不同云厂商的服务器搭建K3S集群

背景

由于买的国内厂商打折服务器，大部分情况下都无法在同一家厂商买到多台优惠服务器，此时想搭建 K3S 集群就需要走公网，直接通过K3S 的安装方式节点之间无法通信，因此需要使用 WireGuard来组网。

在阅读本篇之前建议你先阅读 WireGuard 的Quickstart来了解它的概念，这将对接下来配置WireGuard十分重要:

https://www.wireguard.com/quickstart/

重点提醒：别用k3sup，源码就是个套壳命令行，没啥用,还是自己动手强，丰衣足食

以两台服务器为例信息如下:

集群节点	厂商	公网 IP 地址	内网 IP 地址	操作系统
k3s-master	腾讯云	42.xxx.xxx.60	172.17.16.4	Ubuntu 20.04
k3s-node-1	阿里云	139.xx.xx.46	10.190.19.38	Ubuntu 20.04

最终需要达到的目标信息如下：

集群节点	厂商	公网 IP 地址	内网 IP 地址	虚拟IP地址	操作系统
k3s-master	腾讯云	42.xxx.xxx.60	172.17.16.4	192.168.2.1	Ubuntu 20.04
k3s-node-1	阿里云	139.xx.xx.46	10.190.19.38	192.168.2.2	Ubuntu 20.04

服务器配置

在搭建跨云的 k3s 集群前，需要先把 WireGuard 安装好，
分别在k3s-master和k3s-node-1执行如下步骤：

开启 IP 地址转发

echo "net.ipv4.ip_forward = 1" >> /etc/sysctl.conf

echo "net.ipv4.conf.all.proxy_arp = 1" >> /etc/sysctl.conf

sysctl -p /etc/sysctl.conf

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修改主机名称

# 腾讯云执行
hostnamectl  set-hostname k3s-master
# 阿里云执行
hostnamectl  set-hostname k3s-node-1

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修改 iptables 以允许NAT

iptables -A INPUT -m conntrack --ctstate RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
iptables -A FORWARD -m conntrack --ctstate RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
iptables -A FORWARD -i wg0 -o wg0 -m conntrack --ctstate NEW -j ACCEPT
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.1.1/24 -o eth0 -j MASQUERADE

wg0: 为虚拟网卡名称,两台服务器可以都叫wg0

192.168.1.1/24: 为虚拟 IP 地址段(192.168.1.1~192.168.1.254)

eth0: 为服务器的物理网卡

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安装WireGuard(ubuntu)

apt-get update
apt-get install wireguard -y

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配置 WireGuard

wireguard 包提供了我们所需的工具 wg 和 wg-quick，可以使用它们来分别完成手动部署和自动部署。
先按照官方文档描述的形式，生成k3s-master节点和k3s-node-1节点服务器 用于加密解密的密钥

k3s-master节点操作

wg genkey | tee privatekey | wg pubkey > publickey

然后在当前目录下就生成了 privatekey 和 publickey 两个文件

cat privatekey publickey
EMWcI01iqM4zkb7xfbaaxxxxxxxxDo2GJUA=
0ay8WfGOIHndWklSIVBqrsp5LDWxxxxxxxxxxxxxxQ=

然后编写配置文件，以供 wg-quick 使用

vim /etc/wireguard/wg0.conf

然后写入如下内容

[Interface]
PrivateKey = EMWcI01iqM4zkb7xfbaaxxxxxxxxDo2GJUA=
Address = 192.168.2.1
ListenPort = 51820

[Peer]
PublicKey = k3s-node-1服务器的 publickey
EndPoint = 139.xx.xx.46:51820
AllowedIPs = 192.168.2.2/32

k3s-node-1节点操作

wg genkey | tee privatekey | wg pubkey > publickey

然后在当前目录下就生成了 privatekey 和 publickey 两个文件

cat privatekey publickey
QGl72V7FyFokmF15cPGLcLWkOOBV+CHw6KWL+MtUj2o=
b/yQJHLEo1NisJcE3eBewjX+wFBDROQ3njGRQhZpADQ=

然后编写配置文件，以供 wg-quick 使用

vim /etc/wireguard/wg0.conf

然后写入如下内容

[Interface]
PrivateKey = QGl72V7FyFokmF15cPGLcLWkOOBV+CHw6KWL+MtUj2o=
Address = 192.168.2.2
ListenPort = 51820

[Peer]
PublicKey = k3s-master服务器的 publickey
EndPoint = 42.xxx.xxx.60:51820
AllowedIPs = 192.168.2.1/32

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配置说明

Interface: 小节是属于本机的配置.

Address: 是分配给本机在简介部分约定的虚拟 IP

ListenPort: 是主机之间通讯使用的端口，是 UDP 协议的。

Peer: 是属于需要通信的服务器的信息，有多少需要通信的主机，就添加多少个 Peer 小节，更多内容参阅WireGuard官网配置。

EndPoint: 由于这里是跨厂商所以这里的EndPoint为服务器的公网 IP 与 WireGuard 监听的 UDP 端口，如果你的机器通过内网也能通信，直接用内网 IP 也可以，当然要注意这个 IP 需要所有加入该局域网的主机都能通信才行。

AllowedIPs: 是指本机发起连接的哪些 IP 应该将流量转发到这个节点，比如给主机 B 分配了内网 IP 192.168.1.2，那么在主机 A 上发送到 192.168.1.2 的数据包，都应该转发到这个 EndPoint 上，它其实起的是一个过滤作用。而且多个 Peer 时，这里配置的 IP 地址不能有冲突。

• 节点配置文件如下:

k3s-master 节点

cat /etc/wireguard/wg0.conf

[Interface]
PrivateKey = EMWcI01iqM4zkb7xfbaaxxxxxxxxDo2GJUA=
Address = 192.168.2.1
ListenPort = 51820

[Peer]
PublicKey = b/yQJHLEo1NisJcE3eBewjX+wFBDROQ3njGRQhZpADQ=
EndPoint = 139.xx.xx.46:51820
AllowedIPs = 192.168.2.2/32

k3s-node-1节点

cat /etc/wireguard/wg0.conf

[Interface]
PrivateKey = QGl72V7FyFokmF15cPGLcLWkOOBV+CHw6KWL+MtUj2o=
Address = 192.168.2.2
ListenPort = 51820

[Peer]
PublicKey = 0ay8WfGOIHndWklSIVBqrsp5LDWxxxxxxxxxxxxxxQ=
EndPoint = 42.xxx.xxx.60:51820
AllowedIPs = 192.168.2.1/32

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开放端口

在两台服务器上防火墙（安全组）入口方向都需要开放 51820 端口，协议为UDP（千万别选成TCP），这是 WireGuard 默认的端口，如果你想修改，可以在配置文件中修改，但是需要注意，如果你修改了端口，那么在后面的配置中，也需要修改对应的端口。

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启动 WireGuard

写好配置文件后，对所有节点执行 wg-quick 工具来创建虚拟网卡

wg-quick up wg0

上面命令中的 wg0 对应的是 /etc/wireguard/wg0.conf 这个配置文件，其自动创建的网卡设备，名字就是 wg0。

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测试 WireGuard

在 k3s-master 节点ping k3s-node-1的虚拟ip要能 ping 通否则请检查配置是否正确

[root@k3s-master ~]# ping 192.168.2.2
PING 192.168.2.2 (192.168.2.2) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.2.2: icmp_seq=1 ttl=50 time=48.8 ms
64 bytes from 192.168.2.2: icmp_seq=2 ttl=50 time=45.1 ms
^C
--- 192.168.2.2 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1000ms
rtt min/avg/max/mdev = 45.119/47.008/48.897/1.889 ms

在k3s-node-1上ping k3s-master亦如是，然后就可以使用 wg 命令来查看通信情况

[root@k3s-master ~]# wg
interface: wg0
  public key: 0ay8WfGOIHndWklSIVBqrsp5LDWxxxxxxxxxxxxxxQ=
  private key: (hidden)
  listening port: 51820

peer: 0f0dn60+tBUfYgzw7rIihKbqxxxxxxxxa6Wo=
  endpoint: 122.xx.xx.155:51820
  allowed ips: 192.168.2.2/32
  latest handshake: 3 minutes, 3 seconds ago
  transfer: 35.40 KiB received, 47.46 KiB sent

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WireGuard自启动

系统重启后，WireGuard 创建的网卡设备就会丢失，WireGuard提供了自动化的脚本来解决这件事，在两台服务器都执行如下操作

systemctl enable wg-quick@wg0

使用上述命令生成 systemd 守护脚本，开机会自动运行 up 指令。

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安装 K3S 集群

k3s-master 节点安装

export MASTER_EXTERNAL_IP=42.xx.xx.60
export MASTER_VIRTUAL_IP=192.168.2.1

安装 K3S

curl -sfL https://rancher-mirror.rancher.cn/k3s/k3s-install.sh | INSTALL_K3S_MIRROR=cn INSTALL_K3S_VERSION=v1.25.11+k3s1 sh  -s -  --tls-san=$MASTER_EXTERNAL_IP --node-external-ip $MASTER_EXTERNAL_IP --advertise-address $MASTER_EXTERNAL_IP --node-ip $MASTER_VIRTUAL_IP --flannel-iface wg0

参数说明：

--node-external-ip: 42.xx.xx.60 设置为当前节点的外部 IP

--advertise-address: 42.xx.xx.12 用于设置 kubectl 工具以及子节点进行通讯使用的地址，可以是 IP，也可以是域名，在创建 apiserver 证书时会将此设置到有效域中。

--node-ip： 192.168.2.1 上文中约定的的虚拟ip

--flannel-iface wg0 wg0 是 WireGuard 创建的网卡设备，我需要使用虚拟局域网来进行节点间的通信，所以这里需要指定为 wg0。

由于 WireGuard 的所有流量都是加密传输的，通过它来进行节点间的通信，就已经能够保证通信安全，也就没有必要改用其它的 CNI 驱动，使用默认的就可以了。

在主节点执行上述命令后，一分钟不到就可以看到脚本提示安装完成。通过命令查看下主控端的运行情况

systemctl status k3s

如果运行正常，那么就看看容器的运行状态是否正常

kubectl get pods -A

-A 参数用于查看所有命名空间，如果容器都处于 running 状态，那么安装就成功了，接下来要可以添加被控节点。

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k3s-node-1 安装

有了上述安装主控的经验，安装 work 节点更加简单，参数需要一定的调整

在k3s-node-1节点 执行

export MASTER_VIRTUAL_IP=192.168.2.1
export NODE_EXTERNAL_IP=139.xx.xx.46
export NODE_VIRTUAL_IP=192.168.2.2
export K3S_TOKEN=K1031c4c705056a0752a09801e99b56cf0f89571b4d678a138a44deb49a0e1d9722::server:5d89600a5330100489c4c3dbcce1dec0

• 将 K3S_TOKEN 的值改为在k3s-master节点执行/var/lib/rancher/k3s/server/node-token后得到的值
• 将NODE_EXTERNAL_IP设置为k3s-node-1的公网ip

安装

curl -sfL https://rancher-mirror.rancher.cn/k3s/k3s-install.sh | INSTALL_K3S_MIRROR=cn INSTALL_K3S_VERSION=v1.25.11+k3s1 K3S_URL=https://$MASTER_VIRTUAL_IP:6443 K3S_TOKEN=$K3S_TOKEN sh -s - --node-external-ip $NODE_EXTERNAL_IP --node-ip $NODE_VIRTUAL_IP --flannel-iface wg0

执行后稍等一会，安装成功后，照例查看服务运行状态

systemctl status k3s-agent

都安装好以后 在 k3s-master 节点检查,可以看到两个节点

kubectl get nodes -o wide 

至此 多云 K3S 集群已经搭建完毕。

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查看原文

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参考文档

[1] cnsre运维博客之搭建 K3S 集群

[2] WireGuard官方文档

[3] Network Address Translation

[4] K3S

[5] struct-net-device