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Kubernetes离线安装手册(非高可用版)

集群信息

1. 节点规划

部署k8s集群的节点按照用途可以划分为如下3类角色：

  • master ：集群的master节点，至少一台
  • slave：集群的slave节点，非必须存在
  • init：集群的初始化节点，提供集群初始化必要的镜像及软件源，可以与master节点使用同一台机器

单个节点可以对应多个角色，比如master节点可以同时作为init节点。因为slave节点不是必须存在，因此部署非高可用集群最少仅需一台机器即可，基础配置不低于2C4G。

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本例为了演示slave节点的添加，会部署一台master+1台slave，其中master和init共用一台机器，节点规划如下：

主机名 节点ip 角色 部署组件
k8s-init 10.0.129.84 init registry, httpd
k8s-slave 10.0.128.240 slave kubectl, kubeadm, kubelet, kube-proxy, flannel
k8s-master 10.0.129.84 master etcd, kube-apiserver, kube-controller-manager, kubectl, kubeadm, kubelet, kube-proxy, flannel

2. 组件版本

组件 版本 说明
CentOS 7.5.1804
Kernel Linux 3.10.0-862.el7.x86_64
etcd 3.2.24 使用容器方式部署，默认数据挂载到本地路径
coredns 1.2.6
kubeadm v1.13.3
kubectl v1.13.3
kubelet v1.13.3
kube-proxy v1.13.3
flannel v0.11.0 使用vxlan作为backend
httpd v2.4.6 部署在init节点，默认使用80端口提供服务
registry v2.3.1 部署在init节点，默认使用60080端口提供服务

安装前准备工作

1. 设置hosts解析

操作节点：所有节点（ k8s-init，k8s-master，k8s-slave）均需执行 - 修改hostname hostname必须只能包含小写字母、数字、",“、”-“，且开头结尾必须是小写字母或数字

   # 在master节点
$ hostnamectl set-hostname k8s-master #设置master节点的hostname

# 在slave节点
$ hostnamectl set-hostname k8s-slave #设置slave节点的hostname
  • 添加hosts解析
   $ cat >>/etc/hosts

2. 调整系统配置

操作节点： 所有的master和slave节点（ k8s-master,k8s-slave）需要执行

本章下述操作均以k8s-master为例，其他节点均是相同的操作（ip和hostname的值换成对应机器的真实值）

  • 设置安全组开放端口 如果节点间无安全组限制（内网机器间可以任意访问），可以忽略，否则，至少保证如下端口可通： k8s-init节点：TCP：7443，60080，60081，UDP协议端口全部打开 k8s-master节点：TCP：6443，2379，2380，UDP协议端口全部打开

  • 设置iptables

   $  iptables -P FORWARD ACCEPT
  • 关闭swap
   $ swapoff -a
# 防止开机自动挂载 swap 分区
$  sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab
  • 关闭selinux和防火墙
   $ sed -ri 's#(SELINUX=).*#\1disabled#' /etc/selinux/config
$ setenforce 0
$ systemctl disable firewalld && systemctl stop firewalld
  • 修改内核参数
   $ cat   /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.ipv4.ip_forward=1
EOF
$ modprobe br_netfilter
$ sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf
  • 加载ipvs模块
   $ cat > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules

3. 拷贝安装包

操作节点： k8s-init节点

   # 安装包拷贝到k8s-init节点的/opt目录
$ scp k8s-installer.tar.gz root@k8s-init:/opt 
# 解压并查看安装包
$ tar -zxf /opt/k8s-installer.tar.gz -C /opt
$ ls -lh /opt/k8s-installer  # 查看安装包，会包含如下4项
total 337M
drwxr-xr-x 3 root root 4.0K Jun 16 21:00 docker-ce
-rw-r--r-- 1 root root  13K Jun 16 14:00 kube-flannel.yml
drwxr-xr-x 3 root root 4.0K Jun 15 15:19 registry
-rw------- 1 root root 337M Jun 16 10:24 registry-image.tar

4. 部署yum仓库

操作节点： k8s-init

  • 配置本地repo文件
   $ cat  /etc/yum.repos.d/local.repo
[local]
name=local
baseurl=file:///opt/k8s-installer/docker-ce
gpgcheck=0
enabled=1
EOF
$ yum clean all && yum makecache
  • 安装并配置httpd服务
   $ yum install -y  httpd --disablerepo=*  --enablerepo=local

httpd默认使用80端口，为避免端口冲突，默认修改为60081端口

   $ sed -i 's/Listen 80/Listen 60081/g' /etc/httpd/conf/httpd.conf

将安装包拷贝到服务目录中，服务目录默认使用 /var/www/html，

   $ cp -r /opt/k8s-installer/docker-ce/ /var/www/html/
$ systemctl enable httpd && systemctl start httpd

5. 安装并配置docker

操作节点： 所有节点（ k8s-init，k8s-master，k8s-slave）均需执行 - 配置yum repo 其中60081端口若有修改，需要替换为httpd实际使用的端口

   $ cat  /etc/yum.repos.d/local-http.repo
[local-http]
name=local-http
baseurl=http://10.0.129.84:60081/docker-ce
gpgcheck=0
enabled=1
EOF
$ yum clean all && yum makecache
  • 配置docker daemon文件 其中60080端口为镜像仓库的端口，如使用其他端口，需在下章节中替换为实际使用的端口
   $ mkdir /etc/docker
$ cat  /etc/docker/daemon.json
{
    "insecure-registries": [
        "10.0.129.84:60080"
    ],
    "storage-driver": "overlay2"
}
EOF
  • 安装并启动docker
   $ yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io  --disablerepo=*  --enablerepo=local-http
$ systemctl enable docker && systemctl start docker

6. 配置镜像仓库

该仓库存储k8s部署所需的 kube-apiserver、 kube-controller-manager、 kube-scheduler、 etcd、 flannel、 coredns等组件的镜像，使用docker run的方式部署，默认暴漏机器的 60080端口提供服务。

操作节点： 只在 k8s-init节点执行 - 加载镜像到本地

   $ docker load -i /opt/k8s-installer/registry-image.tar
$ docker images # 查看加载成功的registry镜像 
REPOSITORY                               TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
index.alauda.cn/alaudaorg/distribution   latest              2aee66f2203d        2 years ago         347MB
  • 启动registry镜像仓库 默认使用 60080作为registry对外的服务端口，如需修改，需将各节点的 /etc/docker/daemon.json中的 insecure-registries中配置的端口一并改掉
   $ docker run -d --restart=always --name pkg-registry -p 60080:5000 -v /opt/k8s-installer/registry/:/var/lib/registry index.alauda.cn/alaudaorg/distribution:latest

部署kubernetes

1. 安装 kubeadm, kubelet 和 kubectl

操作节点： 所有的master和slave节点( k8s-master,k8s-slave) 需要执行

   $ yum install -y  kubeadm kubectl kubelet --disablerepo=*  --enablerepo=local-http

2. 配置kubelet

操作节点： 所有的master和slave节点( k8s-master,k8s-slave) 需要执行 - 设置kubelet开机启动

   $ systemctl enable kubelet
  • 配置kubelet 配置文件 /etc/systemd/system/kubelet.service，注意需要将–pod-infra-container-image地址设置为实际的镜像仓库地址（默认是k8s-init机器ip:60080）
   $ cat  /etc/systemd/system/kubelet.service
[Unit]
Description=kubelet: The Kubernetes Node Agent
Documentation=https://kubernetes.io/docs/

[Service]
Environment="KUBELET_SYSTEM_PODS_ARGS=--pod-manifest-path=/etc/kubernetes/manifests --allow-privileged=true"
Environment="KUBELET_INFRA_CONTAINER_IMAGE=--pod-infra-container-image=10.0.129.84:60080/k8s/pause:3.1"
ExecStart=/usr/bin/kubelet $KUBELET_SYSTEM_PODS_ARGS $KUBELET_INFRA_CONTAINER_IMAGE
Restart=always
StartLimitInterval=0
RestartSec=10

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

3. 配置kubeadm初始化文件

操作节点：只在master节点（ k8s-master）执行 需要修改如下两处: - advertiseAddress：修改为 k8s-master的内网ip地址 - imageRepository：修改为 k8s-init的内网ip地址

   $ cat  /opt/kubeadm.conf
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta1
bootstrapTokens:
- groups:
  - system:bootstrappers:kubeadm:default-node-token
  token: abcdef.0123456789abcdef
  ttl: 24h0m0s
  usages:
  - signing
  - authentication
kind: InitConfiguration
localAPIEndpoint:
  advertiseAddress: 10.0.129.84
  bindPort: 6443
---
apiServer:
  timeoutForControlPlane: 4m0s
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta1
certificatesDir: /etc/kubernetes/pki
clusterName: kubernetes
controlPlaneEndpoint: ""
controllerManager: {}
dns:
  type: CoreDNS
etcd:
  local:
    dataDir: /var/lib/etcd
imageRepository: 10.0.129.84:60080/k8s
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.13.3
networking:
  dnsDomain: cluster.local
  podSubnet: "10.244.0.0/16"
  serviceSubnet: 10.96.0.0/12
scheduler: {}
EOF

4. 提前下载镜像

操作节点：只在master节点（ k8s-master）执行

   # 查看需要使用的镜像列表,若无问题，将得到如下列表
$ kubeadm config images list --config /opt/kubeadm.conf
10.0.129.84:60080/k8s/kube-apiserver:v1.13.3
10.0.129.84:60080/k8s/kube-controller-manager:v1.13.3
10.0.129.84:60080/k8s/kube-scheduler:v1.13.3
10.0.129.84:60080/k8s/kube-proxy:v1.13.3
10.0.129.84:60080/k8s/pause:3.1
10.0.129.84:60080/k8s/etcd:3.2.24
10.0.129.84:60080/k8s/coredns:1.2.6
  # 提前下载镜像到本地
$ kubeadm config images pull --config /opt/kubeadm.conf

5. 初始化master节点

操作节点：只在master节点（ k8s-master）执行

   kubeadm init --config /opt/kubeadm.conf

若初始化成功后，最后会提示如下信息：

   ...
Your Kubernetes master 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

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/

You can now join any number of machines by running the following on each node
as root:

  kubeadm join 10.0.129.84:6443 --token abcdef.0123456789abcdef --discovery-token-ca-cert-hash sha256:6bb7e2646f1f846efddf2525c012505b76831ff9453329d0203d010814783a51

接下来按照上述提示信息操作，配置kubectl客户端的认证

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

此时使用 kubectl get nodes查看节点应该处于notReady状态，因为还未配置网络插件

6. 添加slave节点到集群中

操作节点：所有的slave节点（ k8s-slave）需要执行 在每台slave节点，执行如下命令，该命令是在kubeadm init成功后提示信息中打印出来的，需要替换成实际init后打印出的命令。

   $ kubeadm join 10.0.129.84:6443 --token abcdef.0123456789abcdef --discovery-token-ca-cert-hash sha256:6bb7e2646f1f846efddf2525c012505b76831ff9453329d0203d010814783a51

7. 安装flannel插件

操作节点：只在master节点（ k8s-master）执行 - 拷贝kube-flannel.yml文件 把kube-flannel.yml拷贝到master节点的/opt目录

   $ cp /opt/k8s-installer/kube-flannel.yml /opt

⚠️注意：如果k8s-master和k8s-init节点不是同一台机器，需要把kube-flannel.yml从k8s-init节点远程拷贝到master节点的/opt目录 $ scp root@k8s-init:/opt/k8s-installer/kube-flannel.yml /opt

  • 替换flannel镜像地址 其中10.0.129.84:60080需要替换为实际的镜像仓库地址(k8s-init节点ip:60080)
   $ sed  -i "s#quay.io/coreos#10.0.129.84:60080/k8s#g" /opt/kube-flannel.yml

若配置kubeadm初始化文件章节中，podSubnet使用了非10.244.0.0/16的值，则需要对应的修改kube-flannel.yml文件中如下部分，保持一致即可，否则会造成flannel无法启动。

   125   net-conf.json: |
126     {
127       "Network": "10.244.0.0/16",
128       "Backend": {
129         "Type": "vxlan"
130       }
131     }
  • 创建flannel相关资源
   $ kubectl create -f /opt/kube-flannel.yml

8. 设置master节点是否可调度（可选）

操作节点： k8s-master 默认部署成功后，master节点无法调度业务pod，如需设置master节点也可以参与pod的调度，需执行：

   $ kubectl taint node k8s-master node-role.kubernetes.io/master:NoSchedule-

9. 验证集群

操作节点： 在master节点（ k8s-master）执行

   $ kubectl get nodes  #观察集群节点是否全部Ready
NAME                STATUS   ROLES    AGE   VERSION
k8s-master   Ready    master   22h   v1.13.3
k8s-slave   Ready       22h   v1.13.3

创建测试nginx服务，需要将10.0.129.84替换为实际k8s-init节点的ip地址

   $ kubectl run  test-nginx --image=10.0.129.84:60080/k8s/nginx

查看pod是否创建成功，并访问pod ip测试是否可用

   $ kubectl get po -o wide |grep test-nginx
test-nginx-7d65ddddc9-lcg9z       1/1     Running            0          12s     10.244.1.3   k8s-slave    
$ curl 10.244.1.3 # 验证是否服务可通
...

Welcome to nginx!


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