关键词：
目录
- 前言
- 一、常见的K8S按照部署方式
- 二、安装部署分析
- 三、首先部署ETCD集群
- 四、在所有 Node 节点上部署 Docker 引擎
- 五、Flannel 网络配置
- 六、部署 单Master 节点
- 七、部署 Node 节点
- 八、测试Kubernetes 单节点集群
- 九、K8S 通信方式
- 十、命令
前言
一、常见的K8S按照部署方式
Minikube
- Minikube是一个工具，可以在本地快速运行一个单节点微型K8s，仅用于学习、 预览K8S的一些特性使用，没有商业价值。
- 部署地址: https://kubernetes.io/docs/setup/minikube
Kubeadmin
- Kubeadmin也是一个工具，提供 yum安装 kubeadm init 和 kubeadm join，用于快速部署K8s集群，相对简单。
- 部署地址: https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/
- 缺点：证书只有一年，修改证书有效期为 100 年（默认为 1 年）
vim ./cmd/kubeadm/app/constants/constants.go，CertificateValidity =24.365.100修改后需要重新编译和安装服务。
二进制安装部署
- 大型企业生产首选，从官方下载发行版的二进制包，手动部署每个组件 和 自签TLS证书，组成K8S集群，新手推荐。
- 有 zip 和 tar.gz 两个系统的包
- https://github.com/kubernetes/kubernetes/releases
Rancher
- https://rancher.com/docs/rancher/v1.6/zh/
二、安装部署分析
先搭建单Master 集群（企业都是多Master 节点高可用，暂时部署一台）
Master 节点
| k8s集群master01 | 192.168.10.40 | kube-apiserver、kube-controller-manage、kube-scheduler、etcd |
| k8s集群master02 | 192.168.10.70 |
Worker Node 节点
| k8s集群node01 | 192.168.10.50 | kubelet、kube-proxy、docker、flannel |
| k8s集群node02 | 192.168.10.60 |
ETCD（实验为了节省机器，和Master Node 节点共用机器）
| etcd集群节点1 | 192.168.10.40 |
| etcd集群节点2 | 192.168.10.50 |
| etcd集群节点3 | 192.168.10.60 |
web服务负载均衡
| 负载均衡 nginx+keepalive01 (master) | 192.168.10.111 |
| 负载均衡 nginx+keepalive02 (backup) | 192.168.10.101 |
先所有机器关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
修改所有主机的主机名（方便部署）
hostnamectl set-hostname master01 10.40
hostnamectl set-hostname node01 10.50
hostnamectl set-hostname node02 10.60
ETCD 集群介绍：
- 使用三台 ETCD集群 实现高可用，可以容忍一台机器故障，如果使用5台，容忍2台机器故障，即容忍半数以上ETCD机器存活。
- ETCD集群也可以放在 Master 或 Node 节点的机器上，也可以独立部署在独立机器上。
- 注意点：ApiServer 和 ETCD 之间的通信需要CA证书进行加密；ETCD 与 ETCD 之间通信也需要通过证书加密，
Kubernetes 单 Master 集群 架构图如下：
暂时没有node3
三、首先部署ETCD集群
3.1 ETCD 介绍
- ETCD 是Coreos团队于2013年6月发起的开源项目，它的目标是构建一个高可用的分布式键值（key-value）数据库。
- ETCD 内部采用raft协议作为一致性算法，ETCD 是 GO 语言编写的。
- ETCD 作为服务发现系统，有以下的特点:
- 简单：安装配置简单，而且提供了HTTP API进行交互，使用也很简单
- 安全：支持SSL证书验证（需要创建签发证书）
- 快速：单实例支持每秒2k+读操作
- 可靠：采用raft算法，实现分布式系统数据的可用性和一致性
ETCD 端口：
- ETCD 目前默认使用 2379 端口 提供 HTTP API服务，
- 2380 端口 和 peer通信（这两个端口已经被IANA(互联网数字分配机构)官方预留给ETCD ）。
- 即 ETCD 默认使用 2379 端口对外为客户端提供通讯，使用端口 2380 来进行服务器间内部通讯。
ETCD 在生产环境中一般推荐集群方式部署。由于ETCD 的 Leader选举机制，要求至少为3台或以上的奇数台。
3.2 准备 CFSSL 证书签发环境
ETCD 通过CFSSL 生成证书。
CFSSL 是 CloudFlare 公司开源的一款 PKI/TLS 工具。CFSSI 包含一个命令行工具和一个用于签名、验证和捆绑TLS 证书的 HTTP API 服务。使用Go语言编写。
CFSSL 使用配置文件生成证书，因此自签之前，需要生成它识别的 .JSON 格式的配置文件，CFSSL 提供了方便的命令行生成配置文件。
CFSSL 用来为 ETCD 提供 TLS 证书，它支持签三种类型的证书：
- client 证书，服务端连接客户端时携带的证书，用于客户端验证服务端身份，如 kube-apiserver 访问 ETCD;
- server 证书，客户端连接服务端时携带的证书，用于服务端验证客户端身份，如 ETCD对外提供服务;
- peer 证书，相互之间连接时使用的证书，如 ETCD节点之间 进行验证和通信。
这里全部都使用同一套证书认证。
3.3 环境部署
3.3.1 搭建 ETCD 步骤
环境准备：
| etcd集群节点 node01 | 192.168.10.40 |
| etcd集群节点 node02 | 192.168.10.50 |
| etcd集群节点 node03 | 192.168.10.60 |
- 需要准备 CFSSL 证书生成工具，用它来生成证书；
- 准备 ETCD 二进制软件包；
- 生成 ETCD 的配置文件和服务管理文件；
- 启动 ETCD 服务；
- 把经过上面一到四步骤在etcd01生成的配置文件、可执行文件、认证证书、etcd 服务管理文件，都复制到 etcd02，etcd03 节点上，分别在两台上修改配置文件中的节点名称与节点IP地址；
- 分别启动etcd，加入到 ETCD 集群中；
- 验证 ETCD 集群状态
主体架构：
- 三台 ETCD集群 实现高可用，容忍一台机器故障，即容忍半数以上ETCD机器存活。
- ETCD集群也可以放在 Master 或 Node 节点的机器上，也可以独立部署在独立机器上。这里为了节约机器 部署在Mster 和 Node机器上
3.3.2 下载准备 CFSSL 证书制作工具
Linux 中下载命令用 wget 和 curl -L 重定向
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssl
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssljson
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64 -0 /usr/local/bin/cfssl-certinfo
或
curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfss
curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssljson
curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssl-certinfo
下载CFSSL 证书工具后，放到 /usr/local/bin/ 目录中，为了全局能执行cfssl命令，赋予可执行权限
chmod +x /usr/local/bin/cfssl*
文件介绍：
- cfssl：证书签发的工具命令
- cfssljson：将cfssl 生成的证书（json格式）变为文件承载式证书cfssl-certinfo:验证证书的信息
- cfssl-certinfo：-cert<证书名称> #查看证书的信息
创建 k8s 工作目录
mkdir /opt/k8s
cd/opt/k8s/
3.3.3 上传 etcd-cert.sh 和 etcd.sh 到 /opt/k8s/ 目录中
chmod +x etcd-cert.sh etcd.sh
#创建用于生成CA证书、etcd服务器证书 以及 私钥的目录
mkdir /opt/k8s/etcd-cert
mv etcd-cert.sh etcd-cert/
cd /opt/k8s/etcd-cert/
./etcd-cert.sh
#执行etcd-cert.sh脚本文件生成CA证书、etcd服务器证书以及私钥
etcd-cert.sh 用来定义签发根证书的信息，包括证书期限，JSON 格式。
特别说明： cfssl 和 openssl 有一些区别，openssl需要先生成私钥，然后用私钥生成请求文件，最后生成签名的证书和私钥等；而cfssl可以直接得到请求文件，不需要先生成私钥。
server.pem 证书用于客户端服务端通信的认证
ca.pem 证书用于验证是否合法
3.3.4 安装 ETCD 服务
#上传 etcd-v3.3.10-linux-amd64.tar.gz 到/opt/k8s/目录中，解压etcd 压缩包
cd/opt/k8s/
tar zxvf etcd-v3.3.10-linux-amd64.tar.gz
ls etcd-v3.3.10-linux-amd64
etcd：就是etcd 服务的启动命令，后面可跟各种启动参数
etcdctl：主要为etcd 服务提供了命令行操作
创建用于存放etcd 配置文件，命令文件，证书的目录
mkdir -p /opt/etcd/cfg,bin,ssl
mv /opt/k8s/etcd-v3.3.10-linux-amd64/etcd /opt/k8s/etcd-v3.3.10-linux-amd64/etcdctl /opt/etcd/bin/
cp /opt/k8s/etcd-cert/ *.pem /opt/etcd/ssl/ #所有的pem证书移过去
创建启动脚本 etcd.sh
./etcd.sh etcd01 192.168.10.40 etcd02=https://192.168.10.50:2380,etcd03=https://192.168.10.60:2380
#会发现卡住了，是因为在等待其他节点加入，
#这里需要三台etcd服务同时启动，如果只启动其中一台后，服务会卡在那里，直到集群中所有etcd节点都已启动，可忽略这个情况
#另外打开一个窗口查看etcd进程是否正常
ps -ef | grep etcd
新开窗口发现服务已启动
etcd.sh 脚本内容如下
#!/bin/bash
# example: ./etcd.sh etcd01 192.168.10.40 etcd02=https://192.168.10.50:2380,etcd03=https://192.168.10.60:2380
#创建etcd配置文件/opt/etcd/cfg/etcd
ETCD_NAME=$1
ETCD_IP=$2
ETCD_CLUSTER=$3
WORK_DIR=/opt/etcd
cat > $WORK_DIR/cfg/etcd <<EOF
#[Member]
ETCD_NAME="$ETCD_NAME"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://$ETCD_IP:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://$ETCD_IP:2379"
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://$ETCD_IP:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://$ETCD_IP:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://$ETCD_IP:2380,$ETCD_CLUSTER"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
EOF
#Member:成员配置
#ETCD_NAME：节点名称，集群中唯一。成员名字，集群中必须具备唯一性，如etcd01
#ETCD_DATA_DIR：数据目录。指定节点的数据存储目录，这些数据包括节点ID，集群ID，集群初始化配置，Snapshot文件，若未指定-wal-dir，还会存储WAL文件；如果不指
定会用缺省目录
cat <<EOF >/usr/lib/systemd/system/etcd.service #定义ectd的启动脚本
[Unit] #基本项
Description=Etcd Server #类似为 etcd 服务
After=network.target #vu癌症
After=network-online.target
Wants=network-online.target
[Service] #服务项
Type=notify
EnvironmentFile=$WORK_DIR/cfg/etcd #etcd文件位置
ExecStart=$WORK_DIR/bin/etcd \\ #准启动状态及以下的参数
--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 \\ #以下为群集内部的设定
--initial-advertise-peer-urls=\\$ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS \\
--initial-cluster=\\$ETCD_INITIAL_CLUSTER \\
--initial-cluster-token=\\$ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN \\ #群集内部通信，也是使用的令牌，为了保证安全（防范中间人窃取）
--initial-cluster-state=new \\
--cert-file=$WORK_DIR/ssl/server.pem \\ #证书相关参数
--key-file=$WORK_DIR/ssl/server-key.pem \\
--peer-cert-file=$WORK_DIR/ssl/server.pem \\
--peer-key-file=$WORK_DIR/ssl/server-key.pem \\
--trusted-ca-file=$WORK_DIR/ssl/ca.pem \\
--peer-trusted-ca-file=$WORK_DIR/ssl/ca.pem
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536 #开放最多的端口号
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF
#--listen-client-urls：用于指定etcd和客户端的连接端口
#--advertise-client-urls：用于指定etcd服务器之间通讯的端口，etcd有要求，如果--listen-client-urls被设置了，那么就必须同时设置--advertise-client-urls，所
以即使设置和默认相同，也必须显式设置
#--peer开头的配置项用于指定集群内部TLS相关证书（peer 证书），这里全部都使用同一套证书认证
#不带--peer开头的的参数是指定 etcd 服务器TLS相关证书（server 证书），这里全部都使用同一套证书认证
systemctl daemon-reload
systemctl enable etcd
systemctl restart etcd
3.3.5 配置 ETCD 集群
把 etcd 相关证书文件 和 命令文件全部拷贝到另外两个etcd集群节点，生成证书的文件都一样，所以证书是通用的。
#在192.168.10.40机器上 复制所有etcd文件
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.10.50:/opt/
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.10.60:/opt/
#复制etcd 启动服务
scp etcd.service root@192.168.10.50:/usr/lib/systemd/system/
scp etcd.service root@192.168.10.60:/usr/lib/systemd/system/
node02 node03 分别执行 vim /opt/etcd/cfg/etcd
#以 192.168.10.60 node03为例
#[Member]
ETCD_NAME="etcd03"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.10.60:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.10.60:2379"
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.10.60:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.10.60:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.10.40:2380,etcd02=https://192.168.10.50:2380,etcd03=https://192.168.10.60:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
3.3.6 在Master01 节点上操作验证etcd集群状态
先将 master01 192.168.10.40 etcd 的 etcdctl 服务添加到环境变量中。
cd /opt/etcd/bin/
ln -s /opt/etcd/bin/etcdctl /usr/local/bin/
#一定要在/opt/etcd/ssl/ 目录下执行，因为--cert-file执行了认证文件了
#用外部端口2379
cd /opt/etcd/ssl/
etcdctl --ca-file=ca.pem --cert-file=server.pem --key-file=server-key.pem --endpoints="https://192.168.10.40:2379,https://192.168.10.50:2379,https://192.168.10.60:2379" cluster-health
-------------------
--cert-file:识别HTTPS端使用SSL证书文件
--key-file:使用此SSL密钥文件标识HTTPS客户端
--ca-file:使用此CA证书验证启用https的服务器的证书
--endpoints:集群中以逗号分隔的机器地址列表
cluster-health:检查etcd集群的运行状况
----------------------
#切换到etcd3版本查看集群节点状态和成员列表
#v2和v3命令略有不同，etcd2和etcd3也是不兼容的，默认是v2版本
export ETCDCTL_API=3
etcdctl --write-out=table endpoint status
etcdctl --write-out=table member list
export ETCDCTL_API=2
#再切回v2版本, 就是用V3的功能看一下
集群中的列表都已经启动了，ETCD 集群搭建完成。
四、在所有 Node 节点上部署 Docker 引擎
在 192.168.10.50 、192.168.10.60 上安装 Docker
使用 yum 在线源 进行安装
#docker 安装详解：https://blog.csdn.net/duanbaoke/article/details/119022848?spm=1001.2014.3001.5501
#安装依赖包
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
yum install -y docker-ce ##这里我只安装docker-ce了
systemctl start docker
systemctl status docker
五、Flannel 网络配置
5.1 不同 Node 上 Pod 之间的通信？
K8S 中Pod 网络通信种类：
-
Pod内容器与容器之间的通信
在同一个 Pod 内的容器（Pod 内的容器是不会跨宿主机的）共享同一个网络命令空间，相当于它们在同一台机器上一样，可以用 localhost 地址访问彼此的端口。 -
同一个Node内 Pod之间的通信
每个Pod 都有一个真实的全局IP地址，同一个 Node内的不同Pod之间可以直接采用对方 Pod 的IP 地址进行通信，Pod1 与 Pod2 都是通过 Veth 连接到同一个docker0 网桥，网段相同（172.17.0.0 网段），所以它们之间可以直接通信。 -
不同 Node 上 Pod 之间的通信
Pod 地址与 docker0 在同一网段，docker0 网段与宿主机网卡是两个不同的网段，且不同 Node 之间的通信只能通过宿主机的物理网卡进行。 docker0 是所有 pod 对外通信的端口。
所以：
- 要想实现不同 Node 上Pod 之间的通信，就必须想办法通过主机的物理网卡IP地址进行寻址和通信。
- 因此要满足两个条件：
- Pod 的 IP不能冲突;
- 将 Pod 的 IP 和所在的 Node 的 IP 关联起来，通过这个关联让不同 Node 上 Pod 之间直接通过内网IP地址通信。
5.2 通信方式之：Overlay Network 与 VXLAN
Overlay Network:
- 叠加网络，在二层或者三层基础网络上叠加的一种虚拟网络技术模式，该网络中的主机通过虚拟链路隧道连接起来（类似于VPN)。
VXLAN:
- 将源数据包封装到 UDP中，并使用基础网络的 IP/MAC 作为外层报文头进行封装，然后在以太网上传输，到达目的地后由隧道端点解封装并将数据发送给目标地址。
- 性能比UDP好，默认模式是UDP
K8S三种网络：
- 节点网络
- POD网络
- Server网络
k8s 的网络模型思考：
- 从 k8s 的网络模型我们可以看出来，在 k8s 当中希望做到的是每一个 Pod 都有一个在集群当中独一无二的IP，并且可以通过这个IP直接跟集群当中
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