Kubernetes（v1.21）安装

本文所使用的镜像文件都在这里附件.zip，如果怕麻烦，只需要在安装 docker 之后，使用 docker load -i xxx.tar 命令，将镜像文件的压缩包导入到 Docker 中。

当然，也可以使用 for name in $(ls); do docker load -i $name;done命令批量导入，前提是需要进入到存放镜像的那个目录。

第一章：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（单 master ）：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（高可用）：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。
单 master 的架构图：

高可用集群的架构图：

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（可以用于生产环境）。
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（建议生产环境使用）。

1.3 主机规划

角色	IP地址	操作系统	配置	hostname
Master	192.168.68.100	CentOS 7.9，基础设施服务器	2核CPU，4G内存，50G硬盘	k8s-master
Node1	192.168.68.101	CentOS 7.9，基础设施服务器	2核CPU，4G内存，50G硬盘	k8s-node1
Node2	192.168.68.102	CentOS 7.9，基础设施服务器	2核CPU，4G内存，50G硬盘	k8s-node2

1.4 搭建流程

① 准备 3 台机器，要求网络互通（如果是云服务器，要求私网互通；如果是虚拟机，要求网络互通）。
② 在 3 台机器上安装 Docker 容器化环境。
③ 安装 Kubernetes ：
- 3 台机器安装核心组件：kubeadm（创建集群的引导工具）、kubelet 、kubectl（程序员使用的命令行）。
- kubelet 可以直接通过容器化的方式创建出 Kubernetes 的核心组件，如：Controller Manager、Scheduler 等。
- 由 kubeadm 引导创建 Kubernetes 集群。

第二章：Kubernetes 安装（v1.21）

2.1 Kubernetes 和 Docker 之间的版本对应关系

官方文档地址。

从文档中，我们可以知道 Docker 的版本是 v20.10 ，对应的 Kubernetes 的版本是 v1.21 。

2.2 前置条件

如果是虚拟机则需要让三台机器互通，最简单的做法就是关闭防火墙。

systemctl stop firewalld

systemctl disable firewalld

如果是云厂商提供的云服务器则需要让三台机器的私有 IP 互通，不懂的，请查看《云平台操作》，而且还需要设置安全组策略放行指定的端口。
① Master 节点：

协议	方向	端口范围	目的	使用者
TCP	入站	6443	Kubernetes API server	所有
TCP	入站	2379-2380	etcd server client API	kube-apiserver, etcd
TCP	入站	10250	Kubelet API	自身, 控制面
TCP	入站	10259	kube-scheduler	自身
TCP	入站	10257	kube-controller-manager	自身

② Node 节点：

协议	方向	端口范围	目的	使用者
TCP	入站	10250	Kubelet API	自身, 控制面
TCP	入站	30000-32767	NodePort Services†	所有

目前，青云（云厂商）除了以上的操作之外，还需要设置安全组的组内互信。

2.3 准备工作

2.3.1 升级系统内核

查看当前系统的版本：

cat /etc/redhat-release

查看当前系统的内核：

uname -sr

# 查看启动顺序
yum install -y grub2-pc
grub2-editenv list

# 查看可用内核版本及启动顺序
sudo awk -F\' '$1=="menuentry " {print i++ " : " $2}' /boot/grub2/grub.cfg

默认的 3.10.0 实在是太低了。

在 CentOS 7.x 上启用 ELRepo 仓库：

rpm --import https://www.elrepo.org/RPM-GPG-KEY-elrepo.org

rpm -Uvh https://www.elrepo.org/elrepo-release-7.0-4.el7.elrepo.noarch.rpm

温馨提示：可以替换为清华源：sed -i "s/mirrorlist=/#mirrorlist=/g" /etc/yum.repos.d/elrepo.repo、sed -i "s#elrepo.org/linux#mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/elrepo#g" /etc/yum.repos.d/elrepo.repo。

查看可用的系统内核相关包：

yum --disablerepo="*" --enablerepo="elrepo-kernel" list available

安装最新主线内核版本：

yum -y --enablerepo=elrepo-kernel install kernel-lt

设置默认的内核版本：

vim /etc/default/grub

GRUB_TIMEOUT=5
GRUB_DISTRIBUTOR="$(sed 's, release .*$,,g' /etc/system-release)"
GRUB_DEFAULT=0 # 修改此处，原来是 saved
GRUB_DISABLE_SUBMENU=true
GRUB_TERMINAL_OUTPUT="console"
GRUB_CMDLINE_LINUX="crashkernel=auto rd.lvm.lv=centos/root rd.lvm.lv=centos/swap rhgb quiet"
GRUB_DISABLE_RECOVERY="true"

温馨提示：也可以使用这个命令 sed -i 's/^GRUB_DEFAULT=saved$/GRUB_DEFAULT=0/' /etc/default/grub 。

重新创建内核配置：

grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

重启系统：

reboot

查看当前系统的内核：

uname -sr

2.3.2 设置主机名

命令：

hostnamectl set-hostname <hostname>

示例：

# 192.168.65.100
hostnamectl set-hostname k8s-master

# 192.168.65.101
hostnamectl set-hostname k8s-node1

# 192.168.65.102
hostnamectl set-hostname k8s-node2

2.3.3 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
127.0.0.1   $(hostname)
192.168.65.100 k8s-master
192.168.65.101 k8s-node1
192.168.65.102 k8s-node2
EOF

2.3.4 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

2.3.5 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

关闭当前会话的 SELinux ，重启之后无效：

setenforce 0

2.3.6 关闭 swap 分区

永久关闭 swap ，需要重启：

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

关闭当前会话的 swap ，重启之后无效：

swapoff -a

2.3.7 将桥接的 IPv4 流量传递到 iptables 的链

修改 /etc/sysctl.conf 文件：

# 如果有配置，则修改
sed -i "s#^net.ipv4.ip_forward.*#net.ipv4.ip_forward=1#g"  /etc/sysctl.conf
sed -i "s#^net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables.*#net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1#g"  /etc/sysctl.conf
sed -i "s#^net.bridge.bridge-nf-call-iptables.*#net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1#g"  /etc/sysctl.conf
sed -i "s#^net.ipv6.conf.all.disable_ipv6.*#net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1#g"  /etc/sysctl.conf
sed -i "s#^net.ipv6.conf.default.disable_ipv6.*#net.ipv6.conf.default.disable_ipv6=1#g"  /etc/sysctl.conf
sed -i "s#^net.ipv6.conf.lo.disable_ipv6.*#net.ipv6.conf.lo.disable_ipv6=1#g"  /etc/sysctl.conf
sed -i "s#^net.ipv6.conf.all.forwarding.*#net.ipv6.conf.all.forwarding=1#g"  /etc/sysctl.conf

# 可能没有，追加
echo "net.ipv4.ip_forward = 1" >> /etc/sysctl.conf
echo "net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1" >> /etc/sysctl.conf
echo "net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1" >> /etc/sysctl.conf
echo "net.ipv6.conf.all.disable_ipv6 = 1" >> /etc/sysctl.conf
echo "net.ipv6.conf.default.disable_ipv6 = 1" >> /etc/sysctl.conf
echo "net.ipv6.conf.lo.disable_ipv6 = 1" >> /etc/sysctl.conf
echo "net.ipv6.conf.all.forwarding = 1"  >> /etc/sysctl.conf

加载 br_netfilter 模块：

modprobe br_netfilter

持久化修改（保留配置包本地文件，重启系统或服务进程仍然有效）：

sysctl -p

2.3.8 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。
在三台机器安装 ipset 和 ipvsadm ：

yum -y install ipset ipvsadm

在三台机器执行如下脚本：

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
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

2.3.9 重启

重启三台机器：

reboot

2.3.10 Docker 安装

三台机器上都安装 Docker 。
卸载旧版本：

sudo yum remove docker \
                  docker-client \
                  docker-client-latest \
                  docker-common \
                  docker-latest \
                  docker-latest-logrotate \
                  docker-logrotate \
                  docker-engine

yum 安装 gcc 相关：

yum -y install gcc

yum -y install gcc-c++

安装所需要的软件包：

yum -y install yum-utils

设置 stable 镜像仓库：

yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

更新 yum 软件包索引：

yum makecache fast

查看存储库中 Docker 的版本：

yum list docker-ce --showduplicates | sort -r

安装指定版本的 Docker（v20.10）：

yum -y install docker-ce-3:20.10.8-3.el7.x86_64 docker-ce-cli-1:20.10.8-3.el7.x86_64 containerd.io

启动 Docker：

# 启动 Docker 
systemctl start docker

# 开启自动启动
systemctl enable docker

验证 Docker 是否安装成功：

docker version

阿里云镜像加速：

sudo mkdir -p /etc/docker

tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"], 
  "registry-mirrors": [
    "https://du3ia00u.mirror.aliyuncs.com",
    "https://docker.lixd.xyz"
  ],
  "live-restore": true,
  "log-driver":"json-file",
  "log-opts": {"max-size":"500m", "max-file":"3"},
  "max-concurrent-downloads": 10,
  "max-concurrent-uploads": 5,
  "storage-driver": "overlay2"
}
EOF

sudo systemctl daemon-reload

sudo systemctl restart docker

2.3.11 添加阿里云的 Kubernetes 的 YUM 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（三台机器均需执行下面命令）：

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

2.3.12 安装 kubelet 、kubeadm 和 kubectl

在 《1.4 搭建流程》中已经解释过，这里不再解释：

yum install -y kubelet-1.21.10 kubeadm-1.21.10 kubectl-1.21.10

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 Kubernetes 安装所需镜像

查看 Kubernetes 安装所需镜像：

kubeadm config images list

2.5 下载 Kubernetes 安装所需镜像

技巧：有大佬已经将墙外的 Docker 镜像同步到 DockerHub 中，地址在这里：https://github.com/x-mirrors/gcr.io ，大家可以去看看。

三台机器下载镜像：

docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-apiserver:v1.21.10
docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-controller-manager:v1.21.10
docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-scheduler:v1.21.10
docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/kube-proxy:v1.21.10
docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.4.1
docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/etcd:3.4.13-0
docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns:v1.8.0

给 coredns 镜像重新打 tag ：

docker tag registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns:v1.8.0 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns/coredns:v1.8.0

也可以使用如下的命令快速安装：

kubeadm config images pull --kubernetes-version=v1.21.10 \
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers

2.6 部署 Kubernetes 的 Master 节点

在 192.168.65.100 机器上部署 Kubernetes 的 Master 节点：

# 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=192.168.65.100 \
  --image-repository=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers \
  --kubernetes-version=v1.21.10 \
  --service-cidr=10.96.0.0/16 \
  --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

注意：

apiserver-advertise-address 一定要是主机的 IP 地址。

apiserver-advertise-address 、service-cidr 和 pod-network-cidr 不能在同一个网络范围内。

不要使用 172.17.0.1/16 网段范围，因为这是 Docker 默认使用的。

日志：

Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!

To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:

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

Alternatively, if you are the root user, you can run:

  export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf

You should now deploy a pod network to the cluster.
Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:
  https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/

Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:

kubeadm join 192.168.65.100:6443 --token tluojk.1n43p0wemwehcmmh \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:c50b25a5e00e1a06cef46fa5d885265598b51303f1154f4b582e0df21abfa7cb

根据日志提示操作，在 192.168.65.100 执行如下命令：

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

# 如果是 root 用户，还可以执行如下命令
export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf

默认的 token 有效期为 24 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 Kubernetes 的 Node节点

根据日志提示操作，在 192.168.65.101 和 192.168.65.102 执行如下命令：

kubeadm join 192.168.65.100:6443 --token tluojk.1n43p0wemwehcmmh \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:c50b25a5e00e1a06cef46fa5d885265598b51303f1154f4b582e0df21abfa7cb

2.8 部署网络插件

官网。
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 calico（在 192.168.65.100 节点上执行，网络不行，请点这里 calico.yaml）。
calico 和 k8s 的版本对应。

kubectl apply -f https://projectcalico.docs.tigera.io/v3.19/manifests/calico.yaml

备注：为什么使用 3.19 , 原因在这里。

查看部署 CNI 网络插件进度：

kubectl get pods -n kube-system

watch kubectl get pods -n kube-system

2.9 查看节点状态

在 Master（192.168.65.100）节点上查看节点状态：

kubectl get nodes

2.10 设置 kube-proxy 的 ipvs 模式

在 Master（192.168.65.100）节点设置 kube-proxy 的 ipvs 模式：

kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system

apiVersion: v1
data:
  config.conf: |-
    apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
    bindAddress: 0.0.0.0
    bindAddressHardFail: false
    clientConnection:
      acceptContentTypes: ""
      burst: 0
      contentType: ""
      kubeconfig: /var/lib/kube-proxy/kubeconfig.conf
      qps: 0
    clusterCIDR: 10.244.0.0/16
    configSyncPeriod: 0s
    conntrack:
      maxPerCore: null
      min: null
      tcpCloseWaitTimeout: null
      tcpEstablishedTimeout: null
    detectLocalMode: ""
    enableProfiling: false
    healthzBindAddress: ""
    hostnameOverride: ""
    iptables:
      masqueradeAll: false
      masqueradeBit: null
      minSyncPeriod: 0s
      syncPeriod: 0s
    ipvs:
      excludeCIDRs: null
      minSyncPeriod: 0s
      scheduler: ""
      strictARP: false
      syncPeriod: 0s
      tcpFinTimeout: 0s
      tcpTimeout: 0s
      udpTimeout: 0s
    kind: KubeProxyConfiguration
    metricsBindAddress: ""
    mode: ""
    nodePortAddresses: null
      minSyncPeriod: 0s
      syncPeriod: 0s
    ipvs:
      excludeCIDRs: null
      minSyncPeriod: 0s
      scheduler: ""
      strictARP: false
      syncPeriod: 0s
      tcpFinTimeout: 0s
      tcpTimeout: 0s
      udpTimeout: 0s
    kind: KubeProxyConfiguration
    metricsBindAddress: ""
    mode: "ipvs" # 修改此处
...

删除 kube-proxy ，让 Kubernetes 集群自动创建新的 kube-proxy ：

kubectl delete pod -l k8s-app=kube-proxy -n kube-system

2.11 让 Node 节点也能使用 kubectl 命令

默认情况下，只有 Master 节点才有 kubectl 命令，但是有些时候我们也希望在 Node 节点上执行 kubectl 命令：

# 192.168.65.101 和 192.168.65.102
mkdir -pv ~/.kube
touch ~/.kube/config

# 192.168.65.100
scp /etc/kubernetes/admin.conf root@192.168.65.101:~/.kube/config

# 192.168.65.100
scp /etc/kubernetes/admin.conf root@192.168.65.102:~/.kube/config

2.12 Kubernetes 安装 Nginx

部署 Nginx ：

kubectl create deployment nginx --image=nginx:1.14-alpine

暴露端口：

kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort

查看服务状态：

kubectl get pods,svc

2.13 自动补全

官网。
命令：

# 安装 
yum -y install bash-completion

# 自动补全 
echo 'source <(kubectl completion bash)' >>~/.bashrc 
kubectl completion bash >/etc/bash_completion.d/kubectl
# 全局
kubectl completion bash | sudo tee /etc/bash_completion.d/kubectl > /dev/null
source /usr/share/bash-completion/bash_completion

2.14 视频安装版

此处为语雀卡片，点击链接查看

更新: 2024-07-15 02:29:02
原文: https://www.yuque.com/fairy-era/yg511q/wuhwio

Kubernetes（v1.21）安装

第一章：环境规划

1.1 集群类型

1.2 安装方式

1.3 主机规划

1.4 搭建流程

第二章：Kubernetes 安装（v1.21）

2.1 Kubernetes 和 Docker 之间的版本对应关系

2.2 前置条件

2.3 准备工作

2.3.1 升级系统内核

2.3.2 设置主机名

2.3.3 主机名解析

2.3.4 时间同步

2.3.5 关闭 SELinux

2.3.6 关闭 swap 分区

2.3.7 将桥接的 IPv4 流量传递到 iptables 的链

2.3.8 开启 ipvs

2.3.9 重启

2.3.10 Docker 安装

2.3.11 添加阿里云的 Kubernetes 的 YUM 源

2.3.12 安装 kubelet 、kubeadm 和 kubectl

2.4 查看 Kubernetes 安装所需镜像

2.5 下载 Kubernetes 安装所需镜像

2.6 部署 Kubernetes 的 Master 节点

2.7 部署 Kubernetes 的 Node节点

2.8 部署网络插件

2.9 查看节点状态

2.10 设置 kube-proxy 的 ipvs 模式

2.11 让 Node 节点也能使用 kubectl 命令

2.12 Kubernetes 安装 Nginx

2.13 自动补全

2.14 视频安装版

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