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title: 02 集群环境搭建
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date: 2022-10-22 20:56:07
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tags:
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- kubernetes
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categories:
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- kubernetes
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# 第二章 集群环境搭建
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本章节主要介绍如何搭建kubernetes的集群环境
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## 环境规划
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### 集群类型
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kubernetes集群大体上分为两类：**一主多从**和**多主多从**。
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- 一主多从：一台Master节点和多台Node节点，搭建简单，但是有单机故障风险，适合用于测试环境
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- 多主多从：多台Master节点和多台Node节点，搭建麻烦，安全性高，适合用于生产环境
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> `说明：为了测试简单，本次搭建的是 一主两从 类型的集群`
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### 安装方式
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kubernetes有多种部署方式，目前主流的方式有kubeadm、minikube、二进制包
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- minikube：一个用于快速搭建单节点kubernetes的工具
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- kubeadm：一个用于快速搭建kubernetes集群的工具
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- 二进制包 ：从官网下载每个组件的二进制包，依次去安装，此方式对于理解kubernetes组件更加有效
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> `说明：现在需要安装kubernetes的集群环境，但是又不想过于麻烦，所以选择使用kubeadm方式`
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### 主机规划
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| 作用 | IP地址 | 操作系统 | 配置 |
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| ------ | --------------- | --------------------------- | ------------------------ |
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| Master | 192.168.109.101 | Centos7.5 基础设施服务器 | 2颗CPU 2G内存 50G硬盘 |
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| Node1 | 192.168.109.102 | Centos7.5 基础设施服务器 | 2颗CPU 2G内存 50G硬盘 |
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| Node2 | 192.168.109.103 | Centos7.5 基础设施服务器 | 2颗CPU 2G内存 50G硬盘 |
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## 环境搭建
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本次环境搭建需要安装三台Centos服务器（一主二从），然后在每台服务器中分别安装docker（18.06.3），kubeadm（1.17.4）、kubelet（1.17.4）、kubectl（1.17.4）程序。
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### 主机安装
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安装虚拟机过程中注意下面选项的设置：
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- 操作系统环境：CPU（2C） 内存（2G） 硬盘（50G）
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- 语言选择：中文简体
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- 软件选择：基础设施服务器
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- 分区选择：自动分区
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- 网络配置：按照下面配置网路地址信息
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~~~md
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网络地址：192.168.109.100 （每台主机都不一样 分别为100、101、102）
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子网掩码：255.255.255.0
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默认网关：192.168.109.2
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DNS： 223.5.5.5
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~~~
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- 主机名设置：按照下面信息设置主机名
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~~~md
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master节点： master
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node节点： node1
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node节点： node2
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~~~
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### 环境初始化
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1) 检查操作系统的版本
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~~~powershell
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# 此方式下安装kubernetes集群要求Centos版本要在7.5或之上
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[root@master ~]# cat /etc/redhat-release
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CentOS Linux release 7.5.1804 (Core)
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~~~
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2） 主机名解析
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为了方便后面集群节点间的直接调用，在这配置一下主机名解析，企业中推荐使用内部DNS服务器
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```powershell
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# 主机名成解析 编辑三台服务器的/etc/hosts文件，添加下面内容
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192.168.109.100 master
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192.168.109.101 node1
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192.168.109.102 node2
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```
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3） 时间同步
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kubernetes要求集群中的节点时间必须精确一致，这里直接使用chronyd服务从网络同步时间。
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企业中建议配置内部的时间同步服务器
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~~~powershell
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# 启动chronyd服务
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[root@master ~]# systemctl start chronyd
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# 设置chronyd服务开机自启
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[root@master ~]# systemctl enable chronyd
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# chronyd服务启动稍等几秒钟，就可以使用date命令验证时间了
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[root@master ~]# date
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~~~
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4） 禁用iptables和firewalld服务
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kubernetes和docker在运行中会产生大量的iptables规则，为了不让系统规则跟它们混淆，直接关闭系统的规则
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~~~powershell
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# 1 关闭firewalld服务
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[root@master ~]# systemctl stop firewalld
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[root@master ~]# systemctl disable firewalld
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# 2 关闭iptables服务
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[root@master ~]# systemctl stop iptables
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[root@master ~]# systemctl disable iptables
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~~~
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5） 禁用selinux
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selinux是linux系统下的一个安全服务，如果不关闭它，在安装集群中会产生各种各样的奇葩问题
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~~~powershell
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# 编辑 /etc/selinux/config 文件，修改SELINUX的值为disabled
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# 注意修改完毕之后需要重启linux服务
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SELINUX=disabled
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~~~
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6） 禁用swap分区
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swap分区指的是虚拟内存分区，它的作用是在物理内存使用完之后，将磁盘空间虚拟成内存来使用
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启用swap设备会对系统的性能产生非常负面的影响，因此kubernetes要求每个节点都要禁用swap设备
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但是如果因为某些原因确实不能关闭swap分区，就需要在集群安装过程中通过明确的参数进行配置说明
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~~~powershell
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# 编辑分区配置文件/etc/fstab，注释掉swap分区一行
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# 注意修改完毕之后需要重启linux服务
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UUID=455cc753-7a60-4c17-a424-7741728c44a1 /boot xfs defaults 0 0
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/dev/mapper/centos-home /home xfs defaults 0 0
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# /dev/mapper/centos-swap swap swap defaults 0 0
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~~~
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7）修改linux的内核参数
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~~~powershell
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# 修改linux的内核参数，添加网桥过滤和地址转发功能
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# 编辑/etc/sysctl.d/kubernetes.conf文件，添加如下配置:
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net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
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net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
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net.ipv4.ip_forward = 1
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# 重新加载配置
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[root@master ~]# sysctl -p
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# 加载网桥过滤模块
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[root@master ~]# modprobe br_netfilter
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# 查看网桥过滤模块是否加载成功
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[root@master ~]# lsmod | grep br_netfilter
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~~~
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8）配置ipvs功能
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在kubernetes中service有两种代理模型，一种是基于iptables的，一种是基于ipvs的
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两者比较的话，ipvs的性能明显要高一些，但是如果要使用它，需要手动载入ipvs模块
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~~~powershell
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# 1 安装ipset和ipvsadm
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[root@master ~]# yum install ipset ipvsadmin -y
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# 2 添加需要加载的模块写入脚本文件
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[root@master ~]# cat <<EOF > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
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#!/bin/bash
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modprobe -- ip_vs
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modprobe -- ip_vs_rr
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modprobe -- ip_vs_wrr
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modprobe -- ip_vs_sh
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modprobe -- nf_conntrack_ipv4
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EOF
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# 3 为脚本文件添加执行权限
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[root@master ~]# chmod +x /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
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# 4 执行脚本文件
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[root@master ~]# /bin/bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
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# 5 查看对应的模块是否加载成功
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[root@master ~]# lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4
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~~~
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9） 重启服务器
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上面步骤完成之后，需要重新启动linux系统
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~~~powershell
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[root@master ~]# reboot
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~~~
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### 安装docker
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~~~powershell
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# 1 切换镜像源
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[root@master ~]# wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
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# 2 查看当前镜像源中支持的docker版本
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[root@master ~]# yum list docker-ce --showduplicates
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# 3 安装特定版本的docker-ce
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# 必须指定--setopt=obsoletes=0，否则yum会自动安装更高版本
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[root@master ~]# yum install --setopt=obsoletes=0 docker-ce-18.06.3.ce-3.el7 -y
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# 4 添加一个配置文件
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# Docker在默认情况下使用的Cgroup Driver为cgroupfs，而kubernetes推荐使用systemd来代替cgroupfs
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[root@master ~]# mkdir /etc/docker
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[root@master ~]# cat <<EOF > /etc/docker/daemon.json
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{
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"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
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"registry-mirrors": ["https://kn0t2bca.mirror.aliyuncs.com"]
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}
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EOF
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# 5 启动docker
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[root@master ~]# systemctl restart docker
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[root@master ~]# systemctl enable docker
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# 6 检查docker状态和版本
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[root@master ~]# docker version
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~~~
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### 安装kubernetes组件
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~~~powershell
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# 由于kubernetes的镜像源在国外，速度比较慢，这里切换成国内的镜像源
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# 编辑/etc/yum.repos.d/kubernetes.repo，添加下面的配置
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[kubernetes]
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name=Kubernetes
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baseurl=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
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enabled=1
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gpgcheck=0
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repo_gpgcheck=0
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gpgkey=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg
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http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
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# 安装kubeadm、kubelet和kubectl
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[root@master ~]# yum install --setopt=obsoletes=0 kubeadm-1.17.4-0 kubelet-1.17.4-0 kubectl-1.17.4-0 -y
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# 配置kubelet的cgroup
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# 编辑/etc/sysconfig/kubelet，添加下面的配置
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KUBELET_CGROUP_ARGS="--cgroup-driver=systemd"
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KUBE_PROXY_MODE="ipvs"
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# 4 设置kubelet开机自启
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[root@master ~]# systemctl enable kubelet
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~~~
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### 准备集群镜像
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~~~powershell
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# 在安装kubernetes集群之前，必须要提前准备好集群需要的镜像，所需镜像可以通过下面命令查看
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[root@master ~]# kubeadm config images list
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# 下载镜像
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# 此镜像在kubernetes的仓库中,由于网络原因,无法连接，下面提供了一种替代方案
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images=(
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kube-apiserver:v1.17.4
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kube-controller-manager:v1.17.4
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||
kube-scheduler:v1.17.4
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kube-proxy:v1.17.4
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pause:3.1
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||
etcd:3.4.3-0
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||
coredns:1.6.5
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||
)
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for imageName in ${images[@]} ; do
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docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/$imageName
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||
docker tag registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/$imageName k8s.gcr.io/$imageName
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||
docker rmi registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/$imageName
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||
done
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~~~
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### 集群初始化
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下面开始对集群进行初始化，并将node节点加入到集群中
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> 下面的操作只需要在`master`节点上执行即可
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~~~powershell
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# 创建集群
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[root@master ~]# kubeadm init \
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--kubernetes-version=v1.17.4 \
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--pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
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--service-cidr=10.96.0.0/12 \
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--apiserver-advertise-address=192.168.109.100
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# 创建必要文件
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[root@master ~]# mkdir -p $HOME/.kube
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[root@master ~]# sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
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[root@master ~]# sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
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~~~
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||
> 下面的操作只需要在`node`节点上执行即可
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~~~powershell
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# 将node节点加入集群
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[root@master ~]# kubeadm join 192.168.109.100:6443 \
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--token 8507uc.o0knircuri8etnw2 \
|
||
--discovery-token-ca-cert-hash \
|
||
sha256:acc37967fb5b0acf39d7598f8a439cc7dc88f439a3f4d0c9cae88e7901b9d3f
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# 查看集群状态 此时的集群状态为NotReady，这是因为还没有配置网络插件
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[root@master ~]# kubectl get nodes
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NAME STATUS ROLES AGE VERSION
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master NotReady master 6m43s v1.17.4
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node1 NotReady <none> 22s v1.17.4
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node2 NotReady <none> 19s v1.17.4
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~~~
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### 安装网络插件
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kubernetes支持多种网络插件，比如flannel、calico、canal等等，任选一种使用即可，本次选择flannel
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> 下面操作依旧只在`master`节点执行即可，插件使用的是DaemonSet的控制器，它会在每个节点上都运行
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~~~powershell
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# 获取fannel的配置文件
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[root@master ~]# wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
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# 修改文件中quay.io仓库为quay-mirror.qiniu.com
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# 使用配置文件启动fannel
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[root@master ~]# kubectl apply -f kube-flannel.yml
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# 稍等片刻，再次查看集群节点的状态
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[root@master ~]# kubectl get nodes
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NAME STATUS ROLES AGE VERSION
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master Ready master 15m v1.17.4
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node1 Ready <none> 8m53s v1.17.4
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node2 Ready <none> 8m50s v1.17.4
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~~~
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至此，kubernetes的集群环境搭建完成
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## 服务部署
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接下来在kubernetes集群中部署一个nginx程序，测试下集群是否在正常工作。
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~~~powershell
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# 部署nginx
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[root@master ~]# kubectl create deployment nginx --image=nginx:1.14-alpine
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# 暴露端口
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[root@master ~]# kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort
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# 查看服务状态
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[root@master ~]# kubectl get pods,service
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NAME READY STATUS RESTARTS AGE
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pod/nginx-86c57db685-fdc2k 1/1 Running 0 18m
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NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
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service/kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 82m
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service/nginx NodePort 10.104.121.45 <none> 80:30073/TCP 17m
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# 4 最后在电脑上访问下部署的nginx服务
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~~~
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