系列文章目录

😜即日起，更新云原生相关知识，喜欢的小伙伴可以给我点个三连喔

😜收录至专栏 云原生

😜【云原生Docker系列第一篇】Docker镜像管理

😜【云原生Docker系列第二篇】Docker容器管理

😜【云原生Docker系列第三篇】Docker网络模式

😜【云原生Docker系列第四篇】Docker Cgroups资源控制操作

😜【云原生Docker系列第五篇】Docker数据管理

😜【云原生Docker系列第六篇】基于docker创建镜像

😜【云原生Docker系列第七篇】浅谈镜像的分层原理

😜【云原生Docker系列第九篇】Docker-Compose 容器集群的快速编排

😜 【云原生Docker系列第十篇】搭建本地私有仓库

😜【云原生Docker系列项目实战第一篇】dockerfile+lnmp+workpress

😜【云原生Kubernetes系列第一篇】深入理解容器集群管理系统Kubernetes（k8s）

😜【云原生Kubernetes系列第二篇】Kubernetes（k8s）核心组件

😜【云原生Kubernetes系列第三篇】二进制部署单节点Kubernetes（k8s）v1.20

😜【云原生Kubernetes系列第四篇】二进制部署多master集群Kubernetes（k8s）v1.20

前言

前面使用二进制搭建了k8s，较为繁琐，本篇博客将介绍使用kubeadm搭建k8s以及部署Harbor私服。

一、部署步骤

• 在所有节点上安装Docker和kubeadm

• 部署Kubernetes Master

• 部署容器网络插件

• 部署 Kubernetes Node，将节点加入Kubernetes集群中

• 部署 Dashboard Web 页面，可视化查看Kubernetes资源

• 部署 Harbor 私有仓库，存放镜像资源

二、实验环境

环境准备(所有节点执行)

#所有节点，关闭防火墙规则，关闭selinux，关闭swap交换
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X
swapoff -a		#交换分区必须要关闭
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab	#永久关闭swap分区，&符号在sed命令中代表上次匹配的结果

#加载 ip_vs 模块
for i in $(ls /usr/lib/modules/$(uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs|grep -o "^[^.]*");do echo $i; /sbin/modinfo -F filename $i >/dev/null 2>&1 && /sbin/modprobe $i;done

#修改主机名
hostnamectl set-hostname master01
hostnamectl set-hostname node01
hostnamectl set-hostname node02
hostnamectl set-hostname hub.stevelu.com

#所有节点修改hosts文件
vim /etc/hosts
192.168.109.131 master01
192.168.109.132 node01
192.168.109.133 node02
192.168.109.136 hub.stevelu.com

#调整内核参数

cat > /etc/sysctl.d/kubernetes.conf << EOF
#开启网桥模式，可将网桥的流量传递给iptables链
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1
#关闭ipv6协议
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
net.ipv4.ip_forward=1
EOF

#加载参数
sysctl --system  

三、所有节点安装docker

yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2 
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo 
yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io

mkdir /etc/docker
cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
{
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "log-driver": "json-file",
  "log-opts": {
    "max-size": "100m"
  }
}
EOF
#使用Systemd管理的Cgroup来进行资源控制与管理，因为相对Cgroupfs而言，Systemd限制CPU、内存等资源更加简单和成熟稳定。
#日志使用json-file格式类型存储，大小为100M，保存在/var/log/containers目录下，方便ELK等日志系统收集和管理日志。

systemctl daemon-reload
systemctl restart docker.service
systemctl enable docker.service 

docker info | grep "Cgroup Driver"
Cgroup Driver: systemd

四、master及node节点安装kubeadm，kubelet和kubectl

#定义kubernetes源
cat > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo << EOF
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF

yum install -y kubelet-1.20.11 kubeadm-1.20.11 kubectl-1.20.11

#开机自启kubelet
systemctl enable kubelet.service
#K8S通过kubeadm安装出来以后都是以Pod方式存在，即底层是以容器方式运行，所以kubelet必须设置开机自启

五、部署K8S集群

#查看初始化需要的镜像
kubeadm config images list

#在 master 节点上传所需要的镜像这里我使用一下载的镜像文件 v1.20.11.zip 压缩包至 /opt 目录
cd /opt
unzip v1.20.11.zip
#批量加载镜像文件
cd v1.20.11/
for i in $(ls *.tar); do docker load -i $i; done  

#node节点操作
cd /opt
unzip v1.20.11.zip
for i in $(ls *.tar); do docker load -i $i; done  

5.1 初始化kubeadm

方法一：
#生成kubeadm-config.yaml配置文件
kubeadm config print init-defaults > /opt/kubeadm-config.yaml
cd /opt
vim kubeadm-config.yaml

#--12行--通告地址
advertiseAddress: 192.168.109.131

#--34行--修改k8s版本号默认为1.20.0
kubernetesVersion: v1.20.11

#--37行--指定service的子网段
serviceSubnet: 10.96.0.0/16

#--38--添加pod的cni网络插件的网段这里我用的flannel模式如果用的calico模式网段则是192.168.0.0/16
podSubnet: 10.244.0.0/16

#--40--行添加kube-proxy的流量调度模式默认为iptables这里用ipvs
---
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
kind: KubeProxyConfiguration
mode: ipvs

#--experimental-upload-certs 参数可以在后续执行加入节点时自动分发证书文件，k8sV1.16版本开始替换为 --upload-certs 、tee kubeadm-init.log 用以输出日志
kubeadm init --config=kubeadm-config.yaml --upload-certs | tee kubeadm-init.log
#master节点查看集群状态
kubectl get node

#查看 kubeadm-init 日志此时还没有日志所以查看不到
less kubeadm-init.log

#kubernetes配置文件目录
ls /etc/kubernetes/

#存放ca等证书和密码的目录
ls /etc/kubernetes/pki		

方法二：
kubeadm init \
--apiserver-advertise-address=192.168.239.10 \
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
--kubernetes-version=v1.20.11 \
--service-cidr=10.96.0.0/16 \
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
--token-ttl=0

-----------------------------------------------------------------------------------------
初始化集群需使用kubeadm init命令，可以指定具体参数初始化，也可以指定配置文件初始化。
可选参数：
--apiserver-advertise-address：apiserver通告给其他组件的IP地址，一般应该为Master节点的用于集群内部通信的IP地址，0.0.0.0表示节点上所有可用地址
--apiserver-bind-port：apiserver的监听端口，默认是6443
--cert-dir：通讯的ssl证书文件，默认/etc/kubernetes/pki
--control-plane-endpoint：控制台平面的共享终端，可以是负载均衡的ip地址或者dns域名，高可用集群时需要添加
--image-repository：拉取镜像的镜像仓库，默认是k8s.gcr.io
--kubernetes-version：指定kubernetes版本
--pod-network-cidr：pod资源的网段，需与pod网络插件的值设置一致。通常，Flannel网络插件的默认为10.244.0.0/16，Calico插件的默认值为192.168.0.0/16；
--service-cidr：service资源的网段
--service-dns-domain：service全域名的后缀，默认是cluster.local
--token-ttl： 默认token的有效期为24小时，如果不想过期，可以加上--token-ttl=0 这个参数
-----------------------------------------------------------------------------------------
#方法二初始化后需要修改 kube-proxy 的 configmap，开启 ipvs
kubectl edit cm kube-proxy -n=kube-system
#修改mode: ipvs

#设定kubectl
#kubectl需经由API server认证及授权后方能执行相应的管理操作，kubeadm 部署的集群为其生成了一个具有管理员权限的认证配置文件 /etc/kubernetes/admin.conf，它可由 kubectl 通过默认的 “$HOME/.kube/config” 的路径进行加载。

mkdir -p $HOME/.kube
cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

#如果 kubectl get cs 发现集群不健康，更改以下两个文件，搜索 --port=0，把这一行注释掉
vim /etc/kubernetes/manifests/kube-scheduler.yaml 
- --port=0					# 搜索port=0，把这一行注释掉
vim /etc/kubernetes/manifests/kube-controller-manager.yaml
- --port=0					# 搜索port=0，把这一行注释掉
systemctl restart kubelet

5.2 所有节点部署网络插件flannel

方法一：
#master 节点上传 kube-flannel.yml及flannel.tar 文件到opt目录
cd /opt
#将镜像文件加载到本地
docker load -i flannel.tar 

#将镜像文件传输到其他node节点
scp flannel.tar node01:/opt
scp flannel.tar node02:/opt

#所有node节点执行将镜像文件加载到本地
docker load -i flannel.tar
#在 master 节点创建 flannel 资源
kubectl apply -f kube-flannel.yml 

方法二：
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

//在 node 节点上执行 kubeadm join 命令加入群集
kubeadm join 192.168.80.10:6443 --token rc0kfs.a1sfe3gl4dvopck5 \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:864fe553c812df2af262b406b707db68b0fd450dc08b34efb73dd5a4771d37a2

#在master节点查看节点状态
kubectl get nodes
#查看所有命名空间
kubectl get pods -A

#测试 pod 资源创建
kubectl create deployment nginx --image=nginx

kubectl get pods -o wide
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP           NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
nginx-6799fc88d8-hj9wv   1/1     Running   0          3m49s   10.244.1.2   node01   <none>           <none>

#暴露端口提供服务
kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort

kubectl get svc  #查看资源暴露端口
NAME         TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP        154m
nginx        NodePort    10.96.58.254   <none>        80:32084/TCP   14s

5.3 测试访问

curl http://node01:32084

web访问http://192.168.109.132:32084

#扩展3个副本
kubectl scale deployment nginx --replicas=3
kubectl get pods -o wide

5.4 部署 Dashboard

#master节点操作
#上传dashboard.tar和metrics-scraper.tar镜像文件这两个镜像文件不上传也没事会自动下载
#dashboard.tar #供仪表板使用
#metrics-scraper.tar #收集k8s资源的状态
#加载镜像文件
docker load -i dashboard.tar
docker load -i metrics-scraper.tar
#将镜像文件传输到其他node节点
scp dashboard.tar metrics-scraper.tar node01:/opt
scp dashboard.tar metrics-scraper.tar node02:/opt

#所有node节点执行
docker load -i dashboard.tar
docker load -i metrics-scraper.tar

#master节点上传 recommended.yaml 文件到 /opt/s 目录中，部署 CoreDNS 
cd /opt/
vim recommended.yaml
#默认Dashboard只能集群内部访问，修改Service为NodePort类型，暴露到外部：
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  ports:

   - port: 443
     targetPort: 8443
     nodePort: 30001     #添加
     type: NodePort          #添加
     selector:
         k8s-app: kubernetes-dashboard

kubectl apply -f recommended.yaml     #配置资源
kubectl get pods -n kubernetes-dashboard      #指定命名空间查看
#使用输出的token登录Dashboard
https:/192.168.109.133:30001

#创建service account并绑定默认cluster-admin管理员集群角色
kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kube-system  #给命名空间创建用户
kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard-admin    #绑定将用户集群角色为管理员
kubectl get secret -n kube-system |grep dashboard #查看命名空间
kubectl describe secret dashboard-admin-token-bfmq5 -n kube-system #查看详细信息

如果出现 configmaps is forbidden: User “system:anonymous” cannot list resource “configmaps” in API group “” in the namespace “default”

执行一下命令

kubectl create clusterrolebinding test:anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous

六、部署Harbor仓库

# 上传 Docker-Compose 、 harbor-offline-installer-v1.2.2.tgz 到opt目录
cd /opt
chmod +x /opt/docker-compose 
mv docker-compose /usr/local/bin
docker-compose -v
tar zxvf harbor-offline-installer-v1.2.2.tgz -C /usr/local/
vim /usr/local/harbor/harbor.cfg
--5行--修改，设置为Harbor服务器的IP地址或者域名
hostname = hub.stevelu.com
--9行--修改，设置为https协议
ui_url_protocol = https

#生成证书
mkdir -p /data/cert
cd /data/cert
#生成私钥
openssl genrsa -des3 -out server.key 2048
输入两遍密码：000000

#生成证书签名请求文件
openssl req -new -key server.key -out server.csr
输入私钥密码：000000
输入国家名：CN
输入省名：BJ
输入市名：BJ
输入组织名：stevelu
输入机构名：stevelu
输入域名：hub.stevelu.com
输入管理员邮箱：admin@stevelu.com
其它全部直接回车

#备份私钥
cp server.key server.key.org
#清除私钥密码
openssl rsa -in server.key.org -out server.key
输入私钥密码：000000
#签名证书
openssl x509 -req -days 1000 -in server.csr -signkey server.key -out server.crt
chmod +x /data/cert/*
cd /usr/local/harbor/
./install.sh

浏览器访问：https://hub.stevelu.com
用户名：admin
密码：Harbor12345

#获取一个nginx镜像
docker pull nginx:1.14
vim /etc/docker/daemon.json
#添加配置
"insecure-registries": ["https://hub.stevelu.com"],
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker
docker-compose restart
#登录harbor仓库
docker login -u admin -p Harbor12345 https://hub.stevelu.com
#上传镜像
docker tag nginx:1.14 hub.stevelu.com/library/nginx:v1  #修改标签
docker push hub.stevelu.com/library/nginx:v1   #推送

6.1 修改所有节点docker配置文件对接私有仓库

vim /etc/docker/daemon.json
"insecure-registries": ["https://hub.stevelu.com"],
systemctl restart docker

master节点操作
#从私有仓库获取镜像创建资源
kubectl create deployment nginx-demo1 --image=hub.stevelu.com/library/nginx:v1 --port=80 --replicas=3
kubectl get pods # 查看资源

kubectl describe pod nginx-demo1-56975b76f8-glm7w  #可以看到资源所使用的镜像

查看harbor日志

6.2 创建service资源让外界访问

kubectl expose deployment nginx-demo1 --port=80 --target-port=80

kubectl get svc
NAME          TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes    ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP        5h3m
nginx         NodePort    10.96.58.254   <none>        80:32084/TCP   149m
nginx-demo1   ClusterIP   10.96.153.0    <none>        80/TCP         19s

curl 10.96.58.254

6.3 修改service资源类型为NodePort类型

kubectl edit svc nginx-demo1
kubectl get svc 

七、内核参数优化方案

cat >/etc/sysctl.d/kubernetes.conf <<EOF 

net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1
net.ipv4.ip_forward=1
net.ipv4.tcp_tw_recycle=0
wm.swappiness=0   #禁止使用swap空问，只有当系统内存不足（ooM）时才允许使用它vm.overcommit_memory=1 #不检查物理内存是否够用
vm.panic_on_oom=0    #开启ooM 
fs.inotify.max_user_instances=8192
fs.inotify.max_user_watches=1048576
fs.file-max=52706963            #指定最大文件句柄数
fs.nr_open=52706963             #仅4.4以上版本支持
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
net.netfilter.nf_conntrack_max=2310720
EOF