k8s by kubeadm 国内网络环境搭建指南

本教程简要阐述了使用kubeadm在国内网络环境搭建单主k8s集群的方法。

欢迎各种形式的建议、勘误及贡献。

Happy Hacking!

开始搭建

本教程使用的大部分bash脚本可以在script文件夹中找到。

在使用脚本之前先通读本README.md，避免翻车。

如果遇到问题，可以先查阅常见问题和解决方案。

先决条件

实例

一个或更多运行Ubuntu 16.04+/CentOS 7/Debian 9，2 GB以上内存，2核以上CPU的实例；
实例之间有网络联通；
确保每个实例有唯一的hostname, MAC address以及product_uuid（这个条件一般都能满足）：

# 查询MAC地址
ip link

# 查询 product_uuid
sudo cat /sys/class/dmi/id/product_uuid

hostname

k8s会使用实例的hostname作为节点名称，因此有必要为每个实例取一个描述性较好的名称。

实例的hostname需要满足DNS-1123规范：

字符集：数字、小写字母、.、-
以小写字母开头和结尾

正则表达式为：

[a-z0-9]([-a-z0-9]*[a-z0-9])?(\.[a-z0-9]([-a-z0-9]*[a-z0-9])?)*

修改hostname方式如下（script/01_change_hostname.sh）：

# 将 master.localdomain 换为合适的值
echo "master.localdomain" > /etc/hostname 
echo "127.0.0.1   master.localdomain" >> /etc/hosts
echo "::1   master.localdomain" >> /etc/hosts
# 不重启的情况下使修改生效
sysctl kernel.hostname=master.localdomain

禁用Swap

kubelet要求宿主实例的交换空间（Swap）禁用以正常工作。

# 查看实例的swap设备
# 如果没有输出，说明没有启用swap，可略过余下步骤
cat /proc/swaps

# 关闭swap
swapoff -a

# 清理相应的注册项
nano /etc/fstab

设置安全组

云上实例需要放行安全组中的下列指定TCP入方向（这里假设安全组的出方向TCP/UDP全部放行）：

主节点（Master）
- 6443
- 2379-2380
- 10250-10252
从节点（Worker）
- 10250
- 30000-32767

以上为Kubernetes本身需要开放的端口。

注意，网络插件（CNI，容器网络接口）另有需要开放的端口，本教程使用Flannel（vxlan模式）作为CNI，需要额外放行下列入方向端口：

UDP 8472

安装容器运行时

本教程使用Docker作为容器运行时，请参阅这里进行安装。

安装kubeadm, kubelet 和 kubectl

由于一些原因，官方源无法在国内使用，这里使用国内镜像进行安装：

Ubuntu（script/02_install_kubeadm_ubuntu.sh）

# 使用阿里云镜像
apt-get update && apt-get install -y apt-transport-https
curl https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/doc/apt-key.gpg | apt-key add - 
cat <<EOF >/etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
deb https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/ kubernetes-xenial main
EOF

apt-get update
apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl
apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

# 配置命令自动完成
echo "source <(kubectl completion bash)">> ~/.bashrc
echo "source <(kubeadm completion bash)">> ~/.bashrc

CentOS（script/02_install_kubeadm_centos.sh）

# 使用阿里云镜像
cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64/
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF
setenforce 0
yum install -y kubelet kubeadm kubectl
systemctl enable kubelet && systemctl start kubelet

# 配置命令自动完成
echo "source <(kubectl completion bash)">> ~/.bashrc
echo "source <(kubeadm completion bash)">> ~/.bashrc

启动主节点，启动集群

选定一个实例作为主节点，运行下列命令（script/03_boot_master.sh）：

# Pass bridged IPv4 traffic to iptables’ chains. This is a requirement for some CNI plugins to work
sysctl net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1

# flannel 要求指定该 pod-network-cidr
# 指定 image-repository 以使用国内镜像
kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 --image-repository registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers

# 等待片刻，让系统准备好
echo 'sleep a while for k8s to get ready...'
sleep 15

如果一切无误，kubeadm最后会有形如以下的输出：

kubeadm join 192.168.100.200:6443 --token some_token_here \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:some_hash_here

记录上述输出，供从节点启动使用。

以一般用户运行下列命令，配置主节点所在实例的kubectl（script/04_config_kubectl.sh）：

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

配置CNI

我们使用flannel作为CNI（script/05_deploy_flannel.sh）：

# 部署 flannel 作为 CNI
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/a70459be0084506e4ec919aa1c114638878db11b/Documentation/kube-flannel.yml

（可选）让主节点也可以运行Pod

Kubernetes默认不在主节点上运行Pod，这里可以让调度器不再遵从这个策略。

这会提高资源利用率，代价是会降低主节点的安全性。

# （可选）让主节点上也能运行pod
kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/master-

启动从节点，加入集群

在要作为从节点加入集群的实例上，运行上个步骤kubeadm的输出的加入命令：

kubeadm join 192.168.100.200:6443 --token some_token_here \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:some_hash_here

检查节点状况

$ kubectl get node

NAME                 STATUS   ROLES    AGE     VERSION
master.localdomain   Ready    master   2m   v1.14.0
worker.localdomain   Ready    <none>   2m   v1.14.0

如果列表中几个节点状态都为Ready，那么恭喜，你成功完成了本教程，部署了一个单主节点的k8s集群！

本教程的可执行脚本

可执行脚本在本仓库的script文件夹中，使用前请阅读script/README.md。

下一步？

官方文档是下一个不错的起点，祝你好运！

参考文献/致谢

阿里巴巴开源镜像站
https://kubernetes.io/docs/setup/independent/install-kubeadm/#check-required-ports
https://kubernetes.io/docs/setup/independent/create-cluster-kubeadm/
https://serverfault.com/questions/684771/best-way-to-disable-swap-in-linux
https://github.com/coreos/flannel/blob/master/Documentation/backends.md#recommended-backends
https://blog.csdn.net/aixiaoyang168/article/details/78411511
https://zhuanlan.zhihu.com/p/46341911
https://kubernetes.feisky.xyz/ （很棒的学习资源）

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