K8S概念与kubeadm的使用

Kubernetes 组件| Kubernetes

1、控制平面组件（Control Plane Components）

控制平面的组件对集群做出全局决策(比如调度)，以及检测和响应集群事件（例如，当不满足部署的 replicas 字段时，启动新的 pod）。

控制平面组件可以在集群中的任何节点上运行。 然而，为了简单起见，设置脚本通常会在同一个计算机上启动所有控制平面组件， 并且不会在此计算机上运行用户容器。 请参阅使用 kubeadm 构建高可用性集群 中关于多 VM 控制平面设置的示例。

kube-apiserver

API 服务器是 Kubernetes 控制面的组件， 该组件公开了 Kubernetes API。 API 服务器是 Kubernetes 控制面的前端。

Kubernetes API 服务器的主要实现是 kube-apiserver。 kube-apiserver 设计上考虑了水平伸缩，也就是说，它可通过部署多个实例进行伸缩。 你可以运行 kube-apiserver 的多个实例，并在这些实例之间平衡流量。

etcd

etcd 是兼具一致性和高可用性的键值数据库，可以作为保存 Kubernetes 所有集群数据的后台数据库。

您的 Kubernetes 集群的 etcd 数据库通常需要有个备份计划。

要了解 etcd 更深层次的信息，请参考 etcd 文档。

kube-scheduler

控制平面组件，负责监视新创建的、未指定运行节点（node）的 Pods，选择节点让 Pod 在上面运行。

调度决策考虑的因素包括单个 Pod 和 Pod 集合的资源需求、硬件/软件/策略约束、亲和性和反亲和性规范、数据位置、工作负载间的干扰和最后时限。

kube-controller-manager

在主节点上运行 控制器 的组件。

从逻辑上讲，每个控制器都是一个单独的进程， 但是为了降低复杂性，它们都被编译到同一个可执行文件，并在一个进程中运行。

这些控制器包括:

  • 节点控制器（Node Controller）: 负责在节点出现故障时进行通知和响应
  • 任务控制器（Job controller）: 监测代表一次性任务的 Job 对象，然后创建 Pods 来运行这些任务直至完成
  • 端点控制器（Endpoints Controller）: 填充端点(Endpoints)对象(即加入 Service 与 Pod)
  • 服务帐户和令牌控制器（Service Account & Token Controllers）: 为新的命名空间创建默认帐户和 API 访问令牌

cloud-controller-manager

云控制器管理器是指嵌入特定云的控制逻辑的 控制平面组件。 云控制器管理器允许您链接集群到云提供商的应用编程接口中， 并把和该云平台交互的组件与只和您的集群交互的组件分离开。

cloud-controller-manager 仅运行特定于云平台的控制回路。 如果你在自己的环境中运行 Kubernetes，或者在本地计算机中运行学习环境， 所部署的环境中不需要云控制器管理器。

与 kube-controller-manager 类似，cloud-controller-manager 将若干逻辑上独立的 控制回路组合到同一个可执行文件中，供你以同一进程的方式运行。 你可以对其执行水平扩容（运行不止一个副本）以提升性能或者增强容错能力。

下面的控制器都包含对云平台驱动的依赖：

  • 节点控制器（Node Controller）: 用于在节点终止响应后检查云提供商以确定节点是否已被删除
  • 路由控制器（Route Controller）: 用于在底层云基础架构中设置路由
  • 服务控制器（Service Controller）: 用于创建、更新和删除云提供商负载均衡器

2、Node 组件

节点组件在每个节点上运行，维护运行的 Pod 并提供 Kubernetes 运行环境。

kubelet

一个在集群中每个节点（node）上运行的代理。 它保证容器（containers）都 运行在 Pod 中。

kubelet 接收一组通过各类机制提供给它的 PodSpecs，确保这些 PodSpecs 中描述的容器处于运行状态且健康。 kubelet 不会管理不是由 Kubernetes 创建的容器。

kube-proxy

kube-proxy 是集群中每个节点上运行的网络代理， 实现 Kubernetes 服务（Service） 概念的一部分。

kube-proxy 维护节点上的网络规则。这些网络规则允许从集群内部或外部的网络会话与 Pod 进行网络通信。

如果操作系统提供了数据包过滤层并可用的话，kube-proxy 会通过它来实现网络规则。否则， kube-proxy 仅转发流量本身。

kubeadm创建集群

请参照以前Docker安装。先提前为所有机器安装Docker

1、安装kubeadm

  • 一台兼容的 Linux 主机。Kubernetes 项目为基于 Debian 和 Red Hat 的 Linux 发行版以及一些不提供包管理器的发行版提供通用的指令

  • 每台机器 2 GB 或更多的 RAM （如果少于这个数字将会影响你应用的运行内存)

  • 2 CPU 核或更多

  • 集群中的所有机器的网络彼此均能相互连接(公网和内网都可以)

  • 设置防火墙放行规则

  • 节点之中不可以有重复的主机名、MAC 地址或 product_uuid。请参见这里了解更多详细信息。

  • 设置不同hostname

  • 开启机器上的某些端口。请参见这里 了解更多详细信息。

  • 内网互信

  • 禁用交换分区。为了保证 kubelet 正常工作，你 必须 禁用交换分区。

  • 永久关闭

1、前提

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#各个机器设置自己的域名
hostnamectl set-hostname xxxx


# 将 SELinux 设置为 permissive 模式（相当于将其禁用）
sudo setenforce 0
sudo sed -i 's/^SELINUX=enforcing$/SELINUX=permissive/' /etc/selinux/config

#关闭swap
swapoff -a  
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab

#允许 iptables 检查桥接流量
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

2、安装kubelet、kubeadm、kubectl

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cat <<EOF | sudo tee /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg
   http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
exclude=kubelet kubeadm kubectl
EOF


sudo yum install -y kubelet-1.20.9 kubeadm-1.20.9 kubectl-1.20.9 --disableexcludes=kubernetes

sudo systemctl enable --now kubelet

2、使用kubeadm引导集群

1、下载各个机器需要的镜像

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sudo tee ./images.sh <<-'EOF'
#!/bin/bash
images=(
kube-apiserver:v1.20.9
kube-proxy:v1.20.9
kube-controller-manager:v1.20.9
kube-scheduler:v1.20.9
coredns:1.7.0
etcd:3.4.13-0
pause:3.2
)
for imageName in ${images[@]} ; do
docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/lfy_k8s_images/$imageName
done
EOF
   
chmod +x ./images.sh && ./images.sh

2、初始化主节点

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#所有机器添加master域名映射，以下需要修改为自己的
echo "172.31.0.4  cluster-endpoint" >> /etc/hosts



#主节点初始化
kubeadm init \
--apiserver-advertise-address=172.31.0.4 \ # apiserver的内网地址
--control-plane-endpoint=cluster-endpoint \
--image-repository registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/lfy_k8s_images \
--kubernetes-version v1.20.9 \
--service-cidr=10.96.0.0/16 \ # service的虚拟网络范围
--pod-network-cidr=192.168.0.0/16 # pod的虚拟网络范围

#所有网络范围不重叠


收到如下响应

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Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!
# 您的Kubernetes控制平面已成功初始化！
To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:
# 要开始使用您的集群，您需要以普通用户身份运行以下命令：
  mkdir -p $HOME/.kube
  sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
  sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

Alternatively, if you are the root user, you can run:
# 或者，如果您是root用户，您可以运行：
  export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf

You should now deploy a pod network to the cluster.
# 您现在应该将pod网络部署到集群。
Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:
# 使用以下列出的选项之一运行“kubectl apply -f [podnetwork].yaml”：
  https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/

You can now join any number of control-plane nodes by copying certificate authorities
and service account keys on each node and then running the following as root:
# 现在，只要在每个节点上复制证书授权和服务帐户密钥，然后以根用户身份运行以下程序，就可以加入任意数量的控制平面节点：
  kubeadm join cluster-endpoint:6443 --token hums8f.vyx71prsg74ofce7 \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:a394d059dd51d68bb007a532a037d0a477131480ae95f75840c461e85e2c6ae3 \
    --control-plane 

Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:
# 然后，以root用户身份在每个工作节点上运行以下程序，即可加入任意数量的工作节点：

kubeadm join cluster-endpoint:6443 --token hums8f.vyx71prsg74ofce7 \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:a394d059dd51d68bb007a532a037d0a477131480ae95f75840c461e85e2c6ae3

相关命令

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#查看集群所有节点
kubectl get nodes

#根据配置文件，给集群创建资源
kubectl apply -f xxxx.yaml

#查看集群部署了哪些应用？
docker ps   ===   kubectl get pods -A
# 运行中的应用在docker里面叫容器，在k8s里面叫Pod
kubectl get pods -A

3、根据提示继续

1、设置.kube/config

复制上面命令

2、安装网络组件

calico官网

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curl https://docs.projectcalico.org/v3.20/manifests/calico.yaml -O
# 在 curl 命令中，选项 -O 的作用是保存远程文件到本地，使用远程文件的文件名。
kubectl apply -f calico.yaml

4、加入node节点

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kubeadm join cluster-endpoint:6443 --token x5g4uy.wpjjdbgra92s25pp \
	--discovery-token-ca-cert-hash sha256:6255797916eaee52bf9dda9429db616fcd828436708345a308f4b917d3457a22

获取新token

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kubeadm token create --print-join-command

添加控制层节点从而高可用

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kubeadm join cluster-endpoint:6443 --token hums8f.vyx71prsg74ofce7 \
  --discovery-token-ca-cert-hash sha256:a394d059dd51d68bb007a532a037d0a477131480ae95f75840c461e85e2c6ae3 \
  --control-plane

5、验证集群

  • 验证集群节点状态
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kubectl get nodes

6、部署dashboard可视化

1、部署

https://github.com/kubernetes/dashboard

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kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.3.1/aio/deploy/recommended.yaml

2、设置访问端口

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kubectl edit svc kubernetes-dashboard -n kubernetes-dashboard
# 将其中type: ClusterIP 改为 type: NodePort
# 也就是将虚拟集群ip改为节点ip

找到dashboard所运行的端口，在防火墙放行

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kubectl get svc -A |grep kubernetes-dashboard

访问： https://集群任意IP:端口 https://139.198.165.238:32759

3、创建访问账号

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#创建访问账号，准备一个yaml文件； vi dash.yaml
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: admin-user
  namespace: kubernetes-dashboard
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apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: admin-user
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: admin-user
  namespace: kubernetes-dashboard
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kubectl apply -f dash.yaml

4、令牌访问

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#获取admin-user的访问令牌
kubectl -n kubernetes-dashboard get secret $(kubectl -n kubernetes-dashboard get sa/admin-user -o jsonpath="{.secrets[0].name}") -o go-template="{{.data.token | base64decode}}"