docker

集群部署 – 自簽TLS證書

集群部署 – 部署Etcd集群

集群部署 – 部署Flannel網絡

集群部署 – 創(chuàng)建Node節(jié)點kubeconfig文件

集群部署 – 運行Master組件

集群部署 – 運行Node組件

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Kubernetes離線部署流程（附資源）

Kubernetes介紹

Kubernetes 主要功能

基本對象概念

系統(tǒng)架構及組件功能

Master組件：

- kube-apiserver

- kube-controller-manager

- kube-scheduler

Node組件：

kubelet

kube-proxy

docker或rocket/rkt

第三方服務：

etcd

集群部署-環(huán)境規(guī)劃

集群部署-安裝Docker

集群部署 – 自簽TLS證書

集群部署 – 部署Etcd集群

集群部署 – 部署Flannel網絡

集群部署 – 創(chuàng)建Node節(jié)點kubeconfig文件

集群部署 – 運行Master組件

集群部署 – 運行Node組件

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