k8s高可用架构解析
Kubeadm基本环境配置
Kubeadm系统及内核升级
Kubeadm基本组件安装
Kubeadm高可用组件安装
Kubeadm集群初始化
高可用Master及Token过期处理
Kubeadm Node及Calico节点配置
Dashboard&Metrics Server安装
Etcd Cluster：键值数据库，存放k8s的数据，比如我们创建的资源，所做的变更
Master：控制节点，控制整个集群
Node：主要用来跑pod和容器
Kube-APIServer：它是整个k8s的控制大脑，所有的流量都会经过APIServer
ControllerManager：集群的控制器
Scheduler：集群的调度器，控制pod调度到哪一个node节点
Load Balancer：负载均衡，一般使用nginx + keepalived，或者keepalived + haproxy，如果有硬件资源如f5，就不需要Load Balancer，通过虚拟IP连接
Kubeadm 是官方推荐的安装方式，但是生产环境推荐使用二进制的方式安装
Kubeadm 证书的有效期是一年，因为官方建议运行一年的过程中必须要升级一次
主机名
IP地址
说明
k8s-master01 ~ 03
192.168.232.128 ~ 130
master节点 * 3
k8s-master-lb
192.168.232.236
keepalived虚拟IP
k8s-node01 ~ 02
192.168.232.131 ~ 132
worker节点 * 2
配置信息
备注
Pod网段
172.168.0.0/12
Service网段
10.96.0.0/12
VIP（虚拟IP）不要和公司内网IP重复，首先去ping一下，不通才可用。VIP需要和主机在同一个局域网内
公有云上搭建VIP是公有云的负载均衡的IP，比如阿里云的内网SLB的地址，腾讯云内网ELB的地址
环境搭建
静态ip设置
节点配置
不要使用带中文的服务器和克隆的虚拟机
安装虚拟机：https://www.cnblogs.com/mr-xiong/p/12468280.html
下载centos-7镜像：https://zhuanlan.zhihu.com/p/104118123
三台master节点，两台node节点，每台虚拟机分配2核2G，存储使用20G硬盘
安装完成后启动并通过Xshell 7连接五台虚拟机
Xshell 7下载地址：https://downloadly.net/2020/15/4832/03/xmanager/01/?#/4832-netsaran-122140071106.html
使用Xshell 7可以同时发送命令到所有会话，菜单栏--工具--发送键输入到所有会话
通过 VMware 菜单栏编辑，虚拟网络编辑器查看子网地址，192.168.232.0
打开目录
修改文件 ifcfg-ens33
重启网络服务
查看当前IP地址
根据集群规划分别设置五台虚拟机静态ip，设置完成后使用 Xshell 7 连接到五台虚拟机
Xshell 7 切换tab快捷键：ctrl + tab
所有节点配置hosts，修改/etc/hosts如下：
CentOS 7安装yum源如下：
必备工具安装
所有节点关闭防火墙、selinux、dnsmasq、swap。服务器配置如下：
查看config文件，SELINUX被设为disabled
关闭swap分区
注释后重启服务器，swap分区就不会再打开
安装ntpdate，保证五台服务器时间一致，云服务器不需要
所有节点同步时间。时间同步配置如下：
所有节点配置limit：
设置limit永久生效
取消发送键输入到所有会话
Master01节点免密钥登录其他节点，安装过程中生成配置文件和证书均在Master01上操作，集群管理也在Master01上操作，阿里云或者AWS上需要单独一台kubectl服务器。密钥配置如下：
下载安装所有的源码文件：
无法下载的可以通过本地拉取压缩再上传到服务器
yum安装zip
解压文件
所有节点（发送键输入到所有会话）升级系统并重启，此处升级没有升级内核，下节会单独升级内核：
推荐centos7，因为CentOS8在2021年停止维护，而centos7到2024年才停止维护
重启完成之后，查看版本（CentOS Linux release 7.9.2009 (Core)）
查看内核版本
内核3.10版本使用docker会有一些bug，需要升级
CentOS7 需要升级内核至4.18+，本地升级的版本为4.19
在master01节点（取消发送键输入到所有会话）下载内核：
从master01节点传到其他节点：
所有节点（发送键输入到所有会话）安装内核
所有节点更改内核启动顺序，因为默认是3.10的
检查默认内核是不是4.19
所有节点重启，然后检查内核是不是4.19
所有节点安装ipvsadm：
所有节点配置ipvs模块，在内核4.19+版本nf_conntrack_ipv4已经改为nf_conntrack， 4.18以下使用nf_conntrack_ipv4即可：
加载配置
开启一些k8s集群中必须的内核参数，所有节点配置k8s内核：
所有节点配置完内核后，重启服务器，保证重启后内核依旧加载
检查是否加载
所有节点安装Docker-ce 19.03，不需要太新，这是官方已经经过验证的版本
由于新版kubelet建议使用systemd，所以可以把docker的CgroupDriver改成systemd
所有节点设置开机自启动Docker：
查看docker版本（Server Version: 19.03.15，Cgroup Driver: systemd）
查看k8s最新版本（取消发送键输入到所有会话）：
最新版本是1.21.2-0，但是推荐小版本大于5才使用，所以安装1.20版本
所有节点（发送键输入到所有会话）安装最新版本kubeadm：
默认配置的pause镜像使用gcr.io仓库，国内可能无法访问，所以这里配置Kubelet使用阿里云的pause镜像：
设置Kubelet开机自启动：
如果不是高可用集群，haproxy和keepalived无需安装
公有云要用公有云自带的负载均衡，比如阿里云的SLB，腾讯云的ELB，用来替代haproxy和keepalived，因为公有云大部分都是不支持keepalived的
如果用阿里云的话，kubectl控制端不能放在master节点，因为阿里云的slb有回环的问题，也就是slb代理的服务器不能反向访问SLB，推荐使用腾讯云，腾讯云修复了这个问题。
所有Master节点（node节点取消发送键输入到所有会话）通过yum安装HAProxy和KeepAlived：
所有Master节点配置HAProxy（详细配置参考HAProxy文档，所有Master节点的HAProxy配置相同）：
删除所有内容
添加以下内容，注意首行global是否复制完整
所有Master节点配置KeepAlived，配置不一样，注意每个节点的IP和网卡（interface参数）
查看网卡名称（ens33）
如果网卡名称不是ens33，不要把配置文件中的网卡配置替换
Master01节点的配置：
添加以下内容，注意首行是否复制完整
Master02节点的配置：
Master03节点的配置：
所有master节点（发送键输入到所有会话，取消node节点）配置KeepAlived健康检查文件：
我们通过KeepAlived虚拟出来一个VIP，VIP会配置到一个master节点上面，它会通过haproxy暴露的16443的端口反向代理到我们的三个master节点上面，所以我们可以通过VIP的地址加上16443访问到我们的API server
健康检查会检查haproxy的状态，三次失败就会将KeepAlived停掉，停掉之后KeepAlived会跳到其他的节点
添加权限
启动haproxy
查看端口（16443）
启动keepalived
查看系统日志（Sending gratuitous ARP on ens33 for 192.168.232.236）
查看ip
可以看到192.168.232.236绑定到了master01，其他两个节点是没有的
测试VIP
如果ping不通且telnet没有出现 ] ，则认为VIP不可以，不可在继续往下执行，需要排查keepalived的问题
比如防火墙和selinux，haproxy和keepalived的状态，监听端口等
所有节点查看防火墙状态必须为disable和inactive：systemctl status firewalld
所有节点查看selinux状态，必须为disable：getenforce
master节点查看haproxy和keepalived状态：systemctl status keepalived haproxy
master节点查看监听端口：netstat -lntp
官方初始化文档：https://kubernetes.io/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/high-availability/
在生产环境中有些配置需要修改，因为使用默认的配置可能会导致网段冲突，所以我们使用配置文件的形式初始化
发送键输入到所有会话
Master01节点创建 kubeadm-config.yaml 配置文件如下：
Master01：（# 注意，如果不是高可用集群，192.168.232.236:16443改为master01的地址，16443改为apiserver的端口，默认是6443，注意更改v1.18.5自己服务器kubeadm的版本：kubeadm version）
以下文件内容，宿主机网段、podSubnet网段、serviceSubnet网段不能重复，具体看前面的高可用Kubernetes集群规划
更新kubeadm文件
查看kubeadm版本（GitVersion:"v1.20.8"）
将配置文件中的 kubernetesVersion: v1.20.0 改为一致的 kubernetesVersion: v1.20.8
node节点取消发送键输入到所有会话
将new.yaml文件复制到其他master节点，之后所有Master节点提前下载镜像，可以节省初始化时间：
因为配置了阿里云镜像（imageRepository: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers），所以下载速度比默认使用的gcr镜像快，国内访问不了gcr镜像
因为配置了token过期时间（ttl: 24h0m0s），所以可能出现今天生成token，明天加入不了集群的问题
同时master节点为我们配置了一个污点（taints），这个污点可以让我们的mater不部署容器
criSocket就是通过哪一个socket连接我们的docker，dockershim在k8s 1.20版本废弃，官方不维护，后期可能有人会维护，也可以改成其他cri的runtime
Master01节点（取消发送键输入到所有会话）初始化，初始化以后会在/etc/kubernetes目录下生成对应的证书和配置文件，之后其他Master节点加入Master01即可：
kubeadm 的配置管理是通过 pod 管理的，所有的组件都是通过容器启动的，通过 /etc/kubernetes/manifests 目录下面的 yaml 文件启动，这就是 kubelet 生命周期管理的目录，在这里面配置一个 pod 的 yaml 文件，它就会为你管理 pod 的生命周期
进入到该目录中
可以看到以下文件
kubeadm 与二进制安装不一样的地方在于它的配置管理都在 yaml 文件中，可以编辑文件查看，二进制是一个单独的server文件，如果更改了配置，千万不要手动让它生效，kubelet 会自动帮我们加载配置，重启容器
如果初始化失败，重置后再次初始化，命令如下：
初始化成功以后，会产生Token值，用于其他节点加入时使用，因此要记录下初始化成功生成的token值（令牌值）：
Master01节点配置环境变量，用于访问Kubernetes集群：
管理集群的命令 kubectl 只需要在一个节点上面有就可以，这个节点可以是 k8s 节点，也可以不是，它就是通过 admin.conf 文件和 k8s 通讯的，文件中定义了一个变量 KUBECONFIG，指定了文件的地址，然后我们就可以操作我们的集群了
查看节点状态：
可以看到它添加了一个规则 control-plane
查看server:
可以看到以下的server
采用初始化安装方式，所有的系统组件均以容器的方式运行并且在kube-system命名空间内，生产环境建议创建一个namespaces
此时可以查看Pod状态：
可以看到以下的pod
注意：以下步骤是上述init命令产生的Token过期了才需要执行以下步骤，如果没有过期不需要执行
Token过期后生成新的token：
Master需要生成--certificate-key
Token没有过期直接执行Join
初始化master02加入集群
在master01查看其他节点
可以看到master02节点
尝试重新生成token
替换参数，初始化master03加入集群
可以在master01查看新生成的token
这就是新生成的token
查看token内容：
可以看到过期时间（这是通过base64加密的）：
解密一下：
可以看到解密后的时间
Node节点上主要部署公司的一些业务应用，生产环境中不建议Master节点部署系统组件之外的其他Pod，测试环境可以允许Master节点部署Pod以节省系统资源。
初始化node01，node02加入集群（与master相比，不需要control-plane）
所有节点初始化完成后，查看集群状态
可以看到所有节点
以下步骤只在master01执行
如果是本地下载上传的话需要现在本地切换分支再上传
修改calico-etcd.yaml的以下位置：
修改etcd的节点
使用默认配置
把 etcd_key 放到 secret 里面，secret 会挂载到 calico 容器的 pod 里面，挂载的名称就是 ETCD_CA，这样 calico 就能找到证书，就可以连接到 etcd，就可以把 pod 信息存储到 etcd 里面
修改 pod 网段
注意下面的这个步骤是把calico-etcd.yaml文件里面的CALICO_IPV4POOL_CIDR下的网段改成自己的Pod网段，也就是把192.168.x.x/16改成自己的集群网段，并打开注释，所以更改的时候请确保这个步骤的这个网段没有被统一替换掉，如果被替换掉了，还请改回来：
检查文件：
可以看到 etcd-key 已经导入进来，它就是把证书 /etc/kubernetes/pki/etcd/ca.crt 读取出来，再经过 base64 加密，再填到这个位置
安装 calico
查看容器状态
成功运行
目前用的是阿里云的镜像，生产环境需要推荐使用自己的镜像仓库，这样速度更快
在新版的Kubernetes中系统资源的采集均使用Metrics-server，可以通过Metrics采集节点和Pod的内存、磁盘、CPU和网络的使用率。
github 地址：https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server
查看yaml文件配置
添加了证书，不然可能导致获取不到度量指标
镜像地址也修改为阿里云
将Master01节点的front-proxy-ca.crt复制到所有Node节点
安装metrics server
查看状态
显示CPU状态，内存使用量
Dashboard用于展示集群中的各类资源，同时也可以通过Dashboard实时查看Pod的日志和在容器中执行一些命令等。
github 地址：https://github.com/kubernetes/dashboard
可以看到只修改了镜像地址
注意：所有的镜像包括caclico, coredns, etcd等等都要放到自己公司内部的镜像仓库，这样发布、更新、故障恢复的速度更快
安装
如果需要访问最新版本可以访问官方github获取连接，但是没必要安装最新
创建管理员用户vim admin.yaml
应用
在谷歌浏览器（Chrome）启动文件中加入启动参数，用于解决无法访问Dashboard的问题
右键--属性--快捷方式--目标
更改dashboard的svc为NodePort：
将ClusterIP更改为NodePort（如果已经为NodePort忽略此步骤）
查看端口号：
端口号为10.99.156.65
查看容器是否启动完成
根据自己的实例端口号，通过任意安装了kube-proxy的宿主机或者VIP的IP+端口即可访问到dashboard：
访问Dashboard：https://192.168.232.236:32272（请更改32272为自己的端口），选择登录方式为令牌（即token方式）
也可以通过宿主机的ip访问：https://192.168.232.128:32272
查看端口占用
占用情况
可以看到 NodePort 所做的事情就是在宿主机上启动一个端口号 32272，这个端口号会对应到 dashboard，每一台服务器都会启动这个端口，都可以访问到 dashboard
查看token值：
得到token值：
将token值输入到令牌后，单击登录即可访问Dashboard
切换 namespace 到 kube-system
将Kube-proxy改为ipvs模式，因为在初始化集群的时候注释了ipvs配置，所以需要自行修改一下：
在master01节点执行
搜索定位到mode
修改为 ipvs
保存退出：shift + z + z
更新 Kube-Proxy 的 Pod：
查看 pod 滚动更新
可以看到新起的是在 master03
在 master03 验证 Kube-Proxy 模式，接着可以在所有服务器验证一下
kubeadm安装的集群，证书有效期默认是一年。master节点的kube-apiserver、kube-scheduler、kube-controller-manager、etcd都是以容器运行的。可以通过kubectl get po -n kube-system查看。
kubelet的配置文件在/etc/sysconfig/kubelet和/var/lib/kubelet/config.yaml，修改后需要重启kubelet进程
其他组件的配置文件在/etc/kubernetes/manifests目录下，比如kube-apiserver.yaml，该yaml文件更改后，kubelet会自动刷新配置，也就是会重启pod。不能再次创建该文件
kube-proxy的配置在kube-system命名空间下的configmap中，可以通过
进行更改，更改完成后，可以通过patch重启kube-proxy
Kubeadm安装后，master节点默认不允许部署pod，会占用资源，在学习过程中可以通过以下方式打开：
查看Taints：
可以看到三个污点
删除Taint：
http://www.kubeasy.com/
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