冰河教你一次性成功安装K8S集群（基于一主两从模式）
写在前面
研究K8S有一段时间了，最开始学习K8S时，根据网上的教程安装K8S环境总是报错。所以，我就改变了学习策略，先不搞环境搭建了。先通过官网学习了K8S的整体架构，底层原理，又硬啃了一遍K8S源码。别问我为哈这样学，只是我觉得对我个人来说，这样学能让我更好的理解整套云原生体系。这不，这次，我总结了如何一次性成功安装K8S集群的方法。我们今天先来说说如何基于一主两从模式搭建K8S集群。后面，我们再上如何完全无坑搭建K8S高可用集群的方案。
文章和搭建环境所需要的yml文件已收录到：https://github.com/sunshinelyz/technology-binghe 和 https://gitee.com/binghe001/technology-binghe 。如果文件对你有点帮助，别忘记给个Star哦！
集群规划
| IP | 主机名 | 节点 | 操作系统版本 |
|---|---|---|---|
| 192.168.175.101 | binghe101 | Master | CentOS 8.0.1905 |
| 192.168.175.102 | binghe102 | Worker | CentOS 8.0.1905 |
| 192.168.175.103 | binghe103 | Worker | CentOS 8.0.1905 |
基础配置
在三台服务器上的/etc/hosts文件中添加如下配置项。
192.168.175.101 binghe101
192.168.175.102 binghe102
192.168.175.103 binghe103
检查系统环境
分别在三台服务器上检查系统的环境。
1.查看服务器操作系统版本
cat /etc/redhat-release
安装Docker和K8S集群的服务器操作系统版本需要在CentOS 7以上。
2.查看服务器的主机名
hostname
注意：集群中服务器的主机名不能是localhost。
3.查看服务器的CPU核数
lscpu
注意：集群中服务器的CPU核数不能少于2个。
4.查看服务器网络
以binghe101（Master）服务器为例。在服务器上执行 ip route show 命令来查看服务器的默认网卡，如下所示。
[root@binghe101 ~]# ip route show
default via 192.168.175.2 dev ens33 proto static metric 100
172.17.0.0/16 dev docker0 proto kernel scope link src 172.17.0.1 linkdown
192.168.175.0/24 dev ens33 proto kernel scope link src 192.168.175.101 metric 100
在上面的输出信息中有如下一行标注了binghe101服务器所使用的默认网卡。
default via 192.168.175.2 dev ens33 proto static metric 100
可以看到，binghe101服务器使用的默认网卡为ens33。
接下来，使用ip address命令查看服务器的IP地址，如下所示。
[root@binghe101 ~]# ip address
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 ::1/128 scope host
valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
link/ether 00:0c:29:68:06:63 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.175.101/24 brd 192.168.175.255 scope global noprefixroute ens33
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::890f:5a92:4171:2a11/64 scope link noprefixroute
valid_lft forever preferred_lft forever
可以看到，binghe101服务器上的默认网卡的IP地址为192.168.175.101，K8S将使用此 IP 地址与集群内的其他节点通信。集群中所有K8S所使用的IP地址必须可以互通。
Docker安装
分别在三台服务器上安装Docker并配置阿里云镜像加速器。
1.安装Docker
新建auto_install_docker.sh脚本文件
vim auto_install_docker.sh
文件的内容如下所示。
export REGISTRY_MIRROR=https://registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com
dnf install yum*
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
dnf install https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/7/x86_64/stable/Packages/containerd.io-1.2.13-3.1.el7.x86_64.rpm
yum install docker-ce docker-ce-cli -y
systemctl enable docker.service
systemctl start docker.service
docker version
或者指定Docker的版本进行安装，此时auto_install_docker.sh脚本文件的内容如下所示。
export REGISTRY_MIRROR=https://registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com
dnf install yum*
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
yum-config-manager --add-repo http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
yum install -y docker-ce-19.03.8 docker-ce-cli-19.03.8 containerd.io
systemctl enable docker.service
systemctl start docker.service
docker version
使用如下命令赋予auto_install_docker.sh文件可执行权限。
chmod a+x ./auto_install_docker.sh
接下来，直接运行auto_install_docker.sh脚本文件安装Docker即可。
./auto_install_docker.sh
2.配置阿里云镜像加速器
新建脚本文件aliyun_docker_images.sh。
vim aliyun_docker_images.sh
文件内容如下所示。
mkdir -p /etc/docker
tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
"registry-mirrors": ["https://zz3sblpi.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker
为aliyun_docker_images.sh脚本文件赋予可执行权限，如下所示。
chmod a+x ./aliyun_docker_images.sh
执行aliyun_docker_images.sh脚本文件配置阿里云镜像加速器。
./aliyun_docker_images.sh
系统设置
分别在三台服务器上进行系统设置。
1.安装nfs-utils
yum install -y nfs-utils
yum install -y wget
2.关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
3.关闭 SeLinux
setenforce 0
sed -i "s/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g" /etc/selinux/config
4.关闭 swap
swapoff -a
yes | cp /etc/fstab /etc/fstab_bak
cat /etc/fstab_bak |grep -v swap > /etc/fstab
5.修改 /etc/sysctl.conf
新建sys_config.sh脚本文件。
vim sys_config.sh
sys_config.sh脚本文件的内容如下所示，
# 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
# 执行命令以应用
sysctl -p
执行如下命令赋予sys_config.sh文件可执行权限。
chmod a+x ./sys_config.sh
执行sys_config.sh脚本文件。
./sys_config.sh
安装K8S
分别在三台服务器上安装K8S。
1.配置K8S yum源
新建k8s_yum.sh脚本文件。
vim k8s_yum.sh
文件的内容如下所示。
cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg
http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF
赋予k8s_yum.sh脚本文件的可执行权限。
chmod a+x ./k8s_yum.sh
执行k8s_yum.sh文件。
./k8s_yum.sh
2.卸载旧版本的K8S
yum remove -y kubelet kubeadm kubectl
3.安装kubelet、kubeadm、kubectl
yum install -y kubelet-1.18.2 kubeadm-1.18.2 kubectl-1.18.2
4.修改docker Cgroup Driver为systemd
sed -i "s#^ExecStart=/usr/bin/dockerd.*#ExecStart=/usr/bin/dockerd -H fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock --exec-opt native.cgroupdriver=systemd#g" /usr/lib/systemd/system/docker.service
5.重启 docker，并启动 kubelet
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker
systemctl enable kubelet && systemctl start kubelet
综合安装脚本
综上，上述安装Docker、进行系统设置，安装K8S的操作可以统一成auto_install_docker_k8s.sh脚本。脚本的内容如下所示。
#安装Docker 19.03.8
export REGISTRY_MIRROR=https://registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com
dnf install yum*
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
yum-config-manager --add-repo http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
yum install -y docker-ce-19.03.8 docker-ce-cli-19.03.8 containerd.io
systemctl enable docker.service
systemctl start docker.service
docker version
#配置阿里云镜像加速器
mkdir -p /etc/docker
tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
"registry-mirrors": ["https://zz3sblpi.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker
#安装nfs-utils
yum install -y nfs-utils
yum install -y wget
#关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
#关闭SeLinux
setenforce 0
sed -i "s/SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/g" /etc/selinux/config
# 关闭 swap
swapoff -a
yes | cp /etc/fstab /etc/fstab_bak
cat /etc/fstab_bak |grep -v swap > /etc/fstab
#修改 /etc/sysctl.conf
# 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
# 执行命令以应用
sysctl -p
# 配置K8S的yum源
cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg
http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF
# 卸载旧版本K8S
yum remove -y kubelet kubeadm kubectl
# 安装kubelet、kubeadm、kubectl，这里我安装的是1.18.2版本，你也可以安装1.17.2版本
yum install -y kubelet-1.18.2 kubeadm-1.18.2 kubectl-1.18.2
# 修改docker Cgroup Driver为systemd
# # 将/usr/lib/systemd/system/docker.service文件中的这一行 ExecStart=/usr/bin/dockerd -H fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock
# # 修改为 ExecStart=/usr/bin/dockerd -H fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock --exec-opt native.cgroupdriver=systemd
# 如果不修改，在添加 worker 节点时可能会碰到如下错误
# [WARNING IsDockerSystemdCheck]: detected "cgroupfs" as the Docker cgroup driver. The recommended driver is "systemd".
# Please follow the guide at https://kubernetes.io/docs/setup/cri/
sed -i "s#^ExecStart=/usr/bin/dockerd.*#ExecStart=/usr/bin/dockerd -H fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock --exec-opt native.cgroupdriver=systemd#g" /usr/lib/systemd/system/docker.service
# 设置 docker 镜像，提高 docker 镜像下载速度和稳定性
# 如果您访问 https://hub.docker.io 速度非常稳定，亦可以跳过这个步骤
# curl -sSL https://kuboard.cn/install-script/set_mirror.sh | sh -s ${REGISTRY_MIRROR}
# 重启 docker，并启动 kubelet
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker
systemctl enable kubelet && systemctl start kubelet
docker version
注意：我安装的K8S版本是1.18.2，大家在安装K8S时，也可以选择其他版本进行安装
赋予auto_install_docker_k8s.sh脚本文件可执行权限。
chmod a+x ./auto_install_docker_k8s.sh
执行auto_install_docker_k8s.sh脚本文件。
./auto_install_docker_k8s.sh
注意：需要在每台服务器上执行auto_install_docker_k8s.sh脚本文件。
初始化Master节点
只在binghe101服务器上执行的操作。
1.初始化Master节点的网络环境
# 只在 master 节点执行
# export 命令只在当前 shell 会话中有效，开启新的 shell 窗口后，如果要继续安装过程，请重新执行此处的 export 命令
export MASTER_IP=192.168.175.101
# 替换 k8s.master 为 您想要的 dnsName
export APISERVER_NAME=k8s.master
# Kubernetes 容器组所在的网段，该网段安装完成后，由 kubernetes 创建，事先并不存在于您的物理网络中
export POD_SUBNET=172.18.0.1/16
echo "${MASTER_IP} ${APISERVER_NAME}" >> /etc/hosts
2.初始化Master节点
在binghe101服务器上创建init_master.sh脚本文件，文件内容如下所示。
#!/bin/bash
# 脚本出错时终止执行
set -e
if [ ${#POD_SUBNET} -eq 0 ] || [ ${#APISERVER_NAME} -eq 0 ]; then
echo -e "\033[31;1m请确保您已经设置了环境变量 POD_SUBNET 和 APISERVER_NAME \033[0m"
echo 当前POD_SUBNET=$POD_SUBNET
echo 当前APISERVER_NAME=$APISERVER_NAME
exit 1
fi
# 查看完整配置选项 https://godoc.org/k8s.io/kubernetes/cmd/kubeadm/app/apis/kubeadm/v1beta2
rm -f ./kubeadm-config.yaml
cat <<EOF > ./kubeadm-config.yaml
apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2
kind: ClusterConfiguration
kubernetesVersion: v1.18.2
imageRepository: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers
controlPlaneEndpoint: "${APISERVER_NAME}:6443"
networking:
serviceSubnet: "10.96.0.0/16"
podSubnet: "${POD_SUBNET}"
dnsDomain: "cluster.local"
EOF
# kubeadm init
# 根据您服务器网速的情况，您需要等候 3 - 10 分钟
kubeadm init --config=kubeadm-config.yaml --upload-certs
# 配置 kubectl
rm -rf /root/.kube/
mkdir /root/.kube/
cp -i /etc/kubernetes/admin.conf /root/.kube/config
# 安装 calico 网络插件
# 参考文档 https://docs.projectcalico.org/v3.13/getting-started/kubernetes/self-managed-onprem/onpremises
echo "安装calico-3.13.1"
rm -f calico-3.13.1.yaml
wget https://kuboard.cn/install-script/calico/calico-3.13.1.yaml
kubectl apply -f calico-3.13.1.yaml
赋予init_master.sh脚本文件可执行权限。
chmod a+x ./init_master.sh
执行init_master.sh脚本文件。
./init_master.sh
3.查看Master节点的初始化结果
（1）确保所有容器组处于Running状态
# 执行如下命令，等待 3-10 分钟，直到所有的容器组处于 Running 状态
watch kubectl get pod -n kube-system -o wide
如下所示。
[root@binghe101 ~]# watch kubectl get pod -n kube-system -o wide
Every 2.0s: kubectl get pod -n kube-system -o wide binghe101: Sat May 2 23:40:33 2020
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATES
calico-kube-controllers-5b8b769fcd-l2tmm 1/1 Running 0 3m59s 172.18.203.67 binghe101 <none> <none>
calico-node-8krsl 1/1 Running 0 3m59s 192.168.175.101 binghe101 <none> <none>
coredns-546565776c-rd2zr 1/1 Running 0 3m59s 172.18.203.66 binghe101 <none> <none>
coredns-546565776c-x8r7l 1/1 Running 0 3m59s 172.18.203.65 binghe101 <none> <none>
etcd-binghe101 1/1 Running 0 4m14s 192.168.175.101 binghe101 <none> <none>
kube-apiserver-binghe101 1/1 Running 0 4m14s 192.168.175.101 binghe101 <none> <none>
kube-controller-manager-binghe101 1/1 Running 0 4m14s 192.168.175.101 binghe101 <none> <none>
kube-proxy-qnffb 1/1 Running 0 3m59s 192.168.175.101 binghe101 <none> <none>
kube-scheduler-binghe101 1/1 Running 0 4m14s 192.168.175.101 binghe101 <none> <none>
（2） 查看 Master 节点初始化结果
kubectl get nodes -o wide
如下所示。
[root@binghe101 ~]# kubectl get nodes -o wide
NAME STATUS ROLES AGE VERSION INTERNAL-IP EXTERNAL-IP OS-IMAGE KERNEL-VERSION CONTAINER-RUNTIME
binghe101 Ready master 5m43s v1.18.2 192.168.175.101 <none> CentOS Linux 8 (Core) 4.18.0-80.el8.x86_64 docker://19.3.8
初始化Worker节点
1.获取join命令参数
在Master节点上执行如下命令获取join命令参数。
kubeadm token create --print-join-command
具体执行如下所示。
[root@binghe101 ~]# kubeadm token create --print-join-command
W0502 23:44:55.218947 59318 configset.go:202] WARNING: kubeadm cannot validate component configs for API groups [kubelet.config.k8s.io kubeproxy.config.k8s.io]
kubeadm join k8s.master:6443 --token s0hoh1.2cwyf1fyyjl2h04a --discovery-token-ca-cert-hash sha256:6d78e360dc64d84762611ac6beec8ac0f0fe9f72a5c2cca008df949e07827c19
其中，有如下一行输出。
kubeadm join k8s.master:6443 --token s0hoh1.2cwyf1fyyjl2h04a --discovery-token-ca-cert-hash sha256:6d78e360dc64d84762611ac6beec8ac0f0fe9f72a5c2cca008df949e07827c19
这行代码就是获取到的join命令。
注意：join命令中的token的有效时间为 2 个小时，2小时内，可以使用此 token 初始化任意数量的 worker 节点。
2.初始化Worker节点
针对所有的 worker 节点执行，在这里，就是在binghe102服务器和binghe103服务器上执行。
创建init_worker.sh脚本文件，文件内容如下所示。
# 只在 worker 节点执行
# 192.168.175.101 为 master 节点的内网 IP
export MASTER_IP=192.168.175.101
# 替换 k8s.master 为初始化 master 节点时所使用的 APISERVER_NAME
export APISERVER_NAME=k8s.master
echo "${MASTER_IP} ${APISERVER_NAME}" >> /etc/hosts
# 替换为 master 节点上 kubeadm token create 命令输出的join
kubeadm join k8s.master:6443 --token s0hoh1.2cwyf1fyyjl2h04a --discovery-token-ca-cert-hash sha256:6d78e360dc64d84762611ac6beec8ac0f0fe9f72a5c2cca008df949e07827c19
其中，kubeadm join...就是master 节点上 kubeadm token create 命令输出的join。
赋予init_worker.sh脚本文件文件可执行权限，并执行init_worker.sh脚本文件。
chmod a+x ./init_worker.sh
./init_worker.sh
3.查看初始化结果
在Master节点执行如下命令查看初始化结果。
kubectl get nodes -o wide
如下所示。
[root@binghe101 ~]# kubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
binghe101 Ready master 20m v1.18.2
binghe102 Ready <none> 2m46s v1.18.2
binghe103 Ready <none> 2m46s v1.18.2
注意：kubectl get nodes命令后面加上-o wide参数可以输出更多的信息。
重启K8S集群引起的问题
1.Worker节点故障不能启动
Master 节点的 IP 地址发生变化，导致 worker 节点不能启动。需要重新安装K8S集群，并确保所有节点都有固定的内网 IP 地址。
2.Pod崩溃或不能正常访问
重启服务器后使用如下命令查看Pod的运行状态。
kubectl get pods --all-namespaces
发现很多 Pod 不在 Running 状态，此时，需要使用如下命令删除运行不正常的Pod。
kubectl delete pod <pod-name> -n <pod-namespece>
注意：如果Pod 是使用 Deployment、StatefulSet 等控制器创建的，K8S 将创建新的 Pod 作为替代，重新启动的 Pod 通常能够正常工作。
重磅福利
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另外，我开源的各个PDF，后续我都会持续更新和维护，感谢大家长期以来对冰河的支持！！
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