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一#xff1a;操作系统初始化配置
1、项目拓扑图
2、服务器 3、初始化操作
二#xff1a; 部署 etcd 集群
1、etcd 介绍
2、准备签发证书环境 3、master01 节点上操作
#xff08;1#xff09;生成Etcd证书 #xff08;2#xff09;创建用于存放 etcd 配置文…目录
一操作系统初始化配置
1、项目拓扑图
2、服务器 3、初始化操作
二 部署 etcd 集群
1、etcd 介绍
2、准备签发证书环境 3、master01 节点上操作
1生成Etcd证书 2创建用于存放 etcd 配置文件命令文件证书的目录
4、在 node01 节点上操作
5、在 node02 节点上操作
6、 实现etcd的备份操作 7、 部署 docker引擎
三 部署 Master 组件 四部署 Worker Node 组件
五 部署 CNI 网络组件--flannel
1、K8S 中 Pod 网络通信
2、Flannel udp 模式的工作原理
3、 Flannel vxlan 模式的工作原理
4、 部署 flannel
六 部署 CNI 网络组件--Calico
1、k8s组网方案对比
2、Calico的模式
3、Calico组成部分
4、Calico工作原理
1IPIP模式 2BGP模式
5、设置calico网络
七部署 CoreDNS
八多master和负载均衡
1、master02 节点部署
2、负载均衡部署
1部署nginx
2部署keepalived服务
3测试
九部署 Dashboard
总结 一操作系统初始化配置
1、项目拓扑图 2、服务器 k8s集群master01192.168.231.110 kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler etcd k8s集群node01192.168.231.102 kubelet kube-proxy docker k8s集群node02192.168.231.103 3、初始化操作
#关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
iptables -F iptables -t nat -F iptables -t mangle -F iptables -X#关闭selinux
setenforce 0
sed -i s/enforcing/disabled/ /etc/selinux/config#关闭swap
swapoff -a
sed -ri s/.*swap.*/#/ /etc/fstab #根据规划设置主机名
hostnamectl set-hostname master01
hostnamectl set-hostname node01
hostnamectl set-hostname node02#在master添加hosts
cat /etc/hosts EOF
192.168.231.110 master01
192.168.231.102 node01
192.168.231.103 node02
EOF#调整内核参数
cat /etc/sysctl.d/k8s.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_ipv61
net.ipv4.ip_forward1
EOFsysctl --system#时间同步
yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com二 部署 etcd 集群
1、etcd 介绍
etcd是CoreOS团队于2013年6月发起的开源项目它的目标是构建一个高可用的分布式键值key-value数据库。etcd内部采用raft协议作为一致性算法etcd是go语言编写的。
etcd 作为服务发现系统有以下的特点 简单安装配置简单而且提供了HTTP API进行交互使用也很简单 安全支持SSL证书验证 快速单实例支持每秒2k读操作 可靠采用raft算法实现分布式系统数据的可用性和一致性
etcd 目前默认使用2379端口提供HTTP API服务 2380端口和peer通信(这两个端口已经被IANA(互联网数字分配机构)官方预留给etcd)。 即etcd默认使用2379端口对外为客户端提供通讯使用端口2380来进行服务器间内部通讯。 etcd 在生产环境中一般推荐集群方式部署。由于etcd 的leader选举机制要求至少为3台或以上的奇数台。
2、准备签发证书环境
---------- 准备签发证书环境 ----------
CFSSL 是 CloudFlare 公司开源的一款 PKI/TLS 工具。 CFSSL 包含一个命令行工具和一个用于签名、验证和捆绑 TLS 证书的 HTTP API 服务。使用Go语言编写。
CFSSL 使用配置文件生成证书因此自签之前需要生成它识别的 json 格式的配置文件CFSSL 提供了方便的命令行生成配置文件。
CFSSL 用来为 etcd 提供 TLS 证书它支持签三种类型的证书
1、client 证书服务端连接客户端时携带的证书用于客户端验证服务端身份如 kube-apiserver 访问 etcd
2、server 证书客户端连接服务端时携带的证书用于服务端验证客户端身份如 etcd 对外提供服务
3、peer 证书相互之间连接时使用的证书如 etcd 节点之间进行验证和通信。
这里全部都使用同一套证书认证。//在 master01 节点上操作#准备cfssl证书生成工具
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssl
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssljson
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssl-certinfochmod x /usr/local/bin/cfssl*
------------------------------------------------------------------------------------------
cfssl证书签发的工具命令
cfssljson将 cfssl 生成的证书json格式变为文件承载式证书
cfssl-certinfo验证证书的信息
cfssl-certinfo -cert 证书名称 #查看证书的信息
------------------------------------------------------------------------------------------3、master01 节点上操作
1生成Etcd证书
### 生成Etcd证书 ###
mkdir /opt/k8s
cd /opt/k8s/#上传 etcd-cert.sh 和 etcd.sh 到 /opt/k8s/ 目录中
chmod x etcd-cert.sh etcd.sh#创建用于生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥的目录
mkdir /opt/k8s/etcd-cert
mv etcd-cert.sh etcd-cert/
cd /opt/k8s/etcd-cert/
[rootmaster01 etcd-cert]# vim etcd-cert.sh #添加etcd集群ip./etcd-cert.sh #生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥ls
ca-config.json ca-csr.json ca.pem server.csr server-key.pem
ca.csr ca-key.pem etcd-cert.sh server-csr.json server.pem#上传 etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s 目录中启动etcd服务
cd /opt/k8s/
tar zxvf etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
ls etcd-v3.4.9-linux-amd64
Documentation etcd etcdctl README-etcdctl.md README.md READMEv2-etcdctl.md
------------------------------------------------------------------------------------------
etcd就是etcd 服务的启动命令后面可跟各种启动参数
etcdctl主要为etcd 服务提供了命令行操作
------------------------------------------------------------------------------------------2创建用于存放 etcd 配置文件命令文件证书的目录
#创建用于存放 etcd 配置文件命令文件证书的目录
mkdir -p /opt/etcd/{cfg,bin,ssl}cd /opt/k8s/etcd-v3.4.9-linux-amd64/
mv etcd etcdctl /opt/etcd/bin/
cp /opt/k8s/etcd-cert/*.pem /opt/etcd/ssl/cd /opt/k8s/
./etcd.sh etcd01 192.168.231.110 etcd02https://192.168.231.102:2380,etcd03https://192.168.231.103:2380
#进入卡住状态等待其他节点加入这里需要三台etcd服务同时启动如果只启动其中一台后服务会卡在那里直到集群中所有etcd节点都已启动可忽略这个情况#可另外打开一个窗口查看etcd进程是否正常
ps -ef | grep etcd#把etcd相关证书文件、命令文件和服务管理文件全部拷贝到另外两个etcd集群节点
scp -r /opt/etcd/ root192.168.231.102:/opt/
scp -r /opt/etcd/ root192.168.231.103:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root192.168.231.102:/usr/lib/systemd/system/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root192.168.231.103:/usr/lib/systemd/system/4、在 node01 节点上操作
vim /opt/etcd/cfg/etcd
#[Member]
ETCD_NAMEetcd02 #修改
ETCD_DATA_DIR/var/lib/etcd/default.etcd
ETCD_LISTEN_PEER_URLShttps://192.168.231.102:2380 #修改
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLShttps://192.168.231.102:2379 #修改#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLShttps://192.168.231.102:2380 #修改
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLShttps://192.168.231.102:2379 #修改
ETCD_INITIAL_CLUSTERetcd01https://192.168.231.110:2380,etcd02https://192.168.231.102:2380,etcd03https://192.168.231.103:2380
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKENetcd-cluster
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATEnew#启动etcd服务
systemctl start etcd
systemctl enable etcd
systemctl status etcd5、在 node02 节点上操作
vim /opt/etcd/cfg/etcd
#[Member]
ETCD_NAMEetcd03 #修改
ETCD_DATA_DIR/var/lib/etcd/default.etcd
ETCD_LISTEN_PEER_URLShttps://192.168.231.103:2380 #修改
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLShttps://192.168.231.103:2379 #修改#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLShttps://192.168.231.103:2380 #修改
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLShttps://192.168.231.103:2379 #修改
ETCD_INITIAL_CLUSTERetcd01https://192.168.231.110:2380,etcd02https://192.168.231.102:2380,etcd03https://192.168.231.103:2380
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKENetcd-cluster
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATEnew#启动etcd服务
systemctl start etcd
systemctl enable etcd
systemctl status etcd#检查etcd群集状态
ETCDCTL_API3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert/opt/etcd/ssl/server.pem --key/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpointshttps://192.168.231.110:2379,https://192.168.231.102:2379,https://192.168.231.103:2379 endpoint health --write-outtable------------------------------------------------------------------------------------------
--cert-file识别HTTPS端使用SSL证书文件
--key-file使用此SSL密钥文件标识HTTPS客户端
--ca-file使用此CA证书验证启用https的服务器的证书
--endpoints集群中以逗号分隔的机器地址列表
cluster-health检查etcd集群的运行状况
------------------------------------------------------------------------------------------#查看etcd集群成员列表
ETCDCTL_API3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert/opt/etcd/ssl/server.pem --key/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpointshttps://192.168.231.110:2379,https://192.168.231.102:2379,https://192.168.231.103:2379 --write-outtable member list#查看集群状态
ETCDCTL_API3 /opt/etcd/bin/etcdctl --endpointshttps://192.168.231.110:2379,https://192.168.231.102:2379,https://192.168.231.103:2379 --cacert/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert/opt/etcd/ssl/server.pem --key/opt/etcd/ssl/server-key.pem --write-outtable endpoint status 6、 实现etcd的备份操作
cd
mkdir etcd/backup -p
cd etcd/ETCDCTL_API3 /opt/etcd/bin/etcdctl --endpointshttps://192.168.231.102:2379 --cacert/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert/opt/etcd/ssl/server.pem --key/opt/etcd/ssl/server-key.pem snapshot save /root/etcd-snapshot.db//查看etcd-snapshot.db的文件
ETCDCTL_API3 /opt/etcd/bin/etcdctl --endpointshttps://192.168.231.102:2379 --cacert/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert/opt/etcd/ssl/server.pem --key/opt/etcd/ssl/server-key.pem snapshot status ./etcd-snapshot.db --write-outtable//恢复etcd
ETCDCTL_API3 /opt/etcd/bin/etcdctl --endpointshttps://192.168.231.102:2379 --cacert/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert/opt/etcd/ssl/server.pem --key/opt/etcd/ssl/server-key.pem snapshot restore ./etcd-snapshot.db 7、 部署 docker引擎
//所有 node 节点部署docker引擎
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.iocd /etc/docker/
cat /etc/docker/daemon.json EOF
{registry-mirrors: [https://6ijb8ubo.mirror.aliyuncs.com],exec-opts: [native.cgroupdriversystemd],log-driver: json-file,log-opts: {max-size: 500m,max-file: 3}
}
EOFsystemctl start docker.service
systemctl enable docker.servic 三 部署 Master 组件
//在 master01 节点上操作
#上传 master.zip 和 kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s 目录中解压 master.zip 压缩包
cd /opt/k8s/
unzip master.zip
chmod x *.sh#创建kubernetes工作目录
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}#创建用于生成CA证书、相关组件的证书和私钥的目录
mkdir /opt/k8s/k8s-cert
mv /opt/k8s/k8s-cert.sh /opt/k8s/k8s-cert
cd /opt/k8s/k8s-cert/
vim k8s-cert.sh #改地址
./k8s-cert.sh #生成CA证书、相关组件的证书和私钥ls *pem
admin-key.pem apiserver-key.pem ca-key.pem kube-proxy-key.pem
admin.pem apiserver.pem ca.pem kube-proxy.pem#复制CA证书、apiserver相关证书和私钥到 kubernetes工作目录的 ssl 子目录中
cp ca*pem apiserver*pem /opt/kubernetes/ssl/#上传 kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s/ 目录中解压 kubernetes 压缩包
cd /opt/k8s/
tar zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz#复制master组件的关键命令文件到 kubernetes工作目录的 bin 子目录中
cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
cp kube-apiserver kubectl kube-controller-manager kube-scheduler /opt/kubernetes/bin/
ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/#创建 bootstrap token 认证文件apiserver 启动时会调用然后就相当于在集群内创建了一个这个用户接下来就可以用 RBAC 给他授权
cd /opt/k8s/
vim token.sh
#!/bin/bash
#获取随机数前16个字节内容以十六进制格式输出并删除其中空格
BOOTSTRAP_TOKEN$(head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d )
#生成 token.csv 文件按照 Token序列号,用户名,UID,用户组 的格式生成
cat /opt/kubernetes/cfg/token.csv EOF
${BOOTSTRAP_TOKEN},kubelet-bootstrap,10001,system:kubelet-bootstrap
EOFchmod x token.sh
./token.shcat /opt/kubernetes/cfg/token.csv#二进制文件、token、证书都准备好后开启 apiserver 服务
cd /opt/k8s/
./apiserver.sh 192.168.231.110
https://192.168.231.110:2379,https://192.168.231.102:2379,https://192.168.231.103:2379#检查进程是否启动成功
ps aux | grep kube-apiservernetstat -natp | grep 6443 #安全端口6443用于接收HTTPS请求用于基于Token文件或客户端证书等认证#启动 scheduler 服务
cd /opt/k8s/
./scheduler.sh
ps aux | grep kube-scheduler#启动 controller-manager 服务
./controller-manager.sh
ps aux | grep kube-controller-manager#生成kubectl连接集群的kubeconfig文件
./admin.sh#绑定默认cluster-admin管理员集群角色授权kubectl访问集群
kubectl create clusterrolebinding cluster-system-anonymous --clusterrolecluster-admin --usersystem:anonymous#通过kubectl工具查看当前集群组件状态
kubectl get cs
NAME STATUS MESSAGE ERROR
controller-manager Healthy ok
scheduler Healthy ok
etcd-2 Healthy {health:true}
etcd-1 Healthy {health:true}
etcd-0 Healthy {health:true} #查看版本信息
kubectl version四部署 Worker Node 组件
//在所有 node 节点上操作
#创建kubernetes工作目录
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}#上传 node.zip 到 /opt 目录中解压 node.zip 压缩包获得kubelet.sh、proxy.sh
cd /opt/
unzip node.zip
chmod x kubelet.sh proxy.sh//在 master01 节点上操作
#把 kubelet、kube-proxy 拷贝到 node 节点
cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
scp kubelet kube-proxy root192.168.231.102:/opt/kubernetes/bin/
scp kubelet kube-proxy root192.168.231.103:/opt/kubernetes/bin/#上传kubeconfig.sh文件到/opt/k8s/kubeconfig目录中生成kubelet初次加入集群引导kubeconfig文件和kube-proxy.kubeconfig文件
#kubeconfig 文件包含集群参数CA 证书、API Server 地址客户端参数上面生成的证书和私钥集群 context 上下文参数集群名称、用户名。Kubenetes 组件如 kubelet、kube-proxy通过启动时指定不同的 kubeconfig 文件可以切换到不同的集群连接到 apiserver。
mkdir /opt/k8s/kubeconfigcd /opt/k8s/kubeconfig
chmod x kubeconfig.sh
./kubeconfig.sh 192.168.231.110 /opt/k8s/k8s-cert/#把配置文件 bootstrap.kubeconfig、kube-proxy.kubeconfig 拷贝到 node 节点
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root192.168.231.102:/opt/kubernetes/cfg/
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root192.168.231.103:/opt/kubernetes/cfg/#RBAC授权使用户 kubelet-bootstrap 能够有权限发起 CSR 请求证书
kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap --clusterrolesystem:node-bootstrapper --userkubelet-bootstrap------------------------------------------------------------------------------------------
kubelet 采用 TLS Bootstrapping 机制自动完成到 kube-apiserver 的注册在 node 节点量较大或者后期自动扩容时非常有用。
Master apiserver 启用 TLS 认证后node 节点 kubelet 组件想要加入集群必须使用CA签发的有效证书才能与 apiserver 通信当 node 节点很多时签署证书是一件很繁琐的事情。因此 Kubernetes 引入了 TLS bootstraping 机制来自动颁发客户端证书kubelet 会以一个低权限用户自动向 apiserver 申请证书kubelet 的证书由 apiserver 动态签署。kubelet 首次启动通过加载 bootstrap.kubeconfig 中的用户 Token 和 apiserver CA 证书发起首次 CSR 请求这个 Token 被预先内置在 apiserver 节点的 token.csv 中其身份为 kubelet-bootstrap 用户和 system:kubelet-bootstrap 用户组想要首次 CSR 请求能成功即不会被 apiserver 401 拒绝则需要先创建一个 ClusterRoleBinding将 kubelet-bootstrap 用户和 system:node-bootstrapper 内置 ClusterRole 绑定通过 kubectl get clusterroles 可查询使其能够发起 CSR 认证请求。TLS bootstrapping 时的证书实际是由 kube-controller-manager 组件来签署的也就是说证书有效期是 kube-controller-manager 组件控制的kube-controller-manager 组件提供了一个 --experimental-cluster-signing-duration 参数来设置签署的证书有效时间默认为 8760h0m0s将其改为 87600h0m0s即 10 年后再进行 TLS bootstrapping 签署证书即可。也就是说 kubelet 首次访问 API Server 时是使用 token 做认证通过后Controller Manager 会为 kubelet 生成一个证书以后的访问都是用证书做认证了。
------------------------------------------------------------------------------------------//在 node01 节点上操作
#启动 kubelet 服务
cd /opt/
./kubelet.sh 192.168.231.102
ps aux | grep kubelet//在 master01 节点上操作通过 CSR 请求
#检查到 node01 节点的 kubelet 发起的 CSR 请求Pending 表示等待集群给该节点签发证书
kubectl get csr
NAME AGE SIGNERNAME REQUESTOR CONDITION
node-csr-duiobEzQ0R93HsULoS9NT9JaQylMmid_nBF3Ei3NtFE 12s kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Pending#通过 CSR 请求
kubectl certificate approve node-csr-duiobEzQ0R93HsULoS9NT9JaQylMmid_nBF3Ei3NtFE#Approved,Issued 表示已授权 CSR 请求并签发证书
kubectl get csr
NAME AGE SIGNERNAME REQUESTOR CONDITION
node-csr-duiobEzQ0R93HsULoS9NT9JaQylMmid_nBF3Ei3NtFE 2m5s kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Approved,Issued#查看节点由于网络插件还没有部署节点会没有准备就绪 NotReady
kubectl get node
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
192.168.231.102 NotReady none 108s v1.20.11//在 node01 节点上操作
#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 21 /sbin/modprobe $i;done#启动proxy服务
cd /opt/
./proxy.sh 192.168.231.102
ps aux | grep kube-proxy 五 部署 CNI 网络组件--flannel
1、K8S 中 Pod 网络通信
●Pod 内容器与容器之间的通信 在同一个 Pod 内的容器Pod 内的容器是不会跨宿主机的共享同一个网络命令空间相当于它们在同一台机器上一样可以用 localhost 地址访问彼此的端口。
●同一个 Node 内 Pod 之间的通信 每个 Pod 都有一个真实的全局 IP 地址同一个 Node 内的不同 Pod 之间可以直接采用对方 Pod 的 IP 地址进行通信Pod1 与 Pod2 都是通过 Veth 连接到同一个 docker0 网桥网段相同所以它们之间可以直接通信。
●不同 Node 上 Pod 之间的通信 Pod 地址与 docker0 在同一网段docker0 网段与宿主机网卡是两个不同的网段且不同 Node 之间的通信只能通过宿主机的物理网卡进行。 要想实现不同 Node 上 Pod 之间的通信就必须想办法通过主机的物理网卡 IP 地址进行寻址和通信。因此要满足两个条件Pod 的 IP 不能冲突将 Pod 的 IP 和所在的 Node 的 IP 关联起来通过这个关联让不同 Node 上 Pod 之间直接通过内网 IP 地址通信。 Overlay Network 叠加网络在二层或者三层基础网络上叠加的一种虚拟网络技术模式该网络中的主机通过虚拟链路隧道连接起来类似于VPN。
VXLAN 将源数据包封装到UDP中并使用基础网络的IP/MAC作为外层报文头进行封装然后在以太网上传输到达目的地后由隧道端点解封装并将数据发送给目标地址。
Flannel: Flannel 的功能是让集群中的不同节点主机创建的 Docker 容器都具有全集群唯一的虚拟 IP 地址。 Flannel 是 Overlay 网络的一种也是将 TCP 源数据包封装在另一种网络包里面进行路由转发和通信目前支持 udp、vxlan、 host-GW 3种数据转发方式。
2、Flannel udp 模式的工作原理
1、数据从主机A 上的 Pod 的源容器中发出后经由所在主机的 cni0/docker0 安装了网络插件后就不在是docker0而是cni0网卡网桥转发到 flannel0 接口flanneld 服务监听在 flannel0 接口的另外一端。 2、发送给 flannel0 接口的IP 包信息将被 flanneld 进程接收flanneld 进程接收 IP 包后在原有的基础上进行 UDP 封包UDP报文里包含源Pod的数据包 3、Flannel 通过 etcd包含所有的Pod的ip以及所对应的node主机的地址 服务维护了一张节点间的路由表。目标容器所在宿主机node节点的 IP 地址flanneld 通过查询 etcd 很容易就能得到 4、flanneld 将封装好的 UDP 报文通过物理网卡转发出去主机B 收到 UDP 报文后Linux 内核通过 8285 端口将包交给正在监听的 flanneld 进程 5、运行在主机B 上的 flanneld 将 UDP 包解包后得到的原始 IP 包内核通过查询本机路由表将该 IP 包转发给 cni0 网桥 6、cni0 网桥将 IP 包转发给连接在网桥上的目标Pod。至此整个流程结束。回程报文将按照上面的数据流原路返回
ETCD 之 Flannel 提供说明: 存储管理Flannel可分配的IP地址段资源 监控 ETCD 中每个 Pod 的实际地址并在内存中建立维护 Pod 节点路由表
由于 udp 模式是在用户态做转发会多一次报文隧道封装因此性能上会比在内核态做转发的 vxlan 模式差。
3、 Flannel vxlan 模式的工作原理 vxlan 是一种overlay虚拟隧道通信技术通过三层网络搭建虚拟的二层网络跟 udp 模式具体实现不太一样: 1udp模式是在用户态实现的数据会先经过tun网卡到应用程序应用程序再做隧道封装再进一次内核协议栈而vxlan是在内核当中实现的只经过一次协议栈在协议栈内就把vxlan包组装好 2udp模式的tun网卡是三层转发使用tun是在物理网络之上构建三层网络属于ip in udpvxlan模式是二层实现 overlay是二层帧属于mac in udp 3vxlan由于采用mac in udp的方式所以实现起来会涉及mac地址学习arp广播等二层知识udp模式主要关注路由
Flannel vxlan 模式的工作原理
1、数据帧从主机A 上 Pod 的源容器中发出后经由所在主机的 cin0 网络接口转发到 flannel.1 接口 2、flannel.1 收到数据帧后添加 VXLAN 头部封装成 VXLAN UDP 报文 3、主机A 通过物理网卡发送封包到主机B 的物理网卡中 4、通过 VXLAN 8472 端口 VXLAN 包被转发到 flannel.1 接口进行解封装 5、根据解包后得到原始报文中的目的IP内核将原始报文发送给 cni0最后由 cni0 发送给连接在此接口上的 PodB
4、 部署 flannel
//在 node01 节点上操作
#上传 cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz 和 flannel.tar 到 /opt 目录中
cd /opt/
docker load -i flannel.tarmkdir -p /opt/cni/bin
tar zxvf cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz -C /opt/cni/bin//在 master01 节点上操作
#上传 kube-flannel.yml 文件到 /opt/k8s 目录中部署 CNI 网络
cd /opt/k8s
kubectl apply -f kube-flannel.yml kubectl get pods -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
kube-flannel-ds-hjtc7 1/1 Running 0 7skubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
192.168.80.11 Ready none 81m v1.20.11 六 部署 CNI 网络组件--Calico
1、k8s组网方案对比
●flannel方案
需要在每个节点上把发向容器的数据包进行封装后再用隧道将封装后的数据包发送到运行着目标Pod的node节点上。目标node节点再负责去掉封装将去除封装的数据包发送到目标Pod上。数据通信性能则大受影响。
●calico方案
Calico不使用隧道或NAT来实现转发而是把每个操作系统的协议栈认为是一个路由器然后把所有的容器认为是连在这个路由器上的网络终端在路由器之间跑标准的路由协议—BGP的协议然后让它们自己去学习这个网络拓扑该如何转发。
采用直接路由的方式这种方式性能损耗最低不需要修改报文数据但是如果网络比较复杂场景下路由表会很复杂。
2、Calico的模式
●IPIP模式在原有IP报文中封装一个新的IP报文新的IP报文中将源地址IP和目的地址IP都修改为对端宿主机IP。Calico默认使用IPIP的模式。
●BGP模式将节点做为虚拟路由器通过BGP路由协议来实现集群内容器之间的网络访问。
●cross-subnet(ipip-bgp混合模式):IPIP模式和BGP模式都有对应的局限性对于一些主机跨子网而又无法使网络设备使用BGP的场景可以使用cross-subnet
模式实现同子网机器使用BGP模式跨子网机器使用IPIP模式。
3、Calico组成部分
Calico CNI插件主要负责与kubernetes对接供kubelet调用使用。
Felix: Calico agent,运行在每个节点上主要负责维护宿主机上的路由规则、 ACL等信息。
BIRD:负责把Felix写入kernel的路由信息分发到当前Calico网络。
etcd:分布式键值存储主要负责网络元数据一致性确保Calico网络状态的准确性。
4、Calico工作原理
1IPIP模式
Calico会将容器的IP包通过内核的IPIP驱动直接在封装宿主机网络的IP包中并根据路由通过tunnel网卡发送给其他节点这样到达目标节点以后再通过IPIP驱动解包得到原始容器IP包然后通过路由规则发送给veth pair设备到达目标容器。 2BGP模式
Calico是通过路由表来维护每个Pod的通信。Calico的CNI插件会为每个容器设置一个veth pair设备 然后把另一端接入到宿主机网络空间由于没有网桥CNI插件还需要在宿主机上为每个容器的veth pair设备配置一条路由规则 用于接收传入的IP包。 有了这样的veth pair设备以后容器发出的IP包就会通过veth pair设备到达宿主机然后根据容器要访问的IP和宿主机的路由规则找到下一跳要到达的宿主机IP。流量到达下一跳的宿主机后根据当前宿主机上的路由规则直接到达对端容器的veth pair插在宿主机的一端最终进入容器。这些路由规则都是Felix维护配置的而路由信息则是Calico BIRD组件基于BGP分发而来。
实际上是将集群里所有的节点都当做边界路由器来处理他们一起组成了一个全互联的网络彼此之间通过BGP交换路由 这些节点我们叫做BGP Peer。
相比IPIP模式BGP模式下不需要tun10设备参与报文传输报文直接通过物理网卡(比如ens33)转发到目标机器上不会进行二次IP报文的封装因此从性能上来看BGP是占优势的。但是由于没有二次封包BGP模式只能在同一个子网内使用无法跨网段使用。 目前比较常用的CNI网络组件是flanne1和calico,flannel的功能比较简单但不具备复杂的网络策略配置能力。但Calico以其性能、灵活性而闻名。Calico的功能更为全面,不仅提供主机和pod之间的网络连接还涉及网络安全和管理但具备复杂网络配置能力的同时往往意味着本身的配置比较复杂所以相对而言比较小而简单的集群使用flannel,考虑到日后扩容未来网络可能需要加入更多设备配置更多网络策略则使用calico更好。
5、设置calico网络
/在 master01 节点上操作
#上传 calico.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中部署 CNI 网络
cd /opt/k8s
vim calico.yaml
#修改里面定义Pod网络CALICO_IPV4POOL_CIDR与前面kube-controller-manager配置文件指定的cluster-cidr网段一样- name: CALICO_IPV4POOL_CIDRvalue: 192.168.0.0/16kubectl apply -f calico.yamlkubectl get pods -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
calico-kube-controllers-659bd7879c-4h8vk 1/1 Running 0 58s
calico-node-nsm6b 1/1 Running 0 58s
calico-node-tdt8v 1/1 Running 0 58s#等 Calico Pod 都 Running节点也会准备就绪
kubectl get nodes---------- node02 节点部署 ----------
//在 node01 节点上操作
cd /opt/
scp kubelet.sh proxy.sh root192.168.231.103:/opt/
scp -r /opt/cni root192.168.231.103:/opt///在 node02 节点上操作
#启动kubelet服务
cd /opt/
chmod x kubelet.sh
./kubelet.sh 192.168.231.103//在 master01 节点上操作
kubectl get csr
NAME AGE SIGNERNAME REQUESTOR CONDITION
node-csr-BbqEh6LvhD4R6YdDUeEPthkb6T_CJDcpVsmdvnh81y0 10s kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Pending
node-csr-duiobEzQ0R93HsULoS9NT9JaQylMmid_nBF3Ei3NtFE 85m kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Approved,Issued#通过 CSR 请求
kubectl certificate approve node-csr-BbqEh6LvhD4R6YdDUeEPthkb6T_CJDcpVsmdvnh81y0kubectl get csr
NAME AGE SIGNERNAME REQUESTOR CONDITION
node-csr-BbqEh6LvhD4R6YdDUeEPthkb6T_CJDcpVsmdvnh81y0 23s kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Approved,Issued
node-csr-duiobEzQ0R93HsULoS9NT9JaQylMmid_nBF3Ei3NtFE 85m kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet kubelet-bootstrap Approved,Issued#加载 ipvs 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 21 /sbin/modprobe $i;done#使用proxy.sh脚本启动proxy服务
cd /opt/
chmod x proxy.sh
./proxy.sh 192.168.231.103#查看群集中的节点状态
kubectl get nodes
七部署 CoreDNS
//在所有 node 节点上操作
#上传 coredns.tar 到 /opt 目录中
cd /opt
docker load -i coredns.tar//在 master01 节点上操作
#上传 coredns.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中部署 CoreDNS
cd /opt/k8s
kubectl apply -f coredns.yamlkubectl get pods -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
coredns-5ffbfd976d-j6shb 1/1 Running 0 32s#DNS 解析测试
kubectl run -it --rm dns-test --imagebusybox:1.28.4 sh
If you dont see a command prompt, try pressing enter.
/ # nslookup kubernetes
Server: 10.0.0.2
Address 1: 10.0.0.2 kube-dns.kube-system.svc.cluster.localName: kubernetes
Address 1: 10.0.0.1 kubernetes.default.svc.cluster.local
八多master和负载均衡
1、master02 节点部署
---------- master02 节点部署 ----------
//从 master01 节点上拷贝证书文件、各master组件的配置文件和服务管理文件到 master02 节点
scp -r /opt/etcd/ root192.168.231.100:/opt/
scp -r /opt/kubernetes/ root192.168.231.100:/opt
scp /usr/lib/systemd/system/{kube-apiserver,kube-controller-manager,kube-scheduler}.service root192.168.231.100:/usr/lib/systemd/system///修改配置文件kube-apiserver中的IP
vim /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver
KUBE_APISERVER_OPTS--logtostderrtrue \
--v4 \
--etcd-servershttps://192.168.231.110:2379,https://192.168.231.102:2379,https://192.168.231.103:2379 \
--bind-address192.168.231.100 \ #修改
--secure-port6443 \
--advertise-address192.168.231.100 \ #修改
......//在 master02 节点上启动各服务并设置开机自启
systemctl start kube-apiserver.service
systemctl enable kube-apiserver.service
systemctl start kube-controller-manager.service
systemctl enable kube-controller-manager.service
systemctl start kube-scheduler.service
systemctl enable kube-scheduler.service//查看node节点状态
ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/
kubectl get nodes
kubectl get nodes -o wide #-owide输出额外信息对于Pod将输出Pod所在的Node名
//此时在master02节点查到的node节点状态仅是从etcd查询到的信息而此时node节点实际上并未与master02节点建立通信连接因此需要使用一个VIP把node节点与master节点都关联起来2、负载均衡部署
1部署nginx
//配置load balancer集群双机热备负载均衡nginx实现负载均衡keepalived实现双机热备
##### 在lb01、lb02节点上操作 #####
//配置nginx的官方在线yum源配置本地nginx的yum源
cat /etc/yum.repos.d/nginx.repo EOF
[nginx]
namenginx repo
baseurlhttp://nginx.org/packages/centos/7/$basearch/
gpgcheck0
EOFyum install nginx -y//修改nginx配置文件配置四层反向代理负载均衡指定k8s群集2台master的节点ip和6443端口
vim /etc/nginx/nginx.conf
events {worker_connections 1024;
}#添加
stream {log_format main $remote_addr $upstream_addr - [$time_local] $status $upstream_bytes_sent;access_log /var/log/nginx/k8s-access.log main;upstream k8s-apiserver {server 192.168.231.110:6443;server 192.168.231.100:6443;}server {listen 6443;proxy_pass k8s-apiserver;}
}http {
......//检查配置文件语法
nginx -t //启动nginx服务查看已监听6443端口
systemctl start nginx
systemctl enable nginx
netstat -natp | grep nginx 2部署keepalived服务
/部署keepalived服务
yum install keepalived -y//修改keepalived配置文件
vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalivedglobal_defs {# 接收邮件地址notification_email {acassenfirewall.locfailoverfirewall.locsysadminfirewall.loc}# 邮件发送地址notification_email_from Alexandre.Cassenfirewall.locsmtp_server 127.0.0.1smtp_connect_timeout 30router_id NGINX_MASTER #lb01节点的为 NGINX_MASTERlb02节点的为 NGINX_BACKUP
}#添加一个周期性执行的脚本
vrrp_script check_nginx {script /etc/nginx/check_nginx.sh #指定检查nginx存活的脚本路径
}vrrp_instance VI_1 {state MASTER #lb01节点的为 MASTERlb02节点的为 BACKUPinterface ens33 #指定网卡名称 ens33virtual_router_id 51 #指定vrid两个节点要一致priority 100 #lb01节点的为 100lb02节点的为 90advert_int 1authentication {auth_type PASSauth_pass 1111}virtual_ipaddress {192.168.80.100/24 #指定 VIP}track_script {check_nginx #指定vrrp_script配置的脚本}
}//创建nginx状态检查脚本
vim /etc/nginx/check_nginx.sh
#!/bin/bash
#egrep -cv grep|$$ 用于过滤掉包含grep 或者 $$ 表示的当前Shell进程ID
count$(ps -ef | grep nginx | egrep -cv grep|$$)if [ $count -eq 0 ];thensystemctl stop keepalived
fichmod x /etc/nginx/check_nginx.sh//启动keepalived服务一定要先启动了nginx服务再启动keepalived服务
systemctl start keepalived
systemctl enable keepalived
ip a #查看VIP是否生成//修改node节点上的bootstrap.kubeconfig,kubelet.kubeconfig配置文件为VIP
cd /opt/kubernetes/cfg/
vim bootstrap.kubeconfig
server: https://192.168.80.100:6443 #vip地址vim kubelet.kubeconfig
server: https://192.168.80.100:6443vim kube-proxy.kubeconfig
server: https://192.168.80.100:6443//重启kubelet和kube-proxy服务
systemctl restart kubelet.service
systemctl restart kube-proxy.service//在 lb01 上查看 nginx 和 node 、 master 节点的连接状态
netstat -natp | grep nginx
tcp 0 0 0.0.0.0:6443 0.0.0.0:* LISTEN 44904/nginx: master
tcp 0 0 0.0.0.0:80 0.0.0.0:* LISTEN 44904/nginx: master
tcp 0 0 192.168.80.100:6443 192.168.80.12:46954 ESTABLISHED 44905/nginx: worker
tcp 0 0 192.168.80.14:45074 192.168.80.10:6443 ESTABLISHED 44905/nginx: worker
tcp 0 0 192.168.80.14:53308 192.168.80.20:6443 ESTABLISHED 44905/nginx: worker
tcp 0 0 192.168.80.14:53316 192.168.80.20:6443 ESTABLISHED 44905/nginx: worker
tcp 0 0 192.168.80.100:6443 192.168.80.11:48784 ESTABLISHED 44905/nginx: worker
tcp 0 0 192.168.80.14:45070 192.168.80.10:6443 ESTABLISHED 44905/nginx: worker
tcp 0 0 192.168.80.100:6443 192.168.80.11:48794 ESTABLISHED 44905/nginx: worker
tcp 0 0 192.168.80.100:6443 192.168.80.12:46968 ESTABLISHED 44905/nginx: worker
3测试
//测试创建pod
kubectl run nginx --imagenginx//查看Pod的状态信息
kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
nginx-dbddb74b8-nf9sk 0/1 ContainerCreating 0 33s #正在创建中kubectl get pods
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
nginx-dbddb74b8-nf9sk 1/1 Running 0 80s #创建完成运行中kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE
nginx-dbddb74b8-26r9l 1/1 Running 0 10m 172.17.36.2 192.168.80.15 none
//READY为1/1表示这个Pod中有1个容器//在对应网段的node节点上操作可以直接使用浏览器或者curl命令访问
curl 172.17.36.2//这时在master01节点上查看nginx日志发现没有权限查看
kubectl logs nginx-dbddb74b8-nf9sk
九部署 Dashboard
Dashboard 介绍
仪表板是基于Web的Kubernetes用户界面。您可以使用仪表板将容器化应用程序部署到Kubernetes集群对容器化应用程序进行故障排除并管理集群本身及其伴随资源。您可以使用仪表板来概述群集上运行的应用程序以及创建或修改单个Kubernetes资源例如部署作业守护进程等。例如您可以使用部署向导扩展部署启动滚动更新重新启动Pod或部署新应用程序。仪表板还提供有关群集中Kubernetes资源状态以及可能发生的任何错误的信息。//在 master01 节点上操作
#上传 recommended.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中
cd /opt/k8s
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-dashboardname: kubernetes-dashboardnamespace: kubernetes-dashboard
spec:ports:- port: 443targetPort: 8443nodePort: 30001 #添加type: NodePort #添加selector:k8s-app: kubernetes-dashboardkubectl apply -f recommended.yaml#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
kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrolecluster-admin --serviceaccountkube-system:dashboard-admin
kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk /dashboard-admin/{print $1})#使用输出的token登录Dashboard
https://NodeIP:30001总结 K8S 3种网络 节点网络 Node节点网卡的IP nodeIP Pod网络 podIP Service网络 clusterIP K8S 3种接口 CRI 容器运行时接口 docker containerd podman cri-0 CNI 容器网络接口 flannel calico cilium CSI 容器存储接口 ceph nfs gfs s3 flannel 3种模式 UDP 出现最早性能较差基于flanneld应用程序实现数据包的封装/解封装 VXLAN 默认模式推荐使用的模式性能比UDP模式更好基于内核实现数据包的封装/解封装 Host-gw 性能最好但是配置复杂不能跨网段 flannel UDP模式工作原理 1应用数据包从源主机的Pod容器发出到cni0网桥接口再由cni0转发到flannel0虚拟接口 2flanneld服务会监听flannel0接口接收到的数据flanneld服务会将内部数据包封装到UDP报文里 3flanneld会根据在etcd中维护的路由表查到目标Pod所在的Node节点IP在UDP报文外再封装Node节点IP报文、MAC报文后通过物理网卡发送到目标Node节点 4UDP报文通过8285号端口送到目标主机的flanneld进程进行解封装再通过flannel0接口转发到cni0网桥然后通过cni0网桥转发到目标Pod容器 flannel VXLAN模式工作原理 1原始数据帧从源主机的Pod容器发出到cni0网桥接口再由cni0转发到flannel.1虚拟接口 2flannel.1接口接收到数据帧后添加VXLAN头部在内核封装成UDP报文 3flanneld会根据在etcd维护的路由表通过物理网卡发送到目标Node节点 4UDP报文通过8472号端口送到目标主机的flannel.1接口在内核进行解封装然后将原始报文通过cni0网桥转发到目标Pod容器 Calico IPIP模式工作原理 1源Pod容器发出的原始数据IP包通过内核的IPIP驱动直接封装在宿主机网络的IP包中 2根据tunnel接口的路由通过物理网卡发送到目标Node节点 3数据包到达目标节点后再通过IPIP驱动解包得到原始数据IP包 4然后通过路由规则发送给 veth pair 设备到达目标Pod容器 Calico BGP模式工作原理本质就是通过路由表来维护每个 Pod 的通信 1源Pod容器发出的原始数据IP包会通过 veth pair 设备到达宿主机网络空间 2然后根据原始数据IP包的目标IP和宿主机的路由规则找到目标Node节点的IP再通过物理网卡发送到目标Node节点 3根据目标Node节点的路由规则直接通过目标Pod容器的 veth pair 设备发送到目标Pod容器 flannel 和 calico 区别 flannel UDP VXLAN Host-gw 默认网段10.244.0.0/16 通常使用VXLAN模式采用的是叠加网络、IP隧道方式传输数据对性能有一定的影响 功能简单配置方便利于管理但是不具备复杂的网络策略规则配置能力 calico IPIP BGP 混合模式CrossSubnet 默认网段192.168.0.0/16 使用IPIP模式可以实现跨子网传输但是传输过程中需要封包和解包对性能有一定的影响 使用BPG模式把Node节点看作成路由器根据Felix、BIRD分发和维护的路由规则可直接实现BGP路由转发传输过程中不需要封包和解包因此性能较好但只能在同一个网段内使用无法跨子网传输 具有更丰富的网络策略配置管理能力、性能更好、功能更全面但是维护起来较为复杂 所以对于较小规模且网络要求简单的K8S集群可以采用flannel。对于集群规模较大且要求更多的网络策略配置时可以采用性能更好、功能全全面的calico
