[K8s 1.9实践]Kubeadm 1.9 HA 高可用 集群 本地离线镜像部署

 

• k8s 发展速度很快，目前很多大的公司容器集群都基于该项目，如京东，腾讯，滴滴，瓜子二手车,北森等等。
  
• kubernetes1.9版本发布2017年12月15日，每是那三个月一个迭代， Workloads API成为稳定版本，这消除了很多潜在用户对于该功能稳定性的担忧。还有一个重大更新，就是测试支持了Windows了，这打开了在kubernetes中运行Windows工作负载的大门。
• CoreDNS alpha可以使用标准工具来安装CoreDNS
• kube-proxy的IPVS模式进入beta版，为大型集群提供更好的可扩展性和性能。
• kube-router的网络插件支持，更方便进行路由控制，发布，和安全策略管理

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k8s 核心架构

如架构图

• k8s 高可用2个核心 ==apiserver master== and ==etcd==
• ==apiserver master==：（需高可用）集群核心，集群API接口、集群各个组件通信的中枢；集群安全控制；
• ==etcd== ：（需高可用）集群的数据中心，用于存放集群的配置以及状态信息，非常重要，如果数据丢失那么集群将无法恢复；因此高可用集群部署首先就是etcd是高可用集群；
• kube-scheduler：调度器 （内部自选举）集群Pod的调度中心；默认kubeadm安装情况下–leader-elect参数已经设置为true，保证master集群中只有一个kube-scheduler处于活跃状态；
• kube-controller-manager： 控制器 （内部自选举）集群状态管理器，当集群状态与期望不同时，kcm会努力让集群恢复期望状态，比如：当一个pod死掉，kcm会努力新建一个pod来恢复对应replicas set期望的状态；默认kubeadm安装情况下–leader-elect参数已经设置为true，保证master集群中只有一个kube-controller-manager处于活跃状态；
• kubelet: agent node注册apiserver
• kube-proxy: 每个node上一个，负责service vip到endpoint pod的流量转发，老版本主要通过设置iptables规则实现，新版1.9基于kube-proxy-lvs 实现

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部署示意图

• 集群ha方案，我们力求简单，使用keepalive 监听一个vip来实现，（当节点不可以后，会有vip漂移的切换时长，取决于我们设置timeout切换时长，测试会有10s空档期，如果对高可用更高要求 可以用lvs或者nginx做 4层lb负载 更佳完美，我们力求简单够用，可接受10s的api不可用）

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部署环境

最近在部署k8s 1.9集群遇到一些问题，整理记录，或许有助需要的朋友。
因为kubeadm 简单便捷，所以集群基于该项目部署，目前bete版本不支持ha部署，github说2018年预计发布ha 版本，可我们等不及了 呼之欲来。。。

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环境	版本
Centos	CentOS Linux release 7.3.1611 (Core)
Kernel	Linux etcd-host1 3.10.0-514.el7.x86_64
yum base repo	http://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo
yum epel repo	http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo
kubectl	v1.9.0
kubeadmin	v1.9.0
docker	1.12.6
docker localre	devhub.beisencorp.com

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主机名称	相关信息	备注
etcd-host1	10.129.6.211	master和etcd
etcd-host2	10.129.6.212	master和etcd
etcd-host3	10.129.6.213	master和etcd
Vip-keepalive	10.129.6.220	vip用于高可用

环境部署 （我们使用本地离线镜像）

环境预初始化

• Centos Mini安装 每台机器root
• 设置机器名

hostnamectl set-hostname etcd-host1

• 停防火墙

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
systemctl disable firewalld

• 关闭Swap

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

• 关闭防火墙

systemctl disable firewalld && systemctl stop firewalld && systemctl status firewalld

• 关闭Selinux

setenforce  0 
sed -i "s/^SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g" /etc/sysconfig/selinux 
sed -i "s/^SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g" /etc/selinux/config 
sed -i "s/^SELINUX=permissive/SELINUX=disabled/g" /etc/sysconfig/selinux 
sed -i "s/^SELINUX=permissive/SELINUX=disabled/g" /etc/selinux/config 

getenforce

• 增加DNS

echo nameserver 114.114.114.114>>/etc/resolv.conf

• 设置内核

cat <<EOF >  /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
sysctl -p /etc/sysctl.conf

#若问题
执行sysctl -p 时出现：
sysctl -p
sysctl: cannot stat /proc/sys/net/bridge/bridge-nf-call-ip6tables: No such file or directory
sysctl: cannot stat /proc/sys/net/bridge/bridge-nf-call-iptables: No such file or directory

解决方法：
modprobe br_netfilter
ls /proc/sys/net/bridge

配置keepalived

• VIP Master 通过控制VIP 来HA高可用（常规方案）
• 到目前为止,三个master节点 相互独立运行,互补干扰. kube-apiserver作为核心入口, 可以使用keepalived 实现高可用, kubeadm join暂时不支持负载均衡的方式,所以我们
• 安装

yum install -y keepalived

• 配置keepalived.conf

cat >/etc/keepalived/keepalived.conf  <<EOL
global_defs {
   router_id LVS_k8s
}

vrrp_script CheckK8sMaster {
    script "curl -k https://10.129.6.220:6443"
    interval 3
    timeout 9
    fall 2
    rise 2
}

vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens32
    virtual_router_id 61
    # 主节点权重最高 依次减少
    priority 120
    advert_int 1
    #修改为本地IP 
    mcast_src_ip 10.129.6.211
    nopreempt
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass sqP05dQgMSlzrxHj
    }
    unicast_peer {
        #注释掉本地IP
        #10.129.6.211
        10.129.6.212
        10.129.6.213
    }
    virtual_ipaddress {
        10.129.6.220/24
    }
    track_script {
        CheckK8sMaster
    }

}
EOL

• 启动

systemctl enable keepalived && systemctl restart keepalived

• 结果

[root@etcd-host1 k8s]# systemctl status keepalived
● keepalived.service - LVS and VRRP High Availabilitymonitor
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/keepalived.service; enabled; vendor preset: disabled)
   Active: active (running) since Fri 2018-01-19 10:27:58 CST; 8h ago
 Main PID: 1158 (keepalived)
   CGroup: /system.slice/keepalived.service
           ├─1158 /usr/sbin/keepalived -D
           ├─1159 /usr/sbin/keepalived -D
           └─1161 /usr/sbin/keepalived -D

Jan 19 10:28:00 etcd-host1 Keepalived_vrrp[1161]: Sending gratuitous ARP on ens32 for 10.129.6.220
Jan 19 10:28:05 etcd-host1 Keepalived_vrrp[1161]: VRRP_Instance(VI_1) Sending/queueing gratuitous ARPs on ens32 for 10.129.6.220

• 依次配置 其他2台从节点master 配置 修改对应节点 ip
• master01 priority 120
• master02 priority 110
• master03 priority 100

Etcd https 集群部署

Etcd 环境准备

#机器名称
etcd-host1：10.129.6.211
etcd-host2：10.129.6.212
etcd-host3：10.129.6.213

#部署环境变量
export NODE_NAME=etcd-host3 #当前部署的机器名称(随便定义，只要能区分不同机器即可)
export NODE_IP=10.129.6.213 # 当前部署的机器 IP
export NODE_IPS="10.129.6.211 10.129.6.212 10.129.6.213" # etcd 集群所有机器 IP
# etcd 集群间通信的IP和端口
export ETCD_NODES=etcd-host1=https://10.129.6.211:2380,etcd-host2=https://10.129.6.212:2380,etcd-host3=https://10.129.6.213:2380

Etcd 证书创建（我们使用https方式）

创建 CA 证书和秘钥

• 安装cfssl， CloudFlare 的 PKI 工具集 cfssl 来生成 Certificate Authority (CA) 证书和秘钥文件
• 如果不希望将cfssl工具安装到部署主机上，可以在其他的主机上进行该步骤，生成以后将证书拷贝到部署etcd的主机上即可。本教程就是采取这种方法，在一台测试机上执行下面操作。

wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
chmod +x cfssl_linux-amd64
mv cfssl_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl

wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
chmod +x cfssljson_linux-amd64
mv cfssljson_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssljson

wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64
chmod +x cfssl-certinfo_linux-amd64
mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl-certinfo

生成ETCD的TLS 秘钥和证书

• 为了保证通信安全，客户端(如 etcdctl) 与 etcd 集群、etcd 集群之间的通信需要使用 TLS 加密，本节创建 etcd TLS 加密所需的证书和私钥。
• 创建 CA 配置文件：

  cat >  ca-config.json <<EOF
  {
  "signing": {
  "default": {
    "expiry": "8760h"
  },
  "profiles": {
    "kubernetes": {
      "usages": [
          "signing",
          "key encipherment",
          "server auth",
          "client auth"
      ],
      "expiry": "8760h"
    }
  }
  }
  }
  EOF

• ==ca-config.json==：可以定义多个 profiles，分别指定不同的过期时间、使用场景等参数；后续在签名证书时使用某个 profile；
• ==signing==：表示该证书可用于签名其它证书；生成的 ca.pem 证书中 CA=TRUE；
• ==server auth==：表示 client 可以用该 CA 对 server 提供的证书进行验证；
• ==client auth==：表示 server 可以用该 CA 对 client 提供的证书进行验证；

  cat >  ca-csr.json <<EOF
  {
  "CN": "kubernetes",
  "key": {
  "algo": "rsa",
  "size": 2048
  },
  "names": [
  {
    "C": "CN",
    "ST": "BeiJing",
    "L": "BeiJing",
    "O": "k8s",
    "OU": "System"
  }
  ]
  }
  EOF

• “CN”：Common Name，kube-apiserver 从证书中提取该字段作为请求的用户名 (User Name)；浏览器使用该字段验证网站是否合法；
• “O”：Organization，kube-apiserver 从证书中提取该字段作为请求用户所属的组 (Group)；
• ==生成 CA 证书和私钥==：

cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca
ls ca*

==创建 etcd 证书签名请求：==

cat > etcd-csr.json <<EOF
{
  "CN": "etcd",
  "hosts": [
    "127.0.0.1",
    "10.129.6.211",
    "10.129.6.212",
    "10.129.6.213"
  ],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

• hosts 字段指定授权使用该证书的 etcd 节点 IP；
• 每个节点IP 都要在里面 或者 每个机器申请一个对应IP的证书

---

生成 etcd 证书和私钥：

cfssl gencert -ca=ca.pem \
  -ca-key=ca-key.pem \
  -config=ca-config.json \
  -profile=kubernetes etcd-csr.json | cfssljson -bare etcd

ls etcd*

mkdir -p /etc/etcd/ssl
cp etcd.pem etcd-key.pem  ca.pem /etc/etcd/ssl/
#

#其他node
rm -rf /etc/etcd/ssl/*
scp -r /etc/etcd/ssl root@10.129.6.211:/etc/etcd/

scp -r root@10.129.6.211:/root/k8s/etcd/etcd-v3.3.0-rc.1-linux-amd64.tar.gz /root

将生成好的etcd.pem和etcd-key.pem以及ca.pem三个文件拷贝到目标主机的/etc/etcd/ssl目录下。

下载二进制安装文件

到 https://github.com/coreos/etcd/releases 页面下载最新版本的二进制文件：

wget http://github.com/coreos/etcd/releases/download/v3.1.10/etcd-v3.1.10-linux-amd64.tar.gz

tar -xvf etcd-v3.1.10-linux-amd64.tar.gz

mv etcd-v3.1.10-linux-amd64/etcd* /usr/local/bin

创建 etcd 的 systemd unit 文件

mkdir -p /var/lib/etcd  # 必须先创建工作目录
cat > etcd.service <<EOF
[Unit]
Description=Etcd Server
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target
Documentation=https://github.com/coreos

[Service]
Type=notify
WorkingDirectory=/var/lib/etcd/
ExecStart=/usr/local/bin/etcd \\
  --name=${NODE_NAME} \\
  --cert-file=/etc/etcd/ssl/etcd.pem \\
  --key-file=/etc/etcd/ssl/etcd-key.pem \\
  --peer-cert-file=/etc/etcd/ssl/etcd.pem \\
  --peer-key-file=/etc/etcd/ssl/etcd-key.pem \\
  --trusted-ca-file=/etc/etcd/ssl/ca.pem \\
  --peer-trusted-ca-file=/etc/etcd/ssl/ca.pem \\
  --initial-advertise-peer-urls=https://${NODE_IP}:2380 \\
  --listen-peer-urls=https://${NODE_IP}:2380 \\
  --listen-client-urls=https://${NODE_IP}:2379,http://127.0.0.1:2379 \\
  --advertise-client-urls=https://${NODE_IP}:2379 \\
  --initial-cluster-token=etcd-cluster-0 \\
  --initial-cluster=${