在上篇文章minikube部署中，有提到Minikube部署Kubernetes的核心就是Kubeadm，这篇文章来详细说明下Kubeadm原理及部署步骤。写这篇文章的时候，Kubernetes1.14刚刚发布，所以部署步骤以1.14版为主。Kubeadm原理简述Kubeadm工具的出发点很简单，就是尽可能简单的部署一个生产可用的Kubernetes集群。实际也确实很简单，只需要两条命令：# 创建一个 Master 节点$ kubeadm init# 将一个 Node 节点加入到当前集群中$ kubeadm join <Master 节点的 IP 和端口 >kubeadm做了这些事执行 kubeadm init时：自动化的集群机器合规检查自动化生成集群运行所需的各类证书及各类配置，并将Master节点信息保存在名为cluster-info的ConfigMap中。通过static Pod方式，运行API server, controller manager 、scheduler及etcd组件。生成Token以便其他节点加入集群执行 kubeadm join时：节点通过token访问kube-apiserver，获取cluster-info中信息，主要是apiserver的授权信息（节点信任集群）。通过授权信息，kubelet可执行TLS bootstrapping，与apiserver真正建立互信任关系（集群信任节点）。简单来说，kubeadm做的事就是把大部分组件都容器化，通过StaticPod方式运行，并自动化了大部分的集群配置及认证等工作，简单几步即可搭建一个可用Kubernetes的集群。这里有个问题，为什么不把kubelet组件也容器化呢，是因为，kubelet在配置容器网络、管理容器数据卷时，都需要直接操作宿主机，而如果现在 kubelet 本身就运行在一个容器里，那么直接操作宿主机就会变得很麻烦。比如，容器内要做NFS的挂载，需要kubelet先在宿主机执行mount挂载NFS。如果kubelet运行在容器中问题来了，如果kubectl运行在容器中，要操作宿主机的Mount Namespace是非常复杂的。所以，kubeadm选择把kubelet运行直接运行在宿主机中，使用容器部署其他Kubernetes组件。所以，Kubeadm部署要安装的组件有Kubeadm、kubelet、kubectl三个。上面说的是kubeadm部署方式的一般步骤，kubeadm部署是可以自由定制的，包括要容器化哪些组件，所用的镜像，是否用外部etcd，是否使用用户证书认证等以及集群的配置等等，都是可以灵活定制的，这也是kubeadm能够快速部署一个高可用的集群的基础。详细的说明可以参考官方Reference。但是，kubeadm最重要的作用还是解决集群部署问题，而不是集群配置管理的问题，官方也建议把Kubeadm作为一个基础工具，在其上层再去量身定制适合自己的集群的管理工具（例如minikube）。Kubeadm部署一个高可用集群Kubernetes的高可用Kubernetes的高可用主要指的是控制平面的高可用，简单说，就是有多套Master节点组件和Etcd组件，工作节点通过负载均衡连接到各Master。HA有两种做法，一种是将etcd与Master节点组件混布在一起：另外一种方式是，使用独立的Etcd集群，不与Master节点混布：两种方式的相同之处在于都提供了控制平面的冗余，实现了集群高可以用，区别在于：Etcd混布方式：所需机器资源少部署简单，利于管理容易进行横向扩展风险大，一台宿主机挂了，master和etcd就都少了一套，集群冗余度受到的影响比较大。Etcd独立部署方式：所需机器资源多（按照Etcd集群的奇数原则，这种拓扑的集群关控制平面最少就要6台宿主机了）。部署相对复杂，要独立管理etcd集群和和master集群。解耦了控制平面和Etcd，集群风险小健壮性强，单独挂了一台master或etcd对集群的影响很小。部署环境 由于机器资源不足，下面的部署测试，只会以混布的方式部署一个1haproxy，2master，2*node，共5台机器的集群，实际上由于etcd选举要过半数，至少要3台master节点才能构成高可用，在生产环境，还是要根据实际情况，尽量选择风险低的拓扑结构。机器：master-1：192.168.41.230 (控制平面节点1)master-2：192.168.41.231 (控制平面节点2)node-1：172.16.201.108 (工作节点1)node-2：172.16.201.109 (工作节点2)haproxy：192.168.41.231 (haproxy)系统内核版本：# cat /etc/redhat-releaseCentOS Linux release 7.6.1810 (Core) # uname -r 5.0.5-1.el7.elrepo.x86_64集群版本kubeadm：1.14.0Kubernetes：1.14.0Docker：Community 18.09.4haproxy: 1.5.18部署步骤机器准备在所有节点上操作：关闭selinux,firewallsetenforce 0sed -i ’s/SELINUX=enforcing/SELINUX=permissive/’ /etc/selinux/config systemctl stop firewalldsystemctl disable firewalld关闭swap，(1.8版本后的要求，目的应该是不想让swap干扰pod可使用的内存limit)swapoff -a修改下面内核参数，否则请求数据经过iptables的路由可能有问题cat <<EOF > /etc/sysctl.d/k8s.confnet.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1EOFsysctl –system安装kubeadm、docker在除了haproxy以外所有节点上操作将Kubernetes安装源改为阿里云，方便国内网络环境安装cat << EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo[kubernetes]name=Kubernetesbaseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64/enabled=1gpgcheck=1repo_gpgcheck=1gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpgEOF安装docker-cewget -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repoyum install -y docker-ce安装kubelet kubeadm kubectl yum install -y kubelet kubeadm kubectl安装配置负载均衡在haproxy节点操作：# 安装haproxyyum install haproxy -y # 修改haproxy配置cat << EOF > /etc/haproxy/haproxy.cfgglobal log 127.0.0.1 local2 chroot /var/lib/haproxy pidfile /var/run/haproxy.pid maxconn 4000 user haproxy group haproxy daemondefaults mode tcp log global retries 3 timeout connect 10s timeout client 1m timeout server 1mfrontend kube-apiserver bind :6443 # 指定前端端口 mode tcp default_backend masterbackend master # 指定后端机器及端口，负载方式为轮询 balance roundrobin server master-1 192.168.41.230:6443 check maxconn 2000 server master-2 192.168.41.231:6443 check maxconn 2000EOF# 开机默认启动haproxy，开启服务systemctl enable haproxysystemctl start haproxy# 检查服务端口情况：# netstat -lntup | grep 6443tcp 0 0 0.0.0.0:6443 0.0.0.0: LISTEN 3110/haproxy部署Kubernetes在master-1节点操作：准备集群配置文件,目前用的api版本为v1beta1，具体配置可以参考官方referencecat << EOF > /root/kubeadm-config.yamlapiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta1kind: ClusterConfigurationkubernetesVersion: v1.14.0 # 指定1.14版本controlPlaneEndpoint: 192.168.41.232:6443 # haproxy地址及端口imageRepository: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers # 指定镜像源为阿里源networking: podSubnet: 10.244.0.0/16 # 计划使用flannel网络插件，指定pod网段及掩码EOF执行节点初始化systemctl enable kubeletsystemctl start kubeletkubeadm config images pull –config kubeadm-config.yaml # 通过阿里源预先拉镜像kubeadm init –config=kubeadm-config.yaml –experimental-upload-certs安装成功，可以看到输出You can now join any number of the control-plane node running the following command on each as root:# master节点用以下命令加入集群： kubeadm join 192.168.41.232:6443 –token ocb5tz.pv252zn76rl4l3f6 \ –discovery-token-ca-cert-hash sha256:141bbeb79bf58d81d551f33ace207c7b19bee1cfd7790112ce26a6a300eee5a2 \ –experimental-control-plane –certificate-key 20366c9cdbfdc1435a6f6d616d988d027f2785e34e2df9383f784cf61bab9826Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:# 工作节点用以下命令加入集群：kubeadm join 192.168.41.232:6443 –token ocb5tz.pv252zn76rl4l3f6 \ –discovery-token-ca-cert-hash sha256:141bbeb79bf58d81d551f33ace207c7b19bee1cfd7790112ce26a6a300eee5a2 原来的kubeadm版本，join命令只用于工作节点的加入，而新版本加入了 –experimental-contaol-plane 参数后，控制平面（master）节点也可以通过kubeadm join命令加入集群了。加入另外一个master节点在master-2操作：kubeadm join 192.168.41.232:6443 –token ocb5tz.pv252zn76rl4l3f6 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:141bbeb79bf58d81d551f33ace207c7b19bee1cfd7790112ce26a6a300eee5a2 --experimental-control-plane –certificate-key 20366c9cdbfdc1435a6f6d616d988d027f2785e34e2df9383f784cf61bab9826mkdir -p $HOME/.kubecp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/configchown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config 现在，在任何一个master 节点，执行kubectl get no,可以看到，集群中已经有2台master节点了# kubectl get noNAME STATUS ROLES AGE VERSIONmaster-1 NotReady master 34m v1.14.0master-2 NotReady master 4m52s v1.14.0加入两个工作节点分别在两个node节点操作：kubeadm join 192.168.41.232:6443 –token ocb5tz.pv252zn76rl4l3f6 \ –discovery-token-ca-cert-hash sha256:141bbeb79bf58d81d551f33ace207c7b19bee1cfd7790112ce26a6a300eee5a2 再次执行kubectl get no# kubectl get noNAME STATUS ROLES AGE VERSIONmaster-1 NotReady master 45m v1.14.0master-2 NotReady master 15m v1.14.0node-1 NotReady <none> 6m19s v1.14.0node-2 NotReady <none> 4m59s v1.14.0可以看到两个node节点都加入集群了。可是，各个节点状态为什么都是NotReady呢。通过执行kubectl describe master-1，可以看到这样的提示：runtime network not ready: NetworkReady=false reason:NetworkPluginNotReady message:docker: network plugin is not ready: cni config uninitialized原来是因为网络插件没有就绪导致的。所以 ，我们来安装一波kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/a70459be0084506e4ec919aa1c114638878db11b/Documentation/kube-flannel.yml再次查看节点状态，可以看到所有节点都已经ready了。# kubectl get noNAME STATUS ROLES AGE VERSIONmaster-1 Ready master 134m v1.14.0master-2 Ready master 104m v1.14.0node-1 Ready <none> 94m v1.14.0node-2 Ready <none> 93m v1.14.0至此，一个2主节点2工作节点的k8s集群已经搭建完毕。如果要加入更多的master或node节点，只要多次执行kubeadm join命令加入集群就好，不需要额外配置，非常方便。集群测试跟上篇文章minikube部署一样，这里部署一个简单的goweb服务来测试集群，运行时暴露8000端口，同时访问/info路径会显示容器的主机名。准备deployment和svc的yaml：# deployment-goweb.yamlapiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata: name: gowebspec: selector: matchLabels: app: goweb replicas: 4 template: metadata: labels: app: goweb spec: containers: - image: lingtony/goweb name: goweb ports: - containerPort: 8000# svc-goweb.yamlapiVersion: v1kind: Servicemetadata: name: gowebsvcspec: selector: app: goweb ports: - name: default protocol: TCP port: 80 targetPort: 8000部署服务kubectl apply -f deployment-goweb.yamlkubectl apply -y svc-goweb.yaml查看pod及服务[root@master-1 ~]# kubectl get po -o wideNAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATESgoweb-6c569f884-67z89 1/1 Running 0 25m 10.244.1.2 node-1 <none> <none>goweb-6c569f884-bt4p6 1/1 Running 0 25m 10.244.1.3 node-1 <none> <none>goweb-6c569f884-dltww 1/1 Running 0 25m 10.244.1.4 node-1 <none> <none>goweb-6c569f884-vshkm 1/1 Running 0 25m 10.244.3.4 node-2 <none> <none># 可以看到，4个pod分布在不同的node上[root@master-1 ~]# kubectl get svcNAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGEgowebsvc ClusterIP 10.106.202.0 <none> 80/TCP 11mkubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 21h# 暴露80端口测试访问[root@master-1 ~]# curl http://10.106.202.0/infoHostname: goweb-6c569f884-bt4p6[root@master-1 ~]# curl http://10.106.202.0/infoHostname: goweb-6c569f884-67z89[root@master-1 ~]# curl http://10.106.202.0/infoHostname: goweb-6c569f884-vshkm#可以看到，对SVC的请求会在pod间负载均衡。小结本文简单介绍了kubeadm工具原理，以及如何用它部署一个高可用的kubernetes集群。需要注意的是，kubeadm工具总体已经GA，可以在生产环境使用了。但是文中通过"kubeadm join -experimental-contaol-plane"参数增加主节点的方式，还是在alpha阶段，实际在生产环境还是用init方式来增加主节点比较稳定。kubeadm更多详细配置可以参考官方文档