IT苦工指南 | Kubernetes v1.8.x全手动安装 - 个人文章

最近，有部分用户飘了……

觉得Rainbond提供的既简洁、又易用、而且生产就绪的Kubernets体验不过瘾……

想要挑战一下Kubernetes全手动部署……

并在凌晨一点拨通了客服小哥的电话……

因此本着不重复造轮子并且关爱客服小哥身心健康的主张，我们搬来了Kairen的精彩教程——

开始

Kubernetes官方提供了多种安装方式Picking the right solution，本文将以全手动安装方式来部署Kubernetes v1.8.x版本，学习和了解Kubernetes的构建流程。

版本明细：

Kubernetes v1.8.6
CNI v0.6.0
Etcd v3.2.9
Calico v2.6.2
Docker v17.10.0-ce

准备

系统：ubuntu 16.x 或 centos 7.x
节点：

172.16.35.12 / master1 / 1 CPU / 2G
172.16.35.10 / node1 / 1 CPU / 2G
172.16.35.11 / node2 / 1 CPU / 2G

master为主要控制节点和部署节点，node为应用运行节点
所有操作均为root

安装前需确认以下事项：

确认所有节点之间网络互通，master1 SSH登入其他节点为passwordless
确认防火墙和SELinux已关闭，如centos:

$ systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld
$ setenforce 0
$ vim /etc/selinux/config
SELINUX=disabled

所有节点需要设置/etc/host解析到所有主机

...
172.16.35.10 node1
172.16.35.11 node2
172.16.35.12 master1

所有节点都需要安装docker

$ curl -fsSL "https://get.docker.com/" | sh

注意：centos安装docker完成后需要执行：
$ systemctl enable docker && systemctl start docker 

编辑/lib/systemd/system/docker.service，在ExecStart=..加入：

ExecStartPost=/sbin/iptables -A FORWARD -s 0.0.0.0/0 -j ACCEPT

完成后重启docker服务：
$ systemctl daemon-reload && systemctl restart docker 

所有节点都需要设定/etc/sysctl.d/k8s.conf系统参数

$ cat <<EOF > /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF

$ sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf

在master1安装CFSSL工具，用来建立TLS certificates

$ export CFSSL_URL="https://pkg.cfssl.org/R1.2"
$ wget "${CFSSL_URL}/cfssl_linux-amd64" -O /usr/local/bin/cfssl
$ wget "${CFSSL_URL}/cfssljson_linux-amd64" -O /usr/local/bin/cfssljson
$ chmod +x /usr/local/bin/cfssl /usr/local/bin/cfssljson

Etcd

安装Kubernetes之前，我们需要完成一些必要的系统配置，高可用共享配置和服务发现存储Etcd便是其中的重要一环，节点会从Etcd中获取所需数据。

建立集群CA和certificates

这里需要生成client和server各组件certificate，代替kubernetes admin user生成client证书。

首先在master1建立/etc/etcd/ssl目录，而后进入目录进行以下操作：

$ mkdir -p /etc/etcd/ssl && cd /etc/etcd/ssl
$ export PKI_URL="https://kairen.github.io/files/manual-v1.8/pki"

下载ca-config.json和etcd-ca-csr.json：

$ wget "${PKI_URL}/ca-config.json" "${PKI_URL}/etcd-ca-csr.json"
$ cfssl gencert -initca etcd-ca-csr.json | cfssljson -bare etcd-ca
$ ls etcd-ca*.pem
etcd-ca-key.pem  etcd-ca.pem

下载etcd-csr.json并生成Etcd certificate证书：

$ wget "${PKI_URL}/etcd-csr.json"
$ cfssl gencert \
  -ca=etcd-ca.pem \
  -ca-key=etcd-ca-key.pem \
  -config=ca-config.json \
  -profile=kubernetes \
  etcd-csr.json | cfssljson -bare etcd

$ ls etcd*.pem
etcd-ca-key.pem  etcd-ca.pem  etcd-key.pem  etcd.pem

如果节点IP不同，需要修改etcd-csr.json的hosts

完成后删除不必要的文件：

$ rm -rf *.json

并确认/etc/etcd/ssl包含：

$ ls /etc/etcd/ssl
etcd-ca.csr  etcd-ca-key.pem  etcd-ca.pem  etcd.csr  etcd-key.pem  etcd.pem

Etcd的安装和设置

首先在master1节点下载Etcd，解压到/opt安装：

$ export ETCD_URL="https://github.com/coreos/etcd/releases/download"
$ cd && wget -qO- --show-progress "${ETCD_URL}/v3.2.9/etcd-v3.2.9-linux-amd64.tar.gz" | tar -zx
$ mv etcd-v3.2.9-linux-amd64/etcd* /usr/local/bin/ && rm -rf etcd-v3.2.9-linux-amd64

完成后新建Etcd Group和User，并设定Etcd目录：

$ groupadd etcd && useradd -c "Etcd user" -g etcd -s /sbin/nologin -r etcd

下载etcd相关配置，我们将来管理Etcd：

$ export ETCD_CONF_URL="https://kairen.github.io/files/manual-v1.8/master"
$ wget "${ETCD_CONF_URL}/etcd.conf" -O /etc/etcd/etcd.conf
$ wget "${ETCD_CONF_URL}/etcd.service" -O /lib/systemd/system/etcd.service

如果没用本文准备部分的IP，请用自己的IP代替172.16.35.12

建立var 存放数据，然后启动Etcd服务：

$ mkdir -p /var/lib/etcd && chown etcd:etcd -R /var/lib/etcd /etc/etcd
$ systemctl enable etcd.service && systemctl start etcd.service

通过以下命令验证：

$ export CA="/etc/etcd/ssl"
$ ETCDCTL_API=3 etcdctl \
    --cacert=${CA}/etcd-ca.pem \
    --cert=${CA}/etcd.pem \
    --key=${CA}/etcd-key.pem \
    --endpoints="https://172.16.35.12:2379" \
    endpoint health
# output
https://172.16.35.12:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 641.36µs

Kubernetes Master

Master是Kubernetes的大总管，通过apiserver、Controller manager以及Scheduler管理所有节点。

本部分将下载Kubernetes并安装到master1节点上，然后生成相关TLS certificates和CA，供集群组件使用。

下载Kubernetes组件

# Download Kubernetes
$ export KUBE_URL="https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/v1.8.6/bin/linux/amd64"
$ wget "${KUBE_URL}/kubelet" -O /usr/local/bin/kubelet
$ wget "${KUBE_URL}/kubectl" -O /usr/local/bin/kubectl
$ chmod +x /usr/local/bin/kubelet /usr/local/bin/kubectl

# Download CNI
$ mkdir -p /opt/cni/bin && cd /opt/cni/bin
$ export CNI_URL="https://github.com/containernetworking/plugins/releases/download"
$ wget -qO- --show-progress "${CNI_URL}/v0.6.0/cni-plugins-amd64-v0.6.0.tgz" | tar -zx

建立集群CA和certificates

与Etcd部分原理一样，操作也大相径庭，首先在master1建立pki目录，并进入目录执行：

$ mkdir -p /etc/kubernetes/pki && cd /etc/kubernetes/pki
$ export PKI_URL="https://kairen.github.io/files/manual-v1.8/pki"
$ export KUBE_APISERVER="https://172.16.35.12:6443"

下载ca-config.json和etcd-ca-csr.json：

$ wget "${PKI_URL}/ca-config.json" "${PKI_URL}/ca-csr.json"
$ cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca
$ ls ca*.pem
ca-key.pem  ca.pem

API server certificate

下载apiserver-csr.json，生成kube-apiserver certificate证书：

$ wget "${PKI_URL}/apiserver-csr.json"
$ cfssl gencert \
  -ca=ca.pem \
  -ca-key=ca-key.pem \
  -config=ca-config.json \
  -hostname=10.96.0.1,172.16.35.12,127.0.0.1,kubernetes.default \
  -profile=kubernetes \
  apiserver-csr.json | cfssljson -bare apiserver

$ ls apiserver*.pem
apiserver-key.pem  apiserver.pem

如果节点IP不同，需要修改-hostname

Front proxy certificate

下载front-proxy-ca-csr.json，生成Front proxy CA，Front proxy主要用在API aggregator上：

$ wget "${PKI_URL}/front-proxy-ca-csr.json"
$ cfssl gencert \
  -initca front-proxy-ca-csr.json | cfssljson -bare front-proxy-ca

$ ls front-proxy-ca*.pem
front-proxy-ca-key.pem  front-proxy-ca.pem

下载front-proxy-client-csr.json，生成front-proxy-client证书：

$ wget "${PKI_URL}/front-proxy-client-csr.json"
$ cfssl gencert \
  -ca=front-proxy-ca.pem \
  -ca-key=front-proxy-ca-key.pem \
  -config=ca-config.json \
  -profile=kubernetes \
  front-proxy-client-csr.json | cfssljson -bare front-proxy-client

$ ls front-proxy-client*.pem
front-proxy-client-key.pem  front-proxy-client.pem

Bootstrap Token

手工方式生成CA非常麻烦，只适合少量机器，每次签证时都需要绑定Node IP，随着机器增加会带来很多的不便，因此这里使用TLS Bootstrapping的方式来进行授权，由apiserver自动为符合条件的Node发送证书授权加入集群。

做法是在kubelet启动时，向kuber-apiserver传送TLS Bootstrapping请求，而kube-apiserver验证kubelet请求的token是否与设定的一样，如果一样则自动生成Kuberlet证书和密钥。具体作法可以参考TLS bootstrapping。

首先生成BOOTSTRAP_TOKEN，并建立bootstrap.conf的kubeconfig：

$ export BOOTSTRAP_TOKEN=$(head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' ')
$ cat <<EOF > /etc/kubernetes/token.csv
${BOOTSTRAP_TOKEN},kubelet-bootstrap,10001,"system:kubelet-bootstrap"
EOF

# bootstrap set-cluster
$ kubectl config set-cluster kubernetes \
    --certificate-authority=ca.pem \
    --embed-certs=true \
    --server=${KUBE_APISERVER} \
    --kubeconfig=../bootstrap.conf

# bootstrap set-credentials
$ kubectl config set-credentials kubelet-bootstrap \
    --token=${BOOTSTRAP_TOKEN} \
    --kubeconfig=../bootstrap.conf

# bootstrap set-context
$ kubectl config set-context default \
    --cluster=kubernetes \
    --user=kubelet-bootstrap \
   --kubeconfig=../bootstrap.conf

# bootstrap set default context
$ kubectl config use-context default --kubeconfig=../bootstrap.conf

如果想用CA的方式来认证，可以参考Kubelet certificate

Admin certificate

下载admin-csr.json，并生成admin certificate证书：

$ wget "${PKI_URL}/admin-csr.json"
$ cfssl gencert \
  -ca=ca.pem \
  -ca-key=ca-key.pem \
  -config=ca-config.json \
  -profile=kubernetes \
  admin-csr.json | cfssljson -bare admin

$ ls admin*.pem
admin-key.pem  admin.pem

然后执行一下命令生成名为admin.conf的kubeconfig：

# admin set-cluster
$ kubectl config set-cluster kubernetes \
    --certificate-authority=ca.pem \
    --embed-certs=true \
    --server=${KUBE_APISERVER} \
    --kubeconfig=../admin.conf

# admin set-credentials
$ kubectl config set-credentials kubernetes-admin \
    --client-certificate=admin.pem \
    --client-key=admin-key.pem \
    --embed-certs=true \
    --kubeconfig=../admin.conf

# admin set-context
$ kubectl config set-context kubernetes-admin@kubernetes \
    --cluster=kubernetes \
    --user=kubernetes-admin \
    --kubeconfig=../admin.conf

# admin set default context
$ kubectl config use-context kubernetes-admin@kubernetes \
    --kubeconfig=../admin.conf

Controller manager certificate

下载manager-csr.json，并生成kube-controller-manager certificate证书：

$ wget "${PKI_URL}/manager-csr.json"
$ cfssl gencert \
  -ca=ca.pem \
  -ca-key=ca-key.pem \
  -config=ca-config.json \
  -profile=kubernetes \
  manager-csr.json | cfssljson -bare controller-manager

$ ls controller-manager*.pem

如果节点IP不同，需要修改manager-csr.json的hosts

然后执行命令生成名为controller-manager.conf的kubeconfig：

# controller-manager set-cluster
$ kubectl config set-cluster kubernetes \
    --certificate-authority=ca.pem \
    --embed-certs=true \
    --server=${KUBE_APISERVER} \
    --kubeconfig=../controller-manager.conf

# controller-manager set-credentials
$ kubectl config set-credentials system:kube-controller-manager \
    --client-certificate=controller-manager.pem \
    --client-key=controller-manager-key.pem \
    --embed-certs=true \
    --kubeconfig=../controller-manager.conf

# controller-manager set-context
$ kubectl config set-context system:kube-controller-manager@kubernetes \
    --cluster=kubernetes \
    --user=system:kube-controller-manager \
    --kubeconfig=../controller-manager.conf

# controller-manager set default context
$ kubectl config use-context system:kube-controller-manager@kubernetes \
    --kubeconfig=../controller-manager.conf

Scheduler certificate

下载scheduler-csr.json，生成kube-scheduler certificate证书：

$ wget "${PKI_URL}/scheduler-csr.json"
$ cfssl gencert \
  -ca=ca.pem \
  -ca-key=ca-key.pem \
  -config=ca-config.json \
  -profile=kubernetes \
  scheduler-csr.json | cfssljson -bare scheduler

$ ls scheduler*.pem
scheduler-key.pem  scheduler.pem

如果节点IP不同，需要修改scheduler-csr.json的hosts

然后执行一下命令生成名为scheduler.conf的kubeconfig：

# scheduler set-cluster
$ kubectl config set-cluster kubernetes \
    --certificate-authority=ca.pem \
    --embed-certs=true \
    --server=${KUBE_APISERVER} \
    --kubeconfig=../scheduler.conf

# scheduler set-credentials
$ kubectl config set-credentials system:kube-scheduler \
    --client-certificate=scheduler.pem \
    --client-key=scheduler-key.pem \
    --embed-certs=true \
    --kubeconfig=../scheduler.conf

# scheduler set-context
$ kubectl config set-context system:kube-scheduler@kubernetes \
    --cluster=kubernetes \
    --user=system:kube-scheduler \
    --kubeconfig=../scheduler.conf

# scheduler set default context
$ kubectl config use-context system:kube-scheduler@kubernetes \
    --kubeconfig=../scheduler.conf

Kubelet master certificate

下载kubelet-csr.json，并生成master node certificate证书：

$ wget "${PKI_URL}/kubelet-csr.json"
$ sed -i 's/$NODE/master1/g' kubelet-csr.json
$ cfssl gencert \
  -ca=ca.pem \
  -ca-key=ca-key.pem \
  -config=ca-config.json \
  -hostname=master1,172.16.35.12 \
  -profile=kubernetes \
  kubelet-csr.json | cfssljson -bare kubelet

$ ls kubelet*.pem
kubelet-key.pem  kubelet.pem

$NODE需要随节点名称不同而改变

然后执行一下命令生成名为kubelet.conf的kubeconfig：

# kubelet set-cluster
$ kubectl config set-cluster kubernetes \
    --certificate-authority=ca.pem \
    --embed-certs=true \
    --server=${KUBE_APISERVER} \
    --kubeconfig=../kubelet.conf

# kubelet set-credentials
$ kubectl config set-credentials system:node:master1 \
    --client-certificate=kubelet.pem \
    --client-key=kubelet-key.pem \
    --embed-certs=true \
    --kubeconfig=../kubelet.conf

# kubelet set-context
$ kubectl config set-context system:node:master1@kubernetes \
    --cluster=kubernetes \
    --user=system:node:master1 \
    --kubeconfig=../kubelet.conf

# kubelet set default context
$ kubectl config use-context system:node:master1@kubernetes \
    --kubeconfig=../kubelet.conf

Service account key

Service account不需要CA认证，也就不需要CA来做Service account key的检查，这里我们建立一组private和public的密钥供Service account key使用：

$ openssl genrsa -out sa.key 2048 $ openssl rsa -in sa.key -pubout -out sa.pub $ ls sa.* sa.key sa.pub

完成后删除不必要文件：

$ rm -rf *.json *.csr

确认/etc/kubernetes和/etc/kubernetes/pki包含以下文件：

$ ls /etc/kubernetes/
admin.conf  bootstrap.conf  controller-manager.conf  kubelet.conf  pki  scheduler.conf  token.csv

$ ls /etc/kubernetes/pki
admin-key.pem  apiserver-key.pem  ca-key.pem  controller-manager-key.pem  front-proxy-ca-key.pem  front-proxy-client-key.pem  kubelet-key.pem  sa.key  scheduler-key.pem
admin.pem      apiserver.pem      ca.pem      controller-manager.pem      front-proxy-ca.pem      front-proxy-client.pem      kubelet.pem      sa.pub  scheduler.pem

安装Kubernetes 核心元件

下载Kubernetes核心组件Yaml文件，这里我们利用Kubernetes Statics Pod来建立Master核心组件，因此下载所有Static Pod文件到etc/kubernetes/manifests目录“

$ export CORE_URL="https://kairen.github.io/files/manual-v1.8/master"
$ mkdir -p /etc/kubernetes/manifests && cd /etc/kubernetes/manifests
$ for FILE in apiserver manager scheduler; do
    wget "${CORE_URL}/${FILE}.yml.conf" -O ${FILE}.yml
  done

同样的，如果IP与本文IP准备不同的话，需要修改apiserver.yml、manager.yml、`
scheduler.yml`
apiserver中的NodeRestriction请参考Using Node Authorization

生成一个用来加密Etcd的key

$ head -c 32 /dev/urandom | base64
SUpbL4juUYyvxj3/gonV5xVEx8j769/99TSAf8YT/sQ=

在/etc/kubernetes/目录建立encryption.yml的加密YAML文件：

$ cat <<EOF > /etc/kubernetes/encryption.yml
kind: EncryptionConfig
apiVersion: v1
resources:
  - resources:
      - secrets
    providers:
      - aescbc:
          keys:
            - name: key1
              secret: SUpbL4juUYyvxj3/gonV5xVEx8j769/99TSAf8YT/sQ=
      - identity: {}
EOF

Etcd加密可参考Encrypting data at rest

在/etc/kubernetes/目录建立audit-policy.yml的auditing policay YAML文件：

$ cat <<EOF > /etc/kubernetes/audit-policy.yml
apiVersion: audit.k8s.io/v1beta1
kind: Policy
rules:
- level: Metadata
EOF

audit policy请参考Audit

下载kubelet.service相关文件来管理kubelet：

$ export KUBELET_URL="https://kairen.github.io/files/manual-v1.8/master"
$ mkdir -p /etc/systemd/system/kubelet.service.d
$ wget "${KUBELET_URL}/kubelet.service" -O /lib/systemd/system/kubelet.service
$ wget "${KUBELET_URL}/10-kubelet.conf" -O /etc/systemd/system/kubelet.service.d/10-kubelet.conf

若cluster-dns或cluster-domain有变动，需要修改10-kubelet.conf

最后建立var并启动kubelet服务：

$ mkdir -p /var/lib/kubelet /var/log/kubernetes
$ systemctl enable kubelet.service && systemctl start kubelet.service

完成后需要一段时间来下载镜像文件并启动组件：

$ watch netstat -ntlp
tcp        0      0 127.0.0.1:10248         0.0.0.0:*               LISTEN      23012/kubelet
tcp        0      0 127.0.0.1:10251         0.0.0.0:*               LISTEN      22305/kube-schedule
tcp        0      0 127.0.0.1:10252         0.0.0.0:*               LISTEN      22529/kube-controll
tcp6       0      0 :::6443                 :::*                    LISTEN      22956/kube-apiserve

看到上述信息即表明服务启动正常，如果出现问题可通过docker cli查看

完成后，复制admin kubeconfig并通过以下命令验证：

$ cp /etc/kubernetes/admin.conf ~/.kube/config
$ kubectl get cs
NAME                 STATUS    MESSAGE              ERROR
etcd-0               Healthy   {"health": "true"}
scheduler            Healthy   ok
controller-manager   Healthy   ok

$ kubectl get node
NAME      STATUS     ROLES     AGE       VERSION
master1   NotReady   master    1m        v1.8.6

$ kubectl -n kube-system get po
NAME                              READY     STATUS    RESTARTS   AGE
kube-apiserver-master1            1/1       Running   0          4m
kube-controller-manager-master1   1/1       Running   0          4m
kube-scheduler-master1            1/1       Running   0          4m

确认服务能够执行logs等命令：

$ kubectl -n kube-system logs -f kube-scheduler-master1
Error from server (Forbidden): Forbidden (user=kube-apiserver, verb=get, resource=nodes, subresource=proxy) ( pods/log kube-apiserver-master1)

出现403 Forbidden问题表明kube-apiserver user并没有nodes的权限

由于上述权限问题，我们需要建立一个apiserver-to-kubelet-rbac.yml来定义权限，以供我们执行logs、exec等命令：

$ cd /etc/kubernetes/
$ export URL="https://kairen.github.io/files/manual-v1.8/master"
$ wget "${URL}/apiserver-to-kubelet-rbac.yml.conf" -O apiserver-to-kubelet-rbac.yml
$ kubectl apply -f apiserver-to-kubelet-rbac.yml

# 測試 logs
$ kubectl -n kube-system logs -f kube-scheduler-master1
...
I1031 03:22:42.527697       1 leaderelection.go:184] successfully acquired lease kube-system/kube-scheduler

Kubernetes Node

Node运行容器实例的节点，即工作节点。本部分我们会下载Kubernetes binary并建立node 的certificate来提供给节点注册认证用。Kubernetes使用Node Authorizer来提供Authorization mode，这种授权模式会替Kubelet生成API request。

开始前，我们先在master1将需要的ca和cert复制到Node节点上：

$ for NODE in node1 node2; do
    ssh ${NODE} "mkdir -p /etc/kubernetes/pki/"
    ssh ${NODE} "mkdir -p /etc/etcd/ssl"
    # Etcd ca and cert
    for FILE in etcd-ca.pem etcd.pem etcd-key.pem; do
      scp /etc/etcd/ssl/${FILE} ${NODE}:/etc/etcd/ssl/${FILE}
    done
    # Kubernetes ca and cert
    for FILE in pki/ca.pem pki/ca-key.pem bootstrap.conf; do
      scp /etc/kubernetes/${FILE} ${NODE}:/etc/kubernetes/${FILE}
    done
  done

下载Kubernetes 元件

首先获取所有需要执行的文件：

# Download Kubernetes
$ export KUBE_URL="https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/v1.8.6/bin/linux/amd64"
$ wget "${KUBE_URL}/kubelet" -O /usr/local/bin/kubelet
$ chmod +x /usr/local/bin/kubelet

# Download CNI
$ mkdir -p /opt/cni/bin && cd /opt/cni/bin
$ export CNI_URL="https://github.com/containernetworking/plugins/releases/download"
$ wget -qO- --show-progress "${CNI_URL}/v0.6.0/cni-plugins-amd64-v0.6.0.tgz" | tar -zx

设定Kubernetes node

下载Kubernetes相关文件，包括drop-in file、systemd service等：

$ export KUBELET_URL="https://kairen.github.io/files/manual-v1.8/node"
$ mkdir -p /etc/systemd/system/kubelet.service.d
$ wget "${KUBELET_URL}/kubelet.service" -O /lib/systemd/system/kubelet.service
$ wget "${KUBELET_URL}/10-kubelet.conf" -O /etc/systemd/system/kubelet.service.d/10-kubelet.conf

如果cluster-dns或cluster-domain有改变的话，需要修改10-kubelet.conf

然后在所有node建立var，并启动kubelet服务：

$ mkdir -p /var/lib/kubelet /var/log/kubernetes /etc/kubernetes/manifests
$ systemctl enable kubelet.service && systemctl start kubelet.service

授权Kubernetes Node

重复完成所有节点后，在master1节点建立ClusterRoleBinding（因为我们采用的是TLS Bootstrapping）：

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

在master进行验证，我们可以看到节点处于pending：

$ kubectl get csr
NAME                                                   AGE       REQUESTOR           CONDITION
node-csr-YWf97ZrLCTlr2hmXsNLfjVLwaLfZRsu52FRKOYjpcBE   2s        kubelet-bootstrap   Pending
node-csr-eq4q6ffOwT4yqYQNU6sT7mphPOQdFN6yulMVZeu6pkE   2s        kubelet-bootstrap   Pending

通过kubectl，允许节点加入集群：

$ kubectl get csr | awk '/Pending/ {print $1}' | xargs kubectl certificate approve
certificatesigningrequest "node-csr-YWf97ZrLCTlr2hmXsNLfjVLwaLfZRsu52FRKOYjpcBE" approved
certificatesigningrequest "node-csr-eq4q6ffOwT4yqYQNU6sT7mphPOQdFN6yulMVZeu6pkE" approved

$ kubectl get csr
NAME                                                   AGE       REQUESTOR           CONDITION
node-csr-YWf97ZrLCTlr2hmXsNLfjVLwaLfZRsu52FRKOYjpcBE   30s       kubelet-bootstrap   Approved,Issued
node-csr-eq4q6ffOwT4yqYQNU6sT7mphPOQdFN6yulMVZeu6pkE   30s       kubelet-bootstrap   Approved,Issued

$ kubectl get no
NAME      STATUS     ROLES     AGE       VERSION
master1   NotReady   master    21m       v1.8.6
node1     NotReady   node      8s        v1.8.6
node2     NotReady   node      8s        v1.8.6

Kubernetes Core Addons 部署

完成以上所有步骤，我们还需要安装一些插件，比如kube-dns、kube-proxy等等。

Kube-proxy addon

Kube-proxy是实现Service的关键组件，kube-proxy会在每个节点上执行，然后监听API Server的Service和Endpoint变化，并根据变化执行iptables实现网络转发。

这里我们需要DaemonSet来执行，并需要生成一些certificate。

首先在master1下载kube-proxy-csr.json，并生成kube-proxy certificate证书：

$ export PKI_URL="https://kairen.github.io/files/manual-v1.8/pki"
$ cd /etc/kubernetes/pki
$ wget "${PKI_URL}/kube-proxy-csr.json" "${PKI_URL}/ca-config.json"
$ cfssl gencert \
  -ca=ca.pem \
  -ca-key=ca-key.pem \
  -config=ca-config.json \
  -profile=kubernetes \
  kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy

$ ls kube-proxy*.pem
kube-proxy-key.pem  kube-proxy.pem

然后通过以下命令生成名为`kube-proxy.conf·的kubeconfig：

# kube-proxy set-cluster
$ kubectl config set-cluster kubernetes \
    --certificate-authority=ca.pem \
    --embed-certs=true \
    --server="https://172.16.35.12:6443" \
    --kubeconfig=../kube-proxy.conf

# kube-proxy set-credentials
$ kubectl config set-credentials system:kube-proxy \
    --client-key=kube-proxy-key.pem \
    --client-certificate=kube-proxy.pem \
    --embed-certs=true \
    --kubeconfig=../kube-proxy.conf

# kube-proxy set-context
$ kubectl config set-context system:kube-proxy@kubernetes \
    --cluster=kubernetes \
    --user=system:kube-proxy \
    --kubeconfig=../kube-proxy.conf

# kube-proxy set default context
$ kubectl config use-context system:kube-proxy@kubernetes \
    --kubeconfig=../kube-proxy.conf

删除不必要的文件：

$ rm -rf *.json

确认/etc/kubernetes有以下文件：

$ ls /etc/kubernetes/
admin.conf        bootstrap.conf           encryption.yml  kube-proxy.conf  pki             token.csv
audit-policy.yml  controller-manager.conf  kubelet.conf    manifests        scheduler.conf

在master1上将kube-proxy相关文件复制到Node节点上：

$ for NODE in node1 node2; do
    echo "--- $NODE ---"
    for FILE in pki/kube-proxy.pem pki/kube-proxy-key.pem kube-proxy.conf; do
      scp /etc/kubernetes/${FILE} ${NODE}:/etc/kubernetes/${FILE}
    done
  done

完成后，在master1通过kubectl建立kube-proxy daemon：

$ export ADDON_URL="https://kairen.github.io/files/manual-v1.8/addon"
$ mkdir -p /etc/kubernetes/addons && cd /etc/kubernetes/addons
$ wget "${ADDON_URL}/kube-proxy.yml.conf" -O kube-proxy.yml
$ kubectl apply -f kube-proxy.yml
$ kubectl -n kube-system get po -l k8s-app=kube-proxy
NAME               READY     STATUS    RESTARTS   AGE
kube-proxy-bpp7q   1/1       Running   0          47s
kube-proxy-cztvh   1/1       Running   0          47s
kube-proxy-q7mm4   1/1       Running   0          47s

Kube-dns addon

Kube DNS是Kubernetes集群内部Pod之间通信的重要插件，允许Pod通过Domain Name链接Service，主要由Kube DNS与Sky DNS组合而成，通过Kube DNS监听Service与Endpoint变化，来提供给Sky DNS信息以更新解析位址。

安装只需要在master1通过kubectl建立kube-dns deployment即可：

$ export ADDON_URL="https://kairen.github.io/files/manual-v1.8/addon"
$ wget "${ADDON_URL}/kube-dns.yml.conf" -O kube-dns.yml
$ kubectl apply -f kube-dns.yml
$ kubectl -n kube-system get po -l k8s-app=kube-dns
NAME                        READY     STATUS    RESTARTS   AGE
kube-dns-6cb549f55f-h4zr5   0/3       Pending   0          40s

Calico Network 安装与设定

Calico是一款纯3层协议(不需要Overlay 网路)，已与各种云原生平台有良好的整合，在每个节点节点利用Linux Kernel实现高效的vRouter来负责数据转发，而当数据中心复杂度增加时，可以用BGP route reflector来达成。

首先在master1通过kubectl建立Calico policy controller：

$ export CALICO_CONF_URL="https://kairen.github.io/files/manual-v1.8/network"
$ wget "${CALICO_CONF_URL}/calico-controller.yml.conf" -O calico-controller.yml
$ kubectl apply -f calico-controller.yml
$ kubectl -n kube-system get po -l k8s-app=calico-policy
NAME                                        READY     STATUS    RESTARTS   AGE
calico-policy-controller-5ff8b4549d-tctmm   0/1       Pending   0          5s

如果节点IP不同，需要修改calico-controller.yml的ETCD_ENDPOINTS

在`master1·下载Calico CLI工具：

$ wget https://github.com/projectcalico/calicoctl/releases/download/v1.6.1/calicoctl
$ chmod +x calicoctl && mv calicoctl /usr/local/bin/

然后在所有节点下载Calico，并执行以下命令：

$ export CALICO_URL="https://github.com/projectcalico/cni-plugin/releases/download/v1.11.0"
$ wget -N -P /opt/cni/bin ${CALICO_URL}/calico
$ wget -N -P /opt/cni/bin ${CALICO_URL}/calico-ipam
$ chmod +x /opt/cni/bin/calico /opt/cni/bin/calico-ipam

接着在所有节点下载CNI plugins以及calico-node.service：

$ mkdir -p /etc/cni/net.d
$ export CALICO_CONF_URL="https://kairen.github.io/files/manual-v1.8/network"
$ wget "${CALICO_CONF_URL}/10-calico.conf" -O /etc/cni/net.d/10-calico.conf
$ wget "${CALICO_CONF_URL}/calico-node.service" -O /lib/systemd/system/calico-node.service

如果节点IP不同，需要修改10-calico.conf的etcd_endpoints
如果部署机器是虚拟机，需要修改calico-node.service，并在IP_AUTODETECTION_METHOD (包含IP6)部分指定绑定的网卡，以免预设绑定到NAT网路上

之后在所有节点启动Calico-node：

$ systemctl enable calico-node.service && systemctl start calico-node.service

在master1查看Calico nodes：

$ cat <<EOF > ~/calico-rc
export ETCD_ENDPOINTS="https://172.16.35.12:2379"
export ETCD_CA_CERT_FILE="/etc/etcd/ssl/etcd-ca.pem"
export ETCD_CERT_FILE="/etc/etcd/ssl/etcd.pem"
export ETCD_KEY_FILE="/etc/etcd/ssl/etcd-key.pem"
EOF

$ . ~/calico-rc
$ calicoctl get node -o wide
NAME      ASN       IPV4              IPV6
master1   (64512)   172.16.35.12/24
node1     (64512)   172.16.35.10/24
node2     (64512)   172.16.35.11/24

查看pending的pod是否已执行：

$ kubectl -n kube-system get po
NAME                                        READY     STATUS    RESTARTS   AGE
calico-policy-controller-5ff8b4549d-tctmm   1/1       Running   0          4m
kube-apiserver-master1                      1/1       Running   0          20m
kube-controller-manager-master1             1/1       Running   0          20m
kube-dns-6cb549f55f-h4zr5                   3/3       Running   0          5m
kube-proxy-fnrkb                            1/1       Running   0          6m
kube-proxy-l72bq                            1/1       Running   0          6m
kube-proxy-m6rfw                            1/1       Running   0          6m
kube-scheduler-master1                      1/1       Running   0          20m

省事的做法是用Standard Hosted方式安装。

Kubernetes Extra Addons 部署

本部分说明如何部署官方常用的addons，例如dashboard、heapster等。

Dashboard addon

Dashboard是Kubernetes官方开发的仪表板，让我们以可以i 通过web-based方式管理kubernetes集群。

在master1通过kubectl建立kubernetes dashboard即可：

$ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/master/src/deploy/recommended/kubernetes-dashboard.yaml
$ kubectl -n kube-system get po,svc -l k8s-app=kubernetes-dashboard
NAME                                      READY     STATUS    RESTARTS   AGE
po/kubernetes-dashboard-747c4f7cf-md5m8   1/1       Running   0          56s

NAME                       TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
svc/kubernetes-dashboard   ClusterIP   10.98.120.209   <none>        443/TCP   56s

这边会额外建立一个名称为open-api的Cluster Role Binding，放拜年测试使用，一般情况下不开启（开启会存取所有API）。

$ cat <<EOF | kubectl create -f -
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: open-api
  namespace: ""
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
subjects:
  - apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
    kind: User
    name: system:anonymous
EOF

管理者可以针对特定使用者来开放API存取权限，这里我们为了方便直接绑在cluster-admin cluster role。

1.7版本后的Dashboard不再提供所有权限，需要建立一个service account来绑定cluster-admin role：

$ kubectl -n kube-system create sa dashboard
$ kubectl create clusterrolebinding dashboard --clusterrole cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard
$ SECRET=$(kubectl -n kube-system get sa dashboard -o yaml | awk '/dashboard-token/ {print $3}')
$ kubectl -n kube-system describe secrets ${SECRET} | awk '/token:/{print $2}'
eyJhbGciOiJSUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJrdWJlcm5ldGVzL3NlcnZpY2VhY2NvdW50Iiwia3ViZXJuZXRlcy5pby9zZXJ2aWNlYWNjb3VudC9uYW1lc3BhY2UiOiJrdWJlLXN5c3RlbSIsImt1YmVybmV0ZXMuaW8vc2VydmljZWFjY291bnQvc2VjcmV0Lm5hbWUiOiJkYXNoYm9hcmQtdG9rZW4tdzVocmgiLCJrdWJlcm5ldGVzLmlvL3NlcnZpY2VhY2NvdW50L3NlcnZpY2UtYWNjb3VudC5uYW1lIjoiZGFzaGJvYXJkIiwia3ViZXJuZXRlcy5pby9zZXJ2aWNlYWNjb3VudC9zZXJ2aWNlLWFjY291bnQudWlkIjoiYWJmMTFjYzMtZjRlYi0xMWU3LTgzYWUtMDgwMDI3NjdkOWI5Iiwic3ViIjoic3lzdGVtOnNlcnZpY2VhY2NvdW50Omt1YmUtc3lzdGVtOmRhc2hib2FyZCJ9.Xuyq34ci7Mk8bI97o4IldDyKySOOqRXRsxVWIJkPNiVUxKT4wpQZtikNJe2mfUBBD-JvoXTzwqyeSSTsAy2CiKQhekW8QgPLYelkBPBibySjBhJpiCD38J1u7yru4P0Pww2ZQJDjIxY4vqT46ywBklReGVqY3ogtUQg-eXueBmz-o7lJYMjw8L14692OJuhBjzTRSaKW8U2MPluBVnD7M2SOekDff7KpSxgOwXHsLVQoMrVNbspUCvtIiEI1EiXkyCNRGwfnd2my3uzUABIHFhm0_RZSmGwExPbxflr8Fc6bxmuz-_jSdOtUidYkFIzvEWw2vRovPgs3MXTv59RwUw

复制token，然后贴到Kubernetes dashboard

Heapster addon

Heapster是Kubernetes社区维护的容器集群监控和分析工具。Heapster会从Kubernetes apiserver取得所有Node数据，然后再通过Node获取kubelet上的数据，最后再将所有收集到数据送到Heapster后台储存InfluxDB，最后利用Grafana抓取InfluxDB数据源来进行展示。

在master1通过kubectl来建立kubernetes monitor即可：

$ export ADDON_URL="https://kairen.github.io/files/manual-v1.8/addon"
$ wget ${ADDON_URL}/kube-monitor.yml.conf -O kube-monitor.yml
$ kubectl apply -f kube-monitor.yml
$ kubectl -n kube-system get po,svc
NAME                                           READY     STATUS    RESTARTS   AGE
...
po/heapster-74fb5c8cdc-62xzc                   4/4       Running   0          7m
po/influxdb-grafana-55bd7df44-nw4nc            2/2       Running   0          7m

NAME                       TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)             AGE
...
svc/heapster               ClusterIP   10.100.242.225   <none>        80/TCP              7m
svc/monitoring-grafana     ClusterIP   10.101.106.180   <none>        80/TCP              7m
svc/monitoring-influxdb    ClusterIP   10.109.245.142   <none>        8083/TCP,8086/TCP   7m
···

简单部署Nginx 服务

Kubernetes可以选择使用指令直接建立应用和服务，或者我们可以写YAML、JSON文件来配置，如下所示：

$ kubectl run nginx --image=nginx --port=80
$ kubectl expose deploy nginx --port=80 --type=LoadBalancer --external-ip=172.16.35.12
$ kubectl get svc,po
NAME             TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP    PORT(S)        AGE
svc/kubernetes   ClusterIP      10.96.0.1       <none>         443/TCP        1h
svc/nginx        LoadBalancer   10.97.121.243   172.16.35.12   80:30344/TCP   22s

NAME                        READY     STATUS    RESTARTS   AGE
po/nginx-7cbc4b4d9c-7796l   1/1       Running   0          28s       192.160.57.181   ,172.16.35.12   80:32054/TCP   21s

这里type可以选择NodePort和LoadBalancer在本地裸机部署，两者差异在于NodePort只映射Host port到Container port，而LoadBalancer则继承NodePort额外映射Host target port到Container port

扩展服务数量

最后，我们可以通过以下方式来扩展服务数量：

$ kubectl scale deploy nginx --replicas=2

$ kubectl get pods -o wide
NAME                    READY     STATUS    RESTARTS   AGE       IP             NODE
nginx-158599303-0h9lr   1/1       Running   0          25s       10.244.100.5   node2
nginx-158599303-k7cbt   1/1       Running   0          1m        10.244.24.3    node1

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Etcd

建立集群CA和certificates

Etcd的安装和设置

Kubernetes Master

下载Kubernetes组件

建立集群CA和certificates

API server certificate

Front proxy certificate

Bootstrap Token

Admin certificate

Controller manager certificate

Scheduler certificate

Kubelet master certificate

Service account key

安装Kubernetes 核心元件

Kubernetes Node

下载Kubernetes 元件

设定Kubernetes node

授权Kubernetes Node

Kubernetes Core Addons 部署

Kube-proxy addon

Kube-dns addon

Calico Network 安装与设定

Kubernetes Extra Addons 部署

Dashboard addon

Heapster addon

简单部署Nginx 服务

扩展服务数量

Rainbond

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