1.环境规划

1.1 集群类型

Kubernetes集群大致分为两类：一主多从和多主多从。
一主多从：一个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。
多主多从：多台Master和多台Node节点，搭建麻烦，安全性高，适合用于生产环境。

为了测试方便，本次搭建的是一主多从类型的集群。

1.2 安装方式

kubernetes有多种部署方式，目前主流的方式有kubeadm、minikube、二进制包。
① minikube：一个用于快速搭建单节点的kubernetes工具。
② kubeadm：一个用于快速搭建kubernetes集群的工具。
③ 二进制包：从官网上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。
我们需要安装kubernetes的集群环境，但是又不想过于麻烦，所以选择kubeadm方式。

1.3 主机规划

角色	IP地址	操作系统	配置
Master	192.168.18.100	CentOS7.8+，基础设施服务器	2核CPU，2G内存，50G硬盘
Node1	192.168.18.101	CentOS7.8+，基础设施服务器	2核CPU，2G内存，50G硬盘
Node2	192.168.18.102	CentOS7.8+，基础设施服务器	2核CPU，2G内存，50G硬盘

2 环境搭建

2.1 前言

本次环境搭建需要三台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（1.18.0）、kubectl（1.18.0）和kubelet（1.18.0）。

没有特殊说明，就是三台机器都需要执行。

2.2 环境初始化

2.2.1 检查操作系统的版本

检查操作系统的版本（要求操作系统的版本至少在7.5以上）：
 

cat etc/redhat-release

2.2.2 关闭防火墙和禁止防火墙开机启动

关闭防火墙：

systemctl stop firewalld

禁止防火墙开机启动：

systemctl disable firewalld

2.2.3 设置主机名

设置主机名：

hostnamectl set-hostname <hostname>

设置192.168.18.100的主机名：

hostnamectl set-hostname k8s-master

设置192.168.18.101的主机名：

hostnamectl set-hostname k8s-node1

设置192.168.18.102的主机名：

hostnamectl set-hostname k8s-node2

2.2.4 主机名解析

为了方便后面集群节点间的直接调用，需要配置一下主机名解析，企业中推荐使用内部的DNS服务器。
 

cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.18.100 k8s-master
192.168.18.101 k8s-node1
192.168.18.102 k8s-node2
EOF

2.2.5 时间同步

kubernetes要求集群中的节点时间必须精确一致，所以在每个节点上添加时间同步：

yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com

2.2.6 关闭selinux

查看selinux是否开启：

getenforce

永久关闭selinux，需要重启：

sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config

临时关闭selinux，重启之后，无效：

setenforce 0

2.2.7 关闭swap分区

永久关闭swap分区，需要重启：

sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab

临时关闭swap分区，重启之后，无效：：
 

swapoff -a

2.2.8 将桥接的IPv4流量传递到iptables的链

在每个节点上将桥接的IPv4流量传递到iptables的链：

cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.ipv4.ip_forward = 1
vm.swappiness = 0
EOF

# 加载br_netfilter模块
modprobe br_netfilter

# 查看是否加载
lsmod | grep br_netfilter

# 生效
sysctl --system

2.2.9 开启ipvs

在kubernetes中service有两种代理模型，一种是基于iptables，另一种是基于ipvs的。ipvs的性能要高于iptables的，但是如果要使用它，需要手动载入ipvs模块。
在每个节点安装ipset和ipvsadm：

yum -y install ipset ipvsadm

在所有节点执行如下脚本：

cat > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules <<EOF
#!/bin/bash
modprobe -- ip_vs
modprobe -- ip_vs_rr
modprobe -- ip_vs_wrr
modprobe -- ip_vs_sh
modprobe -- nf_conntrack_ipv4
EOF

授权、运行、检查是否加载：

chmod 755 /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4

检查是否加载：

lsmod | grep -e ipvs -e nf_conntrack_ipv4

2.2.10 重启三台机器

重启三台Linux机器：

reboot

2.3 每个节点安装Docker、kubeadm、kubelet和kubectl

2.3.1 安装Docker

安装Docker：

wget https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo -O /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo

yum -y install docker-ce-18.06.3.ce-3.el7

systemctl enable docker && systemctl start docker

docker version

设置Docker镜像加速器：

sudo mkdir -p /etc/docker

sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],	
  "registry-mirrors": ["https://du3ia00u.mirror.aliyuncs.com"],	
  "live-restore": true,
  "log-driver":"json-file",
  "log-opts": {"max-size":"500m", "max-file":"3"},
  "storage-driver": "overlay2"
}
EOF

sudo systemctl daemon-reload

sudo systemctl restart docker

2.3.2 添加阿里云的YUM软件源

由于kubernetes的镜像源在国外，非常慢，这里切换成国内的阿里云镜像源：

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

2.3.3 安装kubeadm、kubelet和kubectl

由于版本更新频繁，这里指定版本号部署：

yum install -y kubelet-1.18.0 kubeadm-1.18.0 kubectl-1.18.0

为了实现Docker使用的cgroup drvier和kubelet使用的cgroup drver一致，建议修改"/etc/sysconfig/kubelet"文件的内容：

vim /etc/sysconfig/kubelet

# 修改
KUBELET_EXTRA_ARGS="--cgroup-driver=systemd"
KUBE_PROXY_MODE="ipvs"

设置为开机自启动即可，由于没有生成配置文件，集群初始化后自动启动：

systemctl enable kubelet

2.4 查看k8s所需镜像

查看k8s所需镜像：

kubeadm config images list

2.5 部署k8s的Master节点

部署k8s的Master节点（192.168.18.100）：

# 由于默认拉取镜像地址k8s.gcr.io国内无法访问，这里需要指定阿里云镜像仓库地址
kubeadm init \
  --apiserver-advertise-address=192.168.18.100 \
  --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
  --kubernetes-version v1.18.0 \
  --service-cidr=10.96.0.0/12 \
  --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

根据提示消息，在Master节点上使用kubectl工具：

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

2.6 部署k8s的Node节点

根据提示，在192.168.18.101和192.168.18.102上添加如下的命令：

kubeadm join 192.168.18.100:6443 --token jv039y.bh8yetcpo6zeqfyj \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:3c81e535fd4f8ff1752617d7a2d56c3b23779cf9545e530828c0ff6b507e0e26

默认的token有效期为2小时，当过期之后，该token就不能用了，这时可以使用如下的命令创建token：

kubeadm token create --print-join-command

# 生成一个永不过期的token
kubeadm token create --ttl 0 --print-join-command

2.7 部署CNI网络插件

kubernetes支持多种网络插件，比如flannel、calico、canal等，任选一种即可，本次选择flannel
在Master节点上获取flannel配置文件(可能会失败，如果失败，请下载到本地，然后安装)：

wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

使用配置文件启动flannel：

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

查看部署CNI网络插件进度：

kubectl get pods -n kube-system

再次在Master节点使用kubectl工具查看节点状态：

kubectl get nodes

查看集群健康状况：

kubectl get cs

3 kubernetes中kubectl命令自动补全

yum install -y bash-completion

source /usr/share/bash-completion/bash_completion

source <(kubectl completion bash)

echo “source <(kubectl completion bash)” >> ~/.bashrc

vim /root/.bashrc 

source /usr/share/bash-completion/bash_completion

source <(kubectl completion bash)