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二进制安装部署kubernetes集群---超详细教程

2018-12-03 09:25:24来源：博客园阅读 ()

前言：本篇博客是博主踩过无数坑，反复查阅资料，一步步搭建完成后整理的个人心得，分享给大家~~~

本文所需的安装包，都上传在我的网盘中，需要的可以打赏博主一杯咖啡钱，然后私密博主，博主会很快答复呦~

00.组件版本和配置策略

00-01.组件版本

Kubernetes 1.10.4
Docker 18.03.1-ce
Etcd 3.3.7
Flanneld 0.10.0
插件：
- Coredns
- Dashboard
- Heapster (influxdb、grafana)
- Metrics-Server
- EFK (elasticsearch、fluentd、kibana)
镜像仓库：
- docker registry
- harbor

00-02.主要配置策略

kube-apiserver：

使用 keepalived 和 haproxy 实现 3 节点高可用；
关闭非安全端口 8080 和匿名访问；
在安全端口 6443 接收 https 请求；
严格的认证和授权策略 (x509、token、RBAC)；
开启 bootstrap token 认证，支持 kubelet TLS bootstrapping；
使用 https 访问 kubelet、etcd，加密通信；

kube-controller-manager：

3 节点高可用；
关闭非安全端口，在安全端口 10252 接收 https 请求；
使用 kubeconfig 访问 apiserver 的安全端口；
自动 approve kubelet 证书签名请求 (CSR)，证书过期后自动轮转；
各 controller 使用自己的 ServiceAccount 访问 apiserver；

kube-scheduler：

3 节点高可用；
使用 kubeconfig 访问 apiserver 的安全端口；

kubelet：

使用 kubeadm 动态创建 bootstrap token，而不是在 apiserver 中静态配置；
使用 TLS bootstrap 机制自动生成 client 和 server 证书，过期后自动轮转；
在 KubeletConfiguration 类型的 JSON 文件配置主要参数；
关闭只读端口，在安全端口 10250 接收 https 请求，对请求进行认证和授权，拒绝匿名访问和非授权访问；
使用 kubeconfig 访问 apiserver 的安全端口；

kube-proxy：

使用 kubeconfig 访问 apiserver 的安全端口；
在 KubeProxyConfiguration 类型的 JSON 文件配置主要参数；
使用 ipvs 代理模式；

集群插件：

DNS：使用功能、性能更好的 coredns；
Dashboard：支持登录认证；
Metric：heapster、metrics-server，使用 https 访问 kubelet 安全端口；
Log：Elasticsearch、Fluend、Kibana；
Registry 镜像库：docker-registry、harbor；

01.系统初始化

01-01.集群机器

kube-master：192.168.10.108
kube-node1：192.168.10.109
kube-node2：192.168.10.110

本文档中的 etcd 集群、master 节点、worker 节点均使用这三台机器。

在每个服务器上都要执行以下全部操作,如果没有特殊指明，本文档的所有操作均在kube-master 节点上执行

01-02.主机名

1、设置永久主机名称，然后重新登录

$ sudo hostnamectl set-hostname kube-master

$ sudo hostnamectl set-hostname kube-node1

$ sudo hostnamectl set-hostname kube-node2

2、修改 /etc/hostname 文件，添加主机名和 IP 的对应关系：

$ vim /etc/hosts

192.168.10.108 kube-master

192.168.10.109 kube-node1

192.168.10.110 kube-node2

01-03.添加 k8s 和 docker 账户

1、在每台机器上添加 k8s 账户

$ sudo useradd -m k8s

$ sudo sh -c 'echo along |passwd k8s --stdin' #为k8s 账户设置密码

2、修改visudo权限

$ sudo visudo #去掉%wheel ALL=(ALL) NOPASSWD: ALL这行的注释

$ sudo grep '%wheel.*NOPASSWD: ALL' /etc/sudoers

%wheel ALL=(ALL) NOPASSWD: ALL

3、将k8s用户归到wheel组

$ gpasswd -a k8s wheel

Adding user k8s to group wheel

$ id k8s

uid=1000(k8s) gid=1000(k8s) groups=1000(k8s),10(wheel)

4、在每台机器上添加 docker 账户，将 k8s 账户添加到 docker 组中，同时配置 dockerd 参数（注：安装完docker才有）：

$ sudo useradd -m docker

$ sudo gpasswd -a k8s docker

$ sudo mkdir -p /opt/docker/

$ vim /opt/docker/daemon.json #可以后续部署docker时在操作

{

　　"registry-mirrors": ["https://hub-mirror.c.163.com", "https://docker.mirrors.ustc.edu.cn"],

　　"max-concurrent-downloads": 20

}

01-04.无密码 ssh 登录其它节点

1、生成秘钥对

[root@kube-master ~]# ssh-keygen #连续回车即可

2、将自己的公钥发给其他服务器

[root@kube-master ~]# ssh-copy-id root@kube-master

[root@kube-master ~]# ssh-copy-id root@kube-node1

[root@kube-master ~]# ssh-copy-id root@kube-node2

[root@kube-master ~]# ssh-copy-id k8s@kube-master

[root@kube-master ~]# ssh-copy-id k8s@kube-node1

[root@kube-master ~]# ssh-copy-id k8s@kube-node2

01-05.将可执行文件路径 /opt/k8s/bin 添加到 PATH 变量

在每台机器上添加环境变量：

$ sudo sh -c "echo 'PATH=/opt/k8s/bin:$PATH:$HOME/bin:$JAVA_HOME/bin' >> /etc/profile.d/k8s.sh"

$ source /etc/profile.d/k8s.sh

01-06.安装依赖包

在每台机器上安装依赖包：

CentOS:

$ sudo yum install -y epel-release

$ sudo yum install -y conntrack ipvsadm ipset jq sysstat curl iptables libseccomp

Ubuntu:

$ sudo apt-get install -y conntrack ipvsadm ipset jq sysstat curl iptables libseccomp

注：ipvs 依赖 ipset；

01-07.关闭防火墙

在每台机器上关闭防火墙：

① 关闭服务，并设为开机不自启

$ sudo systemctl stop firewalld

$ sudo systemctl disable firewalld

② 清空防火墙规则

$ sudo iptables -F && sudo iptables -X && sudo iptables -F -t nat && sudo iptables -X -t nat

$ sudo iptables -P FORWARD ACCEPT

01-08.关闭 swap 分区

1、如果开启了 swap 分区，kubelet 会启动失败(可以通过将参数 --fail-swap-on 设置为false 来忽略 swap on)，故需要在每台机器上关闭 swap 分区：

$ sudo swapoff -a

2、为了防止开机自动挂载 swap 分区，可以注释 /etc/fstab 中相应的条目：

$ sudo sed -i '/ swap / s/^$.*$$/#\1/g' /etc/fstab

01-09.关闭 SELinux

1、关闭 SELinux，否则后续 K8S 挂载目录时可能报错 Permission denied ：

$ sudo setenforce 0

2、修改配置文件，永久生效；

$ grep SELINUX /etc/selinux/config

SELINUX=disabled

01-10.关闭 dnsmasq (可选)

linux 系统开启了 dnsmasq 后(如 GUI 环境)，将系统 DNS Server 设置为 127.0.0.1，这会导致 docker 容器无法解析域名，需要关闭它：

$ sudo service dnsmasq stop

$ sudo systemctl disable dnsmasq

01-11.加载内核模块

$ sudo modprobe br_netfilter

$ sudo modprobe ip_vs

01-12.设置系统参数

$ cat > kubernetes.conf <<EOF

net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1
net.ipv4.ip_forward=1
net.ipv4.tcp_tw_recycle=0
vm.swappiness=0
vm.overcommit_memory=1
vm.panic_on_oom=0
fs.inotify.max_user_watches=89100
fs.file-max=52706963
fs.nr_open=52706963
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
net.netfilter.nf_conntrack_max=2310720

EOF

$ sudo cp kubernetes.conf /etc/sysctl.d/kubernetes.conf

$ sudo sysctl -p /etc/sysctl.d/kubernetes.conf

$ sudo mount -t cgroup -o cpu,cpuacct none /sys/fs/cgroup/cpu,cpuacct

注：

tcp_tw_recycle 和 Kubernetes 的 NAT 冲突，必须关闭，否则会导致服务不通；
关闭不使用的 IPV6 协议栈，防止触发 docker BUG；

01-13.设置系统时区

1、调整系统 TimeZone

$ sudo timedatectl set-timezone Asia/Shanghai

2、将当前的 UTC 时间写入硬件时钟

$ sudo timedatectl set-local-rtc 0

3、重启依赖于系统时间的服务

$ sudo systemctl restart rsyslog

$ sudo systemctl restart crond

01-14.更新系统时间

$ yum -y install ntpdate

$ sudo ntpdate cn.pool.ntp.org

01-15.创建目录

在每台机器上创建目录：

$ sudo mkdir -p /opt/k8s/bin

$ sudo mkdir -p /opt/k8s/cert

$ sudo mkdir -p /opt/etcd/cert

$ sudo mkdir -p /opt/lib/etcd

$ sudo mkdir -p /opt/k8s/script

$ chown -R k8s /opt/*

01-16.检查系统内核和模块是否适合运行 docker (仅适用于linux 系统)

$ curl https://raw.githubusercontent.com/docker/docker/master/contrib/check-config.sh > check-config.sh

$ chmod +x check-config.sh

$ bash ./check-config.sh

02.创建 CA 证书和秘钥

为确保安全， kubernetes 系统各组件需要使用 x509 证书对通信进行加密和认证。
CA (Certificate Authority) 是自签名的根证书，用来签名后续创建的其它证书。

本文档使用 CloudFlare 的 PKI 工具集 cfssl 创建所有证书。

02-01.安装 cfssl 工具集

mkdir -p /opt/k8s/cert && sudo chown -R k8s /opt/k8s && cd /opt/k8s

wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64

mv cfssl_linux-amd64 /opt/k8s/bin/cfssl

wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64

mv cfssljson_linux-amd64 /opt/k8s/bin/cfssljson

wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64

mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /opt/k8s/bin/cfssl-certinfo

chmod +x /opt/k8s/bin/*

02-02.创建根证书 (CA)

CA 证书是集群所有节点共享的，只需要创建一个 CA 证书，后续创建的所有证书都由它签名。

02-02-01 创建配置文件

CA 配置文件用于配置根证书的使用场景 (profile) 和具体参数 (usage，过期时间、服务端认证、客户端认证、加密等)，后续在签名其它证书时需要指定特定场景。

[root@kube-master ~]# cd /opt/k8s/cert

[root@kube-master cert]# vim ca-config.json

{
    "signing": {
        "default": {
            "expiry": "87600h"
        },
        "profiles": {
            "kubernetes": {
                "usages": [
                    "signing",
                    "key encipherment",
                    "server auth",
                    "client auth"
                ],
                "expiry": "87600h"
            }
        }
    }
}

注：

① signing ：表示该证书可用于签名其它证书，生成的 ca.pem 证书中CA=TRUE ；

② server auth ：表示 client 可以用该该证书对 server 提供的证书进行验证；

③ client auth ：表示 server 可以用该该证书对 client 提供的证书进行验证；

02-02-02 创建证书签名请求文件

[root@kube-master cert]# vim ca-csr.json

{
    "CN": "kubernetes",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "ST": "BeiJing",
            "L": "BeiJing",
            "O": "k8s",
            "OU": "4Paradigm"
        }
    ]
}

注：

① CN： Common Name ，kube-apiserver 从证书中提取该字段作为请求的用户名(User Name)，浏览器使用该字段验证网站是否合法；

② O： Organization ，kube-apiserver 从证书中提取该字段作为请求用户所属的组(Group)；

③ kube-apiserver 将提取的 User、Group 作为 RBAC 授权的用户标识；

02-02-03 生成 CA 证书和私钥

[root@kube-master cert]# cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca

[root@kube-master cert]# ls

ca-config.json ca.csr ca-csr.json ca-key.pem ca.pem

02-02-04 分发证书文件

将生成的 CA 证书、秘钥文件、配置文件拷贝到所有节点的/opt/k8s/cert 目录下：

[root@kube-master ~]# vim /opt/k8s/script/scp_k8scert.sh

NODE_IPS=("192.168.10.108" "192.168.10.109" "192.168.10.110")
for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "mkdir -p /opt/k8s/cert && chown -R k8s /opt/k8s"
    scp /opt/k8s/cert/ca*.pem /opt/k8s/cert/ca-config.json k8s@${node_ip}:/opt/k8s/cert
done

[root@kube-master ~]# chmod +x /opt/k8s/script/scp_k8scert.sh && /opt/k8s/script/scp_k8scert.sh

03.部署 kubectl 命令行工具

　　kubectl 是 kubernetes 集群的命令行管理工具，本文档介绍安装和配置它的步骤。

　　kubectl 默认从 ~/.kube/config 文件读取 kube-apiserver 地址、证书、用户名等信息，如果没有配置，执行 kubectl 命令时可能会出错：

$ kubectl get pods

The connection to the server localhost:8080 was refused - did you specify the right host or port?

本文档只需要部署一次，生成的 kubeconfig 文件与机器无关。

03-01.下载kubectl 二进制文件

下载和解压

kubectl二进制文件需要科学上网下载，我已经下载到我的网盘，有需要的小伙伴联系我~

[root@kube-master ~]# wget https://dl.k8s.io/v1.10.4/kubernetes-client-linux-amd64.tar.gz

[root@kube-master ~]# tar -xzvf kubernetes-client-linux-amd64.tar.gz

03-02.创建 admin 证书和私钥

kubectl 与 apiserver https 安全端口通信，apiserver 对提供的证书进行认证和授权。
kubectl 作为集群的管理工具，需要被授予最高权限。这里创建具有最高权限的admin 证书。

03-02-01 创建证书签名请求

[root@kube-master ~]# cd /opt/k8s/cert/

cat > admin-csr.json <<EOF

{
    "CN": "admin",
    "hosts": [],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "ST": "BeiJing",
            "L": "BeiJing",
            "O": "system:masters",
            "OU": "4Paradigm"
        }
    ]
}

注：

① O 为 system:masters ，kube-apiserver 收到该证书后将请求的 Group 设置为system:masters；

② 预定义的 ClusterRoleBinding cluster-admin 将 Group system:masters 与Role cluster-admin 绑定，该 Role 授予所有 API的权限；

③ 该证书只会被 kubectl 当做 client 证书使用，所以 hosts 字段为空；

03-02-02 生成证书和私钥

[root@kube-master cert]# cfssl gencert -ca=/opt/k8s/cert/ca.pem \

-ca-key=/opt/k8s/cert/ca-key.pem \

-config=/opt/k8s/cert/ca-config.json \

-profile=kubernetes admin-csr.json | cfssljson_linux-amd64 -bare admin

[root@kube-master cert]# ls admin*

admin.csr admin-csr.json admin-key.pem admin.pem

03-03.创建和分发 kubeconfig 文件

03-03-01 创建kubeconfig文件

kubeconfig 为 kubectl 的配置文件，包含访问 apiserver 的所有信息，如 apiserver 地址、CA 证书和自身使用的证书；

① 设置集群参数，（--server=${KUBE_APISERVER} ，指定IP和端口；我使用的是haproxy的VIP和端口；如果没有haproxy代理，就用实际服务的IP和端口；如：https://192.168.10.108:6443）

[root@kube-master ~]# kubectl config set-cluster kubernetes \

--certificate-authority=/opt/k8s/cert/ca.pem \

--embed-certs=true \

--server=https://192.168.10.10:8443 \

--kubeconfig=/root/.kube/kubectl.kubeconfig

② 设置客户端认证参数

[root@kube-master ~]# kubectl config set-credentials kube-admin \

--client-certificate=/opt/k8s/cert/admin.pem \

--client-key=/opt/k8s/cert/admin-key.pem \

--embed-certs=true \

--kubeconfig=/root/.kube/kubectl.kubeconfig

③ 设置上下文参数

[root@kube-master ~]# kubectl config set-context kube-admin@kubernetes \

--cluster=kubernetes \

--user=kube-admin \

--kubeconfig=/root/.kube/kubectl.kubeconfig

④ 设置默认上下文

[root@kube-master ~]# kubectl config use-context kube-admin@kubernetes --kubeconfig=/root/.kube/kubectl.kubeconfig

注：在后续kubernetes认证，文章中会详细讲解

--certificate-authority ：验证 kube-apiserver 证书的根证书；
--client-certificate 、 --client-key ：刚生成的 admin 证书和私钥，连接 kube-apiserver 时使用；
--embed-certs=true ：将 ca.pem 和 admin.pem 证书内容嵌入到生成的kubectl.kubeconfig 文件中(不加时，写入的是证书文件路径)；

[root@kube-master ~]# chmod +x /opt/k8s/script/kubectl_environment.sh && /opt/k8s/script/kubectl_environment.sh

03-03-01 验证kubeconfig文件

[root@kube-master ~]# ls /root/.kube/kubectl.kubeconfig

/root/.kube/kubectl.kubeconfig

[root@kube-master ~]# kubectl config view --kubeconfig=/root/.kube/kubectl.kubeconfig

apiVersion: v1
clusters:
- cluster:
    certificate-authority-data: REDACTED
    server: https://192.168.10.10:8443
  name: kubernetes
contexts:
- context:
    cluster: kubernetes
    user: kube-admin
  name: kube-admin@kubernetes
current-context: kube-admin@kubernetes
kind: Config
preferences: {}
users:
- name: kube-admin
  user:
    client-certificate-data: REDACTED
    client-key-data: REDACTED

03-03-03 分发 kubeclt 和kubeconfig 文件，分发到所有使用kubectl 命令的节点

[root@kube-master ~]# vim /opt/k8s/script/scp_kubectl.sh

NODE_IPS=("192.168.10.108" "192.168.10.109" "192.168.10.110")

NODE_IPS=("192.168.10.108" "192.168.10.109" "192.168.10.110")
for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp /root/kubernetes/client/bin/kubectl k8s@${node_ip}:/opt/k8s/bin/
    ssh k8s@${node_ip} "chmod +x /opt/k8s/bin/*"
    ssh k8s@${node_ip} "mkdir -p ~/.kube"
    scp ~/.kube/config k8s@${node_ip}:~/.kube/config
    ssh root@${node_ip} "mkdir -p ~/.kube"
    scp ~/.kube/config root@${node_ip}:~/.kube/config
done

[root@kube-master ~]# chmod +x /opt/k8s/script/scp_kubectl.sh && /opt/k8s/script/scp_kubectl.sh

04.部署 etcd 集群

　　etcd 是基于 Raft 的分布式 key-value 存储系统，由 CoreOS 开发，常用于服务发现、共享配置以及并发控制（如 leader 选举、分布式锁等）。kubernetes 使用 etcd 存储所有运行数据。

本文档介绍部署一个三节点高可用 etcd 集群的步骤：

① 下载和分发 etcd 二进制文件

② 创建 etcd 集群各节点的 x509 证书，用于加密客户端(如 etcdctl) 与 etcd 集群、etcd 集群之间的数据流；

③ 创建 etcd 的 systemd unit 文件，配置服务参数；

④ 检查集群工作状态；

04-01.下载etcd 二进制文件

到 https://github.com/coreos/etcd/releases 页面下载最新版本的发布包：

[root@kube-master ~]# https://github.com/coreos/etcd/releases/download/v3.3.7/etcd-v3.3.7-linux-amd64.tar.gz

[root@kube-master ~]# tar -xvf etcd-v3.3.7-linux-amd64.tar.gz

04-02.创建 etcd 证书和私钥

04-02-01 创建证书签名请求

[root@kube-master ~]# cd /opt/etcd/cert

[root@kube-master cert]# cat > etcd-csr.json <<EOF

{
    "CN": "etcd",
    "hosts": [
        "127.0.0.1",
        "192.168.10.108",
        "192.168.10.109",
        "192.168.10.110"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "ST": "BeiJing",
            "L": "BeiJing",
            "O": "k8s",
            "OU": "4Paradigm"
        }
    ]
}

EOF

注：hosts 字段指定授权使用该证书的 etcd 节点 IP 或域名列表，这里将 etcd 集群的三个节点 IP 都列在其中；

04-02-02 生成证书和私钥

[root@kube-master cert]# cfssl gencert -ca=/opt/k8s/cert/ca.pem \

-ca-key=/opt/k8s/cert/ca-key.pem \

-config=/opt/k8s/cert/ca-config.json \

-profile=kubernetes etcd-csr.json | cfssljson_linux-amd64 -bare etcd

[root@kube-master cert]# ls etcd*

etcd.csr etcd-csr.json etcd-key.pem etcd.pem

04-02-03 分发生成的证书和私钥到各 etcd 节点

[root@kube-master ~]# vim /opt/k8s/script/scp_etcd.sh

NODE_IPS=("192.168.10.108" "192.168.10.109" "192.168.10.110")

for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
        echo ">>> ${node_ip}"
        scp /root/etcd-v3.3.7-linux-amd64/etcd* k8s@${node_ip}:/opt/k8s/bin
        ssh k8s@${node_ip} "chmod +x /opt/k8s/bin/*"
        ssh root@${node_ip} "mkdir -p /opt/etcd/cert && chown -R k8s /opt/etcd/cert"
        scp /opt/etcd/cert/etcd*.pem k8s@${node_ip}:/opt/etcd/cert/
done

04-03.创建etcd 的systemd unit 模板及etcd 配置文件

04-03-01 创建etcd 的systemd unit 模板

[root@kube-master ~]# cat > /opt/etcd/etcd.service.template <<EOF

[Unit]
Description=Etcd Server
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target
Documentation=https://github.com/coreos
[Service]
User=k8s
Type=notify
WorkingDirectory=/opt/lib/etcd/
ExecStart=/opt/k8s/bin/etcd \
    --data-dir=/opt/lib/etcd \
    --name ##NODE_NAME## \
    --cert-file=/opt/etcd/cert/etcd.pem \
    --key-file=/opt/etcd/cert/etcd-key.pem \
    --trusted-ca-file=/opt/k8s/cert/ca.pem \
    --peer-cert-file=/opt/etcd/cert/etcd.pem \
    --peer-key-file=/opt/etcd/cert/etcd-key.pem \
    --peer-trusted-ca-file=/opt/k8s/cert/ca.pem \
    --peer-client-cert-auth \
    --client-cert-auth \
    --listen-peer-urls=https://##NODE_IP##:2380 \
    --initial-advertise-peer-urls=https://##NODE_IP##:2380 \
    --listen-client-urls=https://##NODE_IP##:2379,http://127.0.0.1:2379\
    --advertise-client-urls=https://##NODE_IP##:2379 \
    --initial-cluster-token=etcd-cluster-0 \
    --initial-cluster=etcd0=https://192.168.10.108:2380,etcd1=https://192.168.10.109:2380,etcd2=https://192.168.10.110:2380 \
    --initial-cluster-state=new
Restart=on-failure
RestartSec=5
LimitNOFILE=65536
[Install]
WantedBy=multi-user.target

EOF

注：

User ：指定以 k8s 账户运行；
WorkingDirectory 、 --data-dir ：指定工作目录和数据目录为/opt/lib/etcd ，需在启动服务前创建这个目录；
--name ：指定节点名称，当 --initial-cluster-state 值为 new 时， --name 的参数值必须位于 --initial-cluster 列表中；
--cert-file 、 --key-file ：etcd server 与 client 通信时使用的证书和私钥；
--trusted-ca-file ：签名 client 证书的 CA 证书，用于验证 client 证书；
--peer-cert-file 、 --peer-key-file ：etcd 与 peer 通信使用的证书和私钥；
--peer-trusted-ca-file ：签名 peer 证书的 CA 证书，用于验证 peer 证书；

04-04.为各节点创建和分发 etcd systemd unit 文件

[root@kube-master ~]# cd /opt/k8s/script

[root@kube-master script]# vim etcd_service.sh

NODE_NAMES=("etcd0" "etcd1" "etcd2")
NODE_IPS=("192.168.10.108" "192.168.10.109" "192.168.10.110")
#替换模板文件中的变量，为各节点创建 systemd unit 文件
for (( i=0; i < 3; i++ ));do
        sed -e "s/##NODE_NAME##/${NODE_NAMES[i]}/g" -e "s/##NODE_IP##/${NODE_IPS[i]}/g" /opt/etcd/etcd.service.template > /opt/etcd/etcd-${NODE_IPS[i]}.service
done
#分发生成的 systemd unit 和etcd的配置文件：
for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
        echo ">>> ${node_ip}"
        ssh root@${node_ip} "mkdir -p /opt/lib/etcd && chown -R k8s /opt/lib/etcd"
        scp /opt/etcd/etcd-${node_ip}.service root@${node_ip}:/etc/systemd/system/etcd.service
done

[root@kube-master script]# chmod +x /opt/k8s/script/etcd_service.sh && /opt/k8s/script/etcd_service.sh

[root@kube-master script]# ls /opt/etcd/*.service

/opt/etcd/etcd-192.168.10.108.service /opt/etcd/etcd-192.168.10.110.service

/opt/etcd/etcd-192.168.10.109.service

[root@kube-master script]# ls /etc/systemd/system/etcd.service

/etc/systemd/system/etcd.service

04-05.启动 etcd 服务

[root@kube-master script]# vim /opt/k8s/script/etcd.sh

NODE_IPS=("192.168.10.108" "192.168.10.109" "192.168.10.110")
#启动 etcd 服务
for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
        echo ">>> ${node_ip}"
        ssh root@${node_ip} "systemctl daemon-reload && systemctl enable etcd && systemctl start etcd"
done
#检查启动结果,确保状态为 active (running)
for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
        echo ">>> ${node_ip}"
        ssh k8s@${node_ip} "systemctl status etcd|grep Active"
done
#验证服务状态,输出均为healthy 时表示集群服务正常
for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
        echo ">>> ${node_ip}"
        ETCDCTL_API=3 /opt/k8s/bin/etcdctl \
--endpoints=https://${node_ip}:2379 \
--cacert=/opt/k8s/cert/ca.pem \
--cert=/opt/etcd/cert/etcd.pem \
--key=/opt/etcd/cert/etcd-key.pem endpoint health
done

[root@kube-master script]# chmod +x etcd.sh && ./etcd.sh

>>> 192.168.10.108

Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/etcd.service to /etc/systemd/system/etcd.service.

>>> 192.168.10.109

Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/etcd.service to /etc/systemd/system/etcd.service.

>>> 192.168.10.110

Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/etcd.service to /etc/systemd/system/etcd.service.

#确保状态为 active (running)，否则查看日志，确认原因：$ journalctl -u etcd

>>> 192.168.10.108

Active: active (running) since Mon 2018-11-26 17:41:00 CST; 12min ago

>>> 192.168.10.109

Active: active (running) since Mon 2018-11-26 17:41:00 CST; 12min ago

>>> 192.168.10.110

Active: active (running) since Mon 2018-11-26 17:41:01 CST; 12min ago

#输出均为healthy 时表示集群服务正常

>>> 192.168.10.108

https://192.168.10.108:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 1.373318ms

>>> 192.168.10.109

https://192.168.10.109:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 2.371807ms

>>> 192.168.10.110

https://192.168.10.110:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 1.764309ms

05.部署 flannel 网络

kubernetes 要求集群内各节点(包括 master 节点)能通过 Pod 网段互联互通。flannel 使用 vxlan 技术为各节点创建一个可以互通的 Pod 网络，使用的端口为 UDP 8472，需要开放该端口（如公有云 AWS 等）。
flannel 第一次启动时，从 etcd 获取 Pod 网段信息，为本节点分配一个未使用的 /24段地址，然后创建 flannel.1 （也可能是其它名称，如 flannel1 等）接口。
flannel 将分配的 Pod 网段信息写入 /run/flannel/docker 文件，docker 后续使用这个文件中的环境变量设置 docker0 网桥。

05-01.下载flanneld 二进制文件

到 https://github.com/coreos/flannel/releases 页面下载最新版本的发布包：

[root@kube-master ~]# wget https://github.com/coreos/flannel/releases/download/v0.10.0/flannel-v0.10.0-linux-amd64.tar.gz

[root@kube-master ~]# tar -xzvf flannel-v0.10.0-linux-amd64.tar.gz -C flannel

05-02.创建 flannel 证书和私钥

flannel 从 etcd 集群存取网段分配信息，而 etcd 集群启用了双向 x509 证书认证，所以需要为 flanneld 生成证书和私钥。

05-02-01 创建证书签名请求：

[root@kube-master ~]# cd /opt/flannel/cert

cat > flanneld-csr.json <<EOF

{
    "CN": "flanneld",
    "hosts": [],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "ST": "BeiJing",
            "L": "BeiJing",
            "O": "k8s",
            "OU": "4Paradigm"
        }
    ]
}

EOF

该证书只会被 kubectl 当做 client 证书使用，所以 hosts 字段为空；

05-02-02 生成证书和私钥

[root@kube-master cert]# cfssl gencert -ca=/opt/k8s/cert/ca.pem \

-ca-key=/opt/k8s/cert/ca-key.pem \

-config=/opt/k8s/cert/ca-config.json \

-profile=kubernetes flanneld-csr.json | cfssljson -bare flanneld

[root@kube-master cert]# ls

flanneld.csr flanneld-csr.json flanneld-key.pem flanneld.pemls flanneld*pem

05-02-03 将flanneld 二进制文件he1生成的证书和私钥分发到所有节点

cat > /opt/k8s/script/scp_flannel.sh <<EOF

NODE_IPS=("192.168.10.108" "192.168.10.109" "192.168.10.110")
for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp /root/flannel/{flanneld,mk-docker-opts.sh} k8s@${node_ip}:/opt/k8s/bin/
    ssh k8s@${node_ip} "chmod +x /opt/k8s/bin/*"
    ssh root@${node_ip} "mkdir -p /opt/flannel/cert && chown -R k8s /opt/flannel"
    scp /opt/flannel/cert/flanneld*.pem k8s@${node_ip}:/opt/flannel/cert
done

EOF

05-03.向etcd 写入集群Pod 网段信息

注意：本步骤只需执行一次。

[root@kube-master ~]# etcdctl \

--endpoints="https://192.168.10.108:2379,https://192.168.10.109:2379,https://192.168.10.110:2379" \

--ca-file=/opt/k8s/cert/ca.pem \

--cert-file=/opt/flannel/cert/flanneld.pem \

--key-file=/opt/flannel/cert/flanneld-key.pem \

set /atomic.io/network/config '{"Network":"10.30.0.0/16","SubnetLen": 24, "Backend": {"Type": "vxlan"}}'

{"Network":"10.30.0.0/16","SubnetLen": 24, "Backend": {"Type": "vxlan"}}

注：

flanneld 当前版本 (v0.10.0) 不支持 etcd v3，故使用 etcd v2 API 写入配置 key 和网段数据；
写入的 Pod 网段 "Network" 必须是 /16 段地址，必须与kube-controller-manager 的 --cluster-cidr 参数值一致；

05-04.创建 flanneld 的 systemd unit 文件

[root@kube-master ~]# cat > /opt/flannel/flanneld.service << EOF

[Unit]
Description=Flanneld overlay address etcd agent
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target
After=etcd.service
Before=docker.service

[Service]
Type=notify
ExecStart=/opt/k8s/bin/flanneld \
-etcd-cafile=/opt/k8s/cert/ca.pem \
-etcd-certfile=/opt/flannel/cert/flanneld.pem \
-etcd-keyfile=/opt/flannel/cert/flanneld-key.pem \
-etcd-endpoints=https://192.168.10.108:2379,https://192.168.10.109:2379,https://192.168.10.110:2379 \
-etcd-prefix=/atomic.io/network \
-iface=eth1
ExecStartPost=/opt/k8s/bin/mk-docker-opts.sh -k DOCKER_NETWORK_OPTIONS -d /run/flannel/docker
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
RequiredBy=docker.service

注：

mk-docker-opts.sh 脚本将分配给 flanneld 的 Pod 子网网段信息写入/run/flannel/docker 文件，后续 docker 启动时使用这个文件中的环境变量配置 docker0 网桥；
flanneld 使用系统缺省路由所在的接口与其它节点通信，对于有多个网络接口（如内网和公网）的节点，可以用 -iface 参数指定通信接口，如上面的 eth1 接口;
flanneld 运行时需要 root 权限；

05-05.分发flanneld systemd unit 文件到所有节点，启动并检查flanneld 服务

[root@kube-master ~]# vim /opt/k8s/script/flanneld_service.sh

NODE_IPS=("192.168.10.108" "192.168.10.109" "192.168.10.110")
for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
    echo ">>> ${node_ip}"
 #分发 flanneld systemd unit 文件到所有节点
    scp /opt/flannel/flanneld.service root@${node_ip}:/etc/systemd/system/
 #启动 flanneld 服务
    ssh root@${node_ip} "systemctl daemon-reload && systemctl enable flanneld && systemctl restart flanneld"
 #检查启动结果
    ssh k8s@${node_ip} "systemctl status flanneld|grep Active"
done

[root@kube-master ~]# chmod +x /opt/k8s/script/flanneld_service.sh && /opt/k8s/script/flanneld_service.sh

注：确保状态为 active (running) ，否则查看日志，确认原因：

$ journalctl -u flanneld

05-06.检查分配给各 flanneld 的 Pod 网段信息

05-06-01 查看集群 Pod 网段(/16)

[root@kube-master ~]# etcdctl \

--endpoints="https://192.168.10.108:2379,https://192.168.10.109:2379,https://192.168.10.110:2379" \

--ca-file=/opt/k8s/cert/ca.pem \

--cert-file=/opt/flannel/cert/flanneld.pem \

--key-file=/opt/flannel/cert/flanneld-key.pem \

get /atomic.io/network/config

输出：

{"Network":"10.30.0.0/16","SubnetLen": 24, "Backend": {"Type": "vxlan"}}

05-06-02 查看已分配的 Pod 子网段列表(/24)

[root@kube-master ~]# etcdctl \

--endpoints="https://192.168.10.108:2379,https://192.168.10.109:2379,https://192.168.10.110:2379" \

--ca-file=/opt/k8s/cert/ca.pem \

--cert-file=/opt/flannel/cert/flanneld.pem \

--key-file=/opt/flannel/cert/flanneld-key.pem \

ls /atomic.io/network/subnets

输出：

/atomic.io/network/subnets/10.30.22.0-24

/atomic.io/network/subnets/10.30.33.0-24

/atomic.io/network/subnets/10.30.44.0-24

05-06-03 查看某一 Pod 网段对应的节点 IP 和 flannel 接口地址

[root@kube-master ~]# etcdctl \

--endpoints="https://192.168.10.108:2379,https://192.168.10.109:2379,https://192.168.10.110:2379" \

--ca-file=/opt/k8s/cert/ca.pem \

--cert-file=/opt/flannel/cert/flanneld.pem \

--key-file=/opt/flannel/cert/flanneld-key.pem \

get /atomic.io/network/subnets/10.30.22.0-24

输出：

{"PublicIP":"192.168.10.108","BackendType":"vxlan","BackendData":{"VtepMAC":"fe:20:82:76:fc:25"}}

05-06-04 验证各节点能通过 Pod 网段互通

[root@kube-master ~]# vim /opt/k8s/script/ping_flanneld.sh

NODE_IPS=("192.168.10.108" "192.168.10.109" "192.168.10.110")
for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
    echo ">>> ${node_ip}"
 #在各节点上部署 flannel 后，检查是否创建了 flannel 接口(名称可能为 flannel0、flannel.0、flannel.1 等)
    ssh ${node_ip} "/usr/sbin/ip addr show flannel.1|grep -w inet"
 #在各节点上 ping 所有 flannel 接口 IP，确保能通
    ssh ${node_ip} "ping -c 1 10.30.22.0"
    ssh ${node_ip} "ping -c 1 10.30.33.0"
    ssh ${node_ip} "ping -c 1 10.30.44.0"
done

[root@kube-master ~]# chmod +x /opt/k8s/script/ping_flanneld.sh && /opt/k8s/script/ping_flanneld.sh

06.部署 master 节点

① kubernetes master 节点运行如下组件：

kube-apiserver
kube-scheduler
kube-controller-manager

② kube-scheduler 和 kube-controller-manager 可以以集群模式运行，通过 leader 选举产生一个工作进程，其它进程处于阻塞模式。

③ 对于 kube-apiserver，可以运行多个实例（本文档是 3 实例），但对其它组件需要提供统一的访问地址，该地址需要高可用。本文档使用 keepalived 和 haproxy 实现 kube-apiserver VIP 高可用和负载均衡。

④ 因为对master做了keepalived高可用，所以3台服务器都有可能会升成master服务器（主master宕机，会有从升级为主）；因此所有的master操作，在3个服务器上都要进行。

1、下载最新版本的二进制文件

从CHANGELOG 页面下载 server tarball 文件。这2个包下载也需要科学上网。

[root@kube-master ~]# wget https://dl.k8s.io/v1.10.4/kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz

[root@kube-master ~]# tar -xzvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz

[root@kube-master ~]# cd kubernetes/

[root@kube-master kubernetes]# tar -xzvf kubernetes-src.tar.gz

2、将二进制文件拷贝到所有 master 节点

[root@kube-master ~]# vim /opt/k8s/script/scp_master.sh

NODE_IPS=("192.168.10.108" "192.168.10.109" "192.168.10.110")
for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp /root/kubernetes/server/bin/* k8s@${node_ip}:/opt/k8s/bin/
    ssh k8s@${node_ip} "chmod +x /opt/k8s/bin/*"
done

[root@kube-master ~]# chmod +x /opt/k8s/script/scp_master.sh && /opt/k8s/script/scp_master.sh

06-01.部署高可用组件

① 本文档讲解使用 keepalived 和 haproxy 实现 kube-apiserver 高可用的步骤：

keepalived 提供 kube-apiserver 对外服务的 VIP；
haproxy 监听 VIP，后端连接所有 kube-apiserver 实例，提供健康检查和负载均衡功能；

② 运行 keepalived 和 haproxy 的节点称为 LB 节点。由于 keepalived 是一主多备运行模式，故至少两个 LB 节点。

③ 本文档复用 master 节点的三台机器，haproxy 监听的端口(8443) 需要与 kube-apiserver的端口 6443 不同，避免冲突。

④ keepalived 在运行过程中周期检查本机的 haproxy 进程状态，如果检测到 haproxy 进程异常，则触发重新选主的过程，VIP 将飘移到新选出来的主节点，从而实现 VIP 的高可用。

⑤ 所有组件（如 kubeclt、apiserver、controller-manager、scheduler 等）都通过 VIP 和haproxy 监听的 8443 端口访问 kube-apiserver 服务。

06-01-01 安装软件包，配置haproxy 配置文件

[root@kube-master ~]# yum install -y keepalived haproxy

[root@kube-master ~]# vim /etc/haproxy/haproxy.cfg

[root@kube-master ~]# cat /etc/haproxy/haproxy.cfg

global
    log /dev/log local0
    log /dev/log local1 notice
    chroot /var/lib/haproxy
    stats socket /var/run/haproxy-admin.sock mode 660 level admin
    stats timeout 30s
    user haproxy
    group haproxy
    daemon
    nbproc 1
defaults
    log global
    timeout connect 5000
    timeout client 10m
    timeout server 10m
listen admin_stats
    bind 0.0.0.0:10080
    mode http
    log 127.0.0.1 local0 err
    stats refresh 30s
    stats uri /status
    stats realm welcome login\ Haproxy
    stats auth along:along123
    stats hide-version
    stats admin if TRUE
listen kube-master
    bind 0.0.0.0:8443
    mode tcp
    option tcplog
    balance source
    server 192.168.10.108 192.168.10.108:6443 check inter 2000 fall 2 rise 2 weight 1
    server 192.168.10.109 192.168.10.109:6443 check inter 2000 fall 2 rise 2 weight 1
    server 192.168.10.110 192.168.10.110:6443 check inter 2000 fall 2 rise 2 weight 1

注：

haproxy 在 10080 端口输出 status 信息；
haproxy 监听所有接口的 8443 端口，该端口与环境变量 ${KUBE_APISERVER} 指定的端口必须一致；
server 字段列出所有kube-apiserver监听的 IP 和端口；

06-01-02 在其他服务器安装、下发haproxy 配置文件；并启动检查haproxy服务

[root@kube-master ~]# vim /opt/k8s/script/haproxy.sh

NODE_IPS=("192.168.10.108" "192.168.10.109" "192.168.10.110")
for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
    echo ">>> ${node_ip}"
 #安装haproxy
    ssh root@${node_ip} "yum install -y keepalived haproxy"
 #下发配置文件
    scp /etc/haproxy/haproxy.cfg root@${node_ip}:/etc/haproxy
 #启动检查haproxy服务
    ssh root@${node_ip} "systemctl restart haproxy"
 ssh root@${node_ip} "systemctl enable haproxy.service"
    ssh root@${node_ip} "systemctl status haproxy|grep Active"
 #检查 haproxy 是否监听6443 端口
    ssh root@${node_ip} "netstat -lnpt|grep haproxy"
done

[root@kube-master ~]# chmod +x /opt/k8s/script/haproxy.sh && /opt/k8s/script/haproxy.sh

确保输出类似于：

tcp 0 0 0.0.0.0:8443 0.0.0.0:* LISTEN 5351/haproxy

tcp 0 0 0.0.0.0:10080 0.0.0.0:* LISTEN 5351/haproxy

06-01-03 配置和启动 keepalived 服务

keepalived 是一主（master）多备（backup）运行模式，故有两种类型的配置文件。

master 配置文件只有一份，backup 配置文件视节点数目而定，对于本文档而言，规划如下：

master: 192.168.10.108
backup：192.168.10.109、192.168.10.110

（1）在192.168.10.108 master服务；配置文件：

[root@kube-master ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf

global_defs {
    router_id keepalived_hap
}
vrrp_script check-haproxy {
    script "killall -0 haproxy"
    interval 5
    weight -30
}
vrrp_instance VI-kube-master {
    state MASTER
    priority 120
    dont_track_primary
    interface eth1
    virtual_router_id 68
    advert_int 3
    track_script {
        check-haproxy
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.10.10
    }
}

注：

我的VIP 所在的接口nterface 为 eth1；根据自己的情况改变
使用 killall -0 haproxy 命令检查所在节点的 haproxy 进程是否正常。如果异常则将权重减少（-30）,从而触发重新选主过程；
router_id、virtual_router_id 用于标识属于该 HA 的 keepalived 实例，如果有多套keepalived HA，则必须各不相同；

（2）在两台backup 服务；配置文件：

[root@kube-node1 ~]# vim /etc/keepalived/keepalived.conf

global_defs {
        router_id keepalived_hap
}
vrrp_script check-haproxy {
        script "killall -0 haproxy"
        interval 5
        weight -30
}
vrrp_instance VI-kube-master {
        state BACKUP
        priority 110   #第2台从为100
        dont_track_primary
        interface eth1
        virtual_router_id 68
        advert_int 3
        track_script {
        check-haproxy
        }
        virtual_ipaddress {
                192.168.10.10
        }
}

注：

我的VIP 所在的接口nterface 为 eth1；根据自己的情况改变
使用 killall -0 haproxy 命令检查所在节点的 haproxy 进程是否正常。如果异常则将权重减少（-30）,从而触发重新选主过程；
router_id、virtual_router_id 用于标识属于该 HA 的 keepalived 实例，如果有多套keepalived HA，则必须各不相同；
priority 的值必须小于 master 的值；两个从的值也需要不一样；

（3）开启keepalived 服务

[root@kube-master ~]# vim /opt/k8s/script/keepalived.sh

NODE_IPS=("192.168.10.108" "192.168.10.109" "192.168.10.110")
VIP="192.168.10.10"
for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "systemctl restart keepalived && systemctl enable keepalived"
    ssh root@${node_ip} "systemctl status keepalived|grep Active"
    ssh ${node_ip} "ping -c 1 ${VIP}"
done

[root@kube-master ~]# chmod +x /opt/k8s/script/keepalived.sh && /opt/k8s/script/keepalived.sh

（4）在master服务器上能看到eth1网卡上已经有192.168.10.10 VIP了

[root@kube-master ~]# ip a show eth1

3: eth1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000

link/ether 00:50:56:22:1b:39 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

inet 192.168.10.108/24 brd 192.168.10.255 scope global eth1

valid_lft forever preferred_lft forever

inet 192.168.10.10/32 scope global eth1

valid_lft forever preferred_lft forever

06-01-04 查看 haproxy 状态页面

浏览器访问192.168.10.10:10080/status 地址

① 输入用户名、密码；在配置文件中自己定义的

② 查看 haproxy 状态页面

06-02.部署 kube-apiserver 组件

本文档讲解使用 keepalived 和 haproxy 部署一个 3 节点高可用 master 集群的步骤，对应的 LB VIP 为环境变量 ${MASTER_VIP}。

准备工作：下载最新版本的二进制文件、安装和配置 flanneld

06-02-01 创建 kubernetes 证书和私钥

（1）创建证书签名请求：

[root@kube-master ~]# cd /opt/k8s/cert/

[root@kube-master cert]# cat > kubernetes-csr.json <<EOF

{
    "CN": "kubernetes",
    "hosts": [
        "127.0.0.1",
        "192.168.10.108",
        "192.168.10.109",
        "192.168.10.110",
        "192.168.10.10",
        "10.96.0.1",
        "kubernetes",
        "kubernetes.default",
        "kubernetes.default.svc",
        "kubernetes.default.svc.cluster",
        "kubernetes.default.svc.cluster.local"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
          "C": "CN",
          "ST": "BeiJing",
          "L": "BeiJing",
          "O": "k8s",
          "OU": "4Paradigm"
        }
    ]
}

EOF

注：

hosts 字段指定授权使用该证书的 IP 或域名列表，这里列出了 VIP 、apiserver节点 IP、kubernetes 服务 IP 和域名；
域名最后字符不能是 . (如不能为kubernetes.default.svc.cluster.local. )，否则解析时失败，提示： x509:cannot parse dnsName "kubernetes.default.svc.cluster.local." ；
如果使用非 cluster.local 域名，如 opsnull.com ，则需要修改域名列表中的最后两个域名为： kubernetes.default.svc.opsnull 、 kubernetes.default.svc.opsnull.com
kubernetes 服务 IP 是 apiserver 自动创建的，一般是 --service-cluster-ip-range 参数指定的网段的第一个IP，后续可以通过如下命令获取：

[root@kube-master ~]# kubectl get svc kubernetes

NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE

kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 4d

（2）生成证书和私钥

[root@kube-master cert]# cfssl gencert -ca=/opt/k8s/cert/ca.pem \

-ca-key=/opt/k8s/cert/ca-key.pem \

-config=/opt/k8s/cert/ca-config.json \

-profile=kubernetes kubernetes-csr.json | cfssljson -bare kubernetes

[root@kube-master cert]# ls kubernetes*

kubernetes.csr kubernetes-csr.json kubernetes-key.pem kubernetes.pem

06-02-02 创建加密配置文件

① 产生一个用来加密Etcd 的 Key:

[root@kube-master ~]# head -c 32 /dev/urandom | base64

uS+YQXYoi1nxvI1pfSc2wRt64h/Iu5/4GxCuSvN+/jI=

注意：每台master节点需要用一样的 Key

② 使用这个加密的key，创建加密配置文件

[root@kube-master cert]# vim encryption-config.yaml

kind: EncryptionConfig
apiVersion: v1
resources:
  - resources:
      - secrets
    providers:
      - aescbc:
          keys:
            - name: key1
              secret: uS+YQXYoi1nxvI1pfSc2wRt64h/Iu5/4GxCuSvN+/jI=
      - identity: {}

06-02-03 将生成的证书和私钥文件、加密配置文件拷贝到master 节点的/opt/k8s目录下

[root@kube-master cert]# vim /opt/k8s/script/scp_apiserver.sh

NODE_IPS=("192.168.10.108" "192.168.10.109" "192.168.10.110")
for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
    echo  ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "mkdir -p /opt/k8s/cert/ && sudo chown -R k8s /opt/k8s/cert/"
    scp /opt/k8s/cert/kubernetes*.pem k8s@${node_ip}:/opt/k8s/cert/
    scp /opt/k8s/cert/encryption-config.yaml root@${node_ip}:/opt/k8s/
done

[root@kube-master cert]# chmod +x /opt/k8s/script/scp_apiserver.sh && /opt/k8s/script/scp_apiserver.sh

06-02-04 创建 kube-apiserver systemd unit 模板文件

cat > /opt/apiserver/kube-apiserver.service.template <<EOF

[Unit]
Description=Kubernetes API Server
Documentation=https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes
After=network.target

[Service]
ExecStart=/opt/k8s/bin/kube-apiserver \
--enable-admission-plugins=Initializers,NamespaceLifecycle,NodeRestriction,LimitRanger,ServiceAccount,DefaultStorageClass,ResourceQuota \
--anonymous-auth=false \
--experimental-encryption-provider-config=/opt/k8s/encryption-config.yaml \
--advertise-address=##NODE_IP## \
--bind-address=##NODE_IP## \
--insecure-port=0 \
--authorization-mode=Node,RBAC \
--runtime-config=api/all \
--enable-bootstrap-token-auth \
--service-cluster-ip-range=10.96.0.0/16 \
--service-node-port-range=1-32767 \
--tls-cert-file=/opt/k8s/cert/kubernetes.pem \
--tls-private-key-file=/opt/k8s/cert/kubernetes-key.pem \
--client-ca-file=/opt/k8s/cert/ca.pem \
--kubelet-client-certificate=/opt/k8s/cert/kubernetes.pem \
--kubelet-client-key=/opt/k8s/cert/kubernetes-key.pem \
--service-account-key-file=/opt/k8s/cert/ca-key.pem \
--etcd-cafile=/opt/k8s/cert/ca.pem \
--etcd-certfile=/opt/k8s/cert/kubernetes.pem \
--etcd-keyfile=/opt/k8s/cert/kubernetes-key.pem \
--etcd-servers=https://192.168.10.108:2379,https://192.168.10.109:2379,https://192.168.10.110:2379 \
--enable-swagger-ui=true \
--allow-privileged=true \
--apiserver-count=3 \
--audit-log-maxage=30 \
--audit-log-maxbackup=3 \
--audit-log-maxsize=100 \
--audit-log-path=/var/log/kube-apiserver-audit.log \
--event-ttl=1h \
--alsologtostderr=true \
--logtostderr=false \
--log-dir=/opt/log/kubernetes \
--v=2
Restart=on-failure
RestartSec=5
Type=notify
User=k8s
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target

EOF

注：

--experimental-encryption-provider-config ：启用加密特性；
--authorization-mode=Node,RBAC ：开启 Node 和 RBAC 授权模式，拒绝未授权的请求；
--enable-admission-plugins ：启用 ServiceAccount 和NodeRestriction ；
--service-account-key-file ：签名 ServiceAccount Token 的公钥文件，kube-controller-manager 的 --service-account-private-key-file 指定私钥文件，两者配对使用；
--tls-*-file ：指定 apiserver 使用的证书、私钥和 CA 文件。 --client-ca-file 用于验证 client (kue-controller-manager、kube-scheduler、kubelet、kube-proxy 等)请求所带的证书；
--kubelet-client-certificate 、 --kubelet-client-key ：如果指定，则使用 https 访问 kubelet APIs；需要为证书对应的用户(上面 kubernetes*.pem 证书的用户为 kubernetes) 用户定义 RBAC 规则，否则访问 kubelet API 时提示未授权；
--bind-address ：不能为 127.0.0.1 ，否则外界不能访问它的安全端口6443；
--insecure-port=0 ：关闭监听非安全端口(8080)；
--service-cluster-ip-range ：指定 Service Cluster IP 地址段；
--service-node-port-range ：指定 NodePort 的端口范围；
--runtime-config=api/all=true ：启用所有版本的 APIs，如autoscaling/v2alpha1；
--enable-bootstrap-token-auth ：启用 kubelet bootstrap 的 token 认证；
--apiserver-count=3 ：指定集群运行模式，多台 kube-apiserver 会通过 leader选举产生一个工作节点，其它节点处于阻塞状态；
User=k8s ：使用 k8s 账户运行；

06-02-05 为各节点创建和分发 kube-apiserver systemd unit文件;启动检查 kube-apiserver 服务

[root@kube-master ~]# vim /opt/k8s/script/apiserver_service.sh

NODE_IPS=("192.168.10.108" "192.168.10.109" "192.168.10.110")
#替换模板文件中的变量，为各节点创建 systemd unit 文件
for (( i=0; i < 3; i++ ));do
    sed "s/##NODE_IP##/${NODE_IPS[i]}/" /opt/apiserver/kube-apiserver.service.template > /opt/apiserver/kube-apiserver-${NODE_IPS[i]}.service
done
#启动并检查 kube-apiserver 服务
for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "mkdir -p /opt/log/kubernetes && chown -R k8s /opt/log/kubernetes"
    scp /opt/apiserver/kube-apiserver-${node_ip}.service root@${node_ip}:/etc/systemd/system/kube-apiserver.service
    ssh root@${node_ip} "systemctl daemon-reload && systemctl enable kube-apiserver && systemctl restart kube-apiserver"
    ssh root@${node_ip} "systemctl status kube-apiserver |grep 'Active:'"
done

[root@kube-master ~]# chmod +x /opt/k8s/script/apiserver_service.sh && /opt/k8s/script/apiserver_service.sh

确保状态为 active (running) ，否则到 master 节点查看日志，确认原因：

journalctl -u kube-apiserver

06-02-06 打印 kube-apiserver 写入 etcd 的数据

[root@kube-master ~]# ETCDCTL_API=3 etcdctl \

--endpoints="https://192.168.10.108:2379,https://192.168.10.109:2379,https://192.168.10.110:2379" \

--cacert=/opt/k8s/cert/ca.pem \

--cert=/opt/etcd/cert/etcd.pem \

--key=/opt/etcd/cert/etcd-key.pem \

get /registry/ --prefix --keys-only

06-02-07 检查集群信息

[root@kube-master ~]# kubectl cluster-info

Kubernetes master is running at https://192.168.10.108:6443

To further debug and diagnose cluster problems, use 'kubectl cluster-info dump'.

[root@kube-master ~]# kubectl get all --all-namespaces

NAMESPACE 　NAME 　　　　　　TYPE 　　CLUSTER-IP 　EXTERNAL-IP PORT(S) AGE

default 　　　　service/kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 　　　<none> 　　　 443/TCP 16h

[root@kube-master ~]# kubectl get componentstatuses

NAME 　　　 STATUS MESSAGE ERROR

scheduler 　　 Unhealthy Get http://127.0.0.1:10251/healthz: dial tcp 127.0.0.1:10251: getsockopt: connection refused

controller-manager Unhealthy Get http://127.0.0.1:10252/healthz: dial tcp 127.0.0.1:10252: getsockopt: connection refused

etcd-1 　　　　Healthy {"health":"true"}

etcd-2 　　　　Healthy {"health":"true"}

etcd-0 　　　　Healthy {"health":"true"}

注意：

① 如果执行 kubectl 命令式时输出如下错误信息，则说明使用的 ~/.kube/config文件不对，请切换到正确的账户后再执行该命令：

The connection to the server localhost:8080 was refused - did you specify the right host or port?

② 执行 kubectl get componentstatuses 命令时，apiserver 默认向 127.0.0.1 发送请求。当controller-manager、scheduler 以集群模式运行时，有可能和 kube-apiserver 不在一台机器上，这时 controller-manager 或 scheduler 的状态为Unhealthy，但实际上它们工作正常。

06-02-08 检查 kube-apiserver 监听的端口

[root@kube-master ~]# ss -nutlp |grep apiserver

tcp LISTEN 0 128 192.168.10.108:6443 *:* users:(("kubeapiserver",pid=929,fd=5))

6443: 接收 https 请求的安全端口，对所有请求做认证和授权；
由于关闭了非安全端口，故没有监听 8080；

06-02-09 授予 kubernetes 证书访问 kubelet API 的权限

在执行 kubectl exec、run、logs 等命令时，apiserver 会转发到 kubelet。这里定义RBAC 规则，授权 apiserver 调用 kubelet API。

[root@kube-master ~]# kubectl create clusterrolebinding kube-apiserver:kubelet-apis --clusterrole=system:kubelet-api-admin --user kubernetes

clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io "kube-apiserver:kubelet-apis" created

06-03.部署高可用kube-controller-manager 集群

　　本文档介绍部署高可用 kube-controller-manager 集群的步骤。

　　该集群包含 3 个节点，启动后将通过竞争选举机制产生一个 leader 节点，其它节点为阻塞状态。当 leader 节点不可用后，剩余节点将再次进行选举产生新的 leader 节点，从而保证服务的可用性。

　　为保证通信安全，本文档先生成 x509 证书和私钥，kube-controller-manager 在如下两种情况下使用该证书：

① 与 kube-apiserver 的安全端口通信时;

② 在安全端口(https，10252) 输出 prometheus 格式的 metrics；

准备工作：下载最新版本的二进制文件、安装和配置 flanneld

06-03-01 创建 kube-controller-manager 证书和私钥

创建证书签名请求：

[root@kube-master ~]# cd /opt/k8s/cert/

[root@kube-master cert]# cat > kube-controller-manager-csr.json <<EOF

{
    "CN": "system:kube-controller-manager",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "hosts": [
        "127.0.0.1",
        "192.168.10.108",
        "192.168.10.109",
        "192.168.10.110"
    ],
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "ST": "BeiJing",
            "L": "BeiJing",
            "O": "system:kube-controller-manager",
            "OU": "4Paradigm"
        }
    ]
}

EOF

注：

hosts 列表包含所有 kube-controller-manager 节点 IP；
CN 为 system:kube-controller-manager、O 为 system:kube-controller-manager，kubernetes 内置的 ClusterRoleBindings system:kube-controller-manager 赋予kube-controller-manager 工作所需的权限。

06-03-02 生成证书和私钥

[root@kube-master cert]# cfssl gencert -ca=/opt/k8s/cert/ca.pem \

-ca-key=/opt/k8s/cert/ca-key.pem \

-config=/opt/k8s/cert/ca-config.json \

-profile=kubernetes kube-controller-manager-csr.json | cfssljson_linux-amd64 -bare kube-controller-manager

[root@kube-master cert]# ls *controller-manager*

kube-controller-manager.csr 　　 kube-controller-manager-key.pem

kube-controller-manager-csr.json kube-controller-manager.pem

06-03-03 创建kubeconfig 文件

kubeconfig 文件包含访问 apiserver 的所有信息，如 apiserver 地址、CA 证书和自身使用的证书；

① 执行命令，生产kube-controller-manager.kubeconfig文件

[root@kube-master ~]# kubectl config set-cluster kubernetes \

--certificate-authority=/opt/k8s/cert/ca.pem \

--embed-certs=true \

--server=https://192.168.10.10:8443 \

--kubeconfig=/root/.kube/kube-controller-manager.kubeconfig

[root@kube-master ~]# kubectl config set-credentials system:kube-controller-manager \

--client-certificate=/opt/k8s/cert/kube-controller-manager.pem \

--client-key=/opt/k8s/cert/kube-controller-manager-key.pem \

--embed-certs=true \

--kubeconfig=/root/.kube/kube-controller-manager.kubeconfig

[root@kube-master ~]# kubectl config set-context system:kube-controller-manager@kubernetes \

--cluster=kubernetes \

--user=system:kube-controller-manager \

--kubeconfig=/root/.kube/kube-controller-manager.kubeconfig

[root@kube-master ~]# kubectl config use-context system:kube-controller-manager@kubernetes --kubeconfig=/root/.kube/kube-controller-manager.kubeconfig

② 验证kube-controller-manager.kubeconfig文件

[root@kube-master cert]# ls /root/.kube/kube-controller-manager.kubeconfig

/root/.kube/kube-controller-manager.kubeconfig

[root@kube-master ~]# kubectl config view --kubeconfig=/root/.kube/kube-controller-manager.kubeconfig

apiVersion: v1
clusters:
- cluster:
    certificate-authority-data: REDACTED
    server: https://192.168.10.10:8443
  name: kubernetes
contexts:
- context:
    cluster: kubernetes
    user: system:kube-controller-manager
  name: system:kube-controller-manager@kubernetes
current-context: system:kube-controller-manager@kubernetes
kind: Config
preferences: {}
users:
- name: system:kube-controller-manager
  user:
    client-certificate-data: REDACTED
    client-key-data: REDACTED

06-03-04 分发生成的证书和私钥、kubeconfig 到所有 master 节点

[root@kube-master ~]# vim /opt/k8s/script/scp_controller_manager.sh

NODE_IPS=("192.168.10.108" "192.168.10.109" "192.168.10.110")
for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh root@${node_ip} "chown k8s /opt/k8s/cert/*"
    scp /opt/k8s/cert/kube-controller-manager*.pem k8s@${node_ip}:/opt/k8s/cert/
    scp /root/.kube/kube-controller-manager.kubeconfig k8s@${node_ip}:/opt/k8s/
done

[root@kube-master ~]# chmod +x /opt/k8s/script/scp_controller_manager.sh && /opt/k8s/script/scp_controller_manager.sh

06-03-05 创建和分发 kube-controller-manager systemd unit 文件

[root@kube-master ~]# mkdir /opt/controller_manager

[root@kube-master ~]# cd /opt/controller_manager

[root@kube-master controller_manager]# cat > kube-controller-manager.service <<EOF

[Unit]
Description=Kubernetes Controller Manager
Documentation=https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes

[Service]
ExecStart=/opt/k8s/bin/kube-controller-manager \
--port=0 \
--secure-port=10252 \
--bind-address=127.0.0.1 \
--kubeconfig=/opt/k8s/kube-controller-manager.kubeconfig \
--service-cluster-ip-range=10.96.0.0/16 \
--cluster-name=kubernetes \
--cluster-signing-cert-file=/opt/k8s/cert/ca.pem \
--cluster-signing-key-file=/opt/k8s/cert/ca-key.pem \
--experimental-cluster-signing-duration=8760h \
--root-ca-file=/opt/k8s/cert/ca.pem \
--service-account-private-key-file=/opt/k8s/cert/ca-key.pem \
--leader-elect=true \
--feature-gates=RotateKubeletServerCertificate=true \
--controllers=*,bootstrapsigner,tokencleaner \
--horizontal-pod-autoscaler-use-rest-clients=true \
--horizontal-pod-autoscaler-sync-period=10s \
--tls-cert-file=/opt/k8s/cert/kube-controller-manager.pem \
--tls-private-key-file=/opt/k8s/cert/kube-controller-manager-key.pem \
--use-service-account-credentials=true \
--alsologtostderr=true \
--logtostderr=false \
--log-dir=/var/log/kubernetes \
--v=2
Restart=on
Restart=on-failure
RestartSec=5
User=k8s

[Install]
WantedBy=multi-user.target

注：

--port=0：关闭监听 http /metrics 的请求，同时 --address 参数无效，--bind-address 参数有效；
--secure-port=10252、--bind-address=0.0.0.0: 在所有网络接口监听 10252 端口的 https /metrics 请求；
--kubeconfig：指定 kubeconfig 文件路径，kube-controller-manager 使用它连接和验证 kube-apiserver；
--cluster-signing-*-file：签名 TLS Bootstrap 创建的证书；
--experimental-cluster-signing-duration：指定 TLS Bootstrap 证书的有效期；
--root-ca-file：放置到容器 ServiceAccount 中的 CA 证书，用来对 kube-apiserver 的证书进行校验；
--service-account-private-key-file：签名 ServiceAccount 中 Token 的私钥文件，必须和 kube-apiserver 的 --service-account-key-file 指定的公钥文件配对使用；
--service-cluster-ip-range ：指定 Service Cluster IP 网段，必须和 kube-apiserver 中的同名参数一致；
--leader-elect=true：集群运行模式，启用选举功能；被选为 leader 的节点负责处理工作，其它节点为阻塞状态；
--feature-gates=RotateKubeletServerCertificate=true：开启 kublet server 证书的自动更新特性；
--controllers=*,bootstrapsigner,tokencleaner：启用的控制器列表，tokencleaner 用于自动清理过期的 Bootstrap token；
--horizontal-pod-autoscaler-*：custom metrics 相关参数，支持 autoscaling/v2alpha1；
--tls-cert-file、--tls-private-key-file：使用 https 输出 metrics 时使用的 Server 证书和秘钥；
--use-service-account-credentials=true:
User=k8s：使用 k8s 账户运行；

kube-controller-manager 不对请求 https metrics 的 Client 证书进行校验，故不需要指定 --tls-ca-file 参数，而且该参数已被淘汰。

06-03-06 kube-controller-manager 的权限

　　ClusteRole: system:kube-controller-manager 的权限很小，只能创建 secret、serviceaccount 等资源对象，各 controller 的权限分散到 ClusterRole system:controller:XXX 中。

　　需要在 kube-controller-manager 的启动参数中添加 --use-service-account-credentials=true 参数，这样 main controller 会为各 controller 创建对应的 ServiceAccount XXX-controller。

　　内置的 ClusterRoleBinding system:controller:XXX 将赋予各 XXX-controller ServiceAccount 对应的 ClusterRole system:controller:XXX 权限。

06-03-07 分发systemd unit 文件到所有master 节点；启动检查 kube-controller-manager 服务

[root@kube-master ~]# vim /opt/k8s/script/controller_manager.sh

NODE_IPS=("192.168.10.108" "192.168.10.109" "192.168.10.110")
for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
        echo ">>> ${node_ip}"
        scp /opt/controller_manager/kube-controller-manager.service root@${node_ip}:/etc/systemd/system/
        ssh root@${node_ip} "mkdir -p /opt/log/kubernetes && chown -R k8s /opt/log/kubernetes"
        ssh root@${node_ip} "systemctl daemon-reload && systemctl enable kube-controller-manager && systemctl start kube-controller-manager"
done

for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
        echo ">>> ${node_ip}"
        ssh k8s@${node_ip} "systemctl status kube-controller-manager|grep Active"
done

[root@kube-master ~]# chmod +x /opt/k8s/script/controller_manager.sh && /opt/k8s/script/controller_manager.sh

06-03-08 查看输出的 metric

注意：以下命令在 kube-controller-manager 节点上执行。

[root@kube-master ~]# ss -nutlp |grep kube-controll

tcp LISTEN 0 128 127.0.0.1:10252 *:* users:(("kube-controller",pid=6532,fd=5))

[root@kube-master ~]# curl -s --cacert /opt/k8s/cert/ca.pem https://127.0.0.1:10252/metrics |head

# HELP ClusterRoleAggregator_adds Total number of adds handled by workqueue: ClusterRoleAggregator

# TYPE ClusterRoleAggregator_adds counter

ClusterRoleAggregator_adds 6

# HELP ClusterRoleAggregator_depth Current depth of workqueue: ClusterRoleAggregator

# TYPE ClusterRoleAggregator_depth gauge

ClusterRoleAggregator_depth 0

# HELP ClusterRoleAggregator_queue_latency How long an item stays in workqueueClusterRoleAggregator before being requested.

# TYPE ClusterRoleAggregator_queue_latency summary

ClusterRoleAggregator_queue_latency{quantile="0.5"} 431

ClusterRoleAggregator_queue_latency{quantile="0.9"} 85089

注：curl --cacert CA 证书用来验证 kube-controller-manager https server 证书；

06-03-09 测试 kube-controller-manager 集群的高可用

1、停掉一个或两个节点的 kube-controller-manager 服务，观察其它节点的日志，看是否获取了 leader 权限。

2、查看当前的 leader

[root@kube-master ~]# kubectl get endpoints kube-controller-manager --namespace=kube-system -o yaml

apiVersion: v1

kind: Endpoints

metadata:

annotations:

control-plane.alpha.kubernetes.io/leader: '{"holderIdentity":"kube-master_53bc08b7-f69d-11e8-9e79-0050563ab62b","leaseDurationSeconds":15,"acquireTime":"2018-12-03T01:48:18Z","renewTime":"2018-12-03T01:59:15Z","leaderTransitions":5}'

creationTimestamp: 2018-11-29T03:12:14Z

name: kube-controller-manager

namespace: kube-system

resourceVersion: "56075"

selfLink: /api/v1/namespaces/kube-system/endpoints/kube-controller-manager

uid: 91e64a51-f384-11e8-a392-0050563ab62b

可见，当前的 leader 为 kube-node1 节点。（本来是在kube-master节点）

06-04.部署高可用 kube-scheduler 集群

　　本文档介绍部署高可用 kube-scheduler 集群的步骤。

　　为保证通信安全，本文档先生成 x509 证书和私钥，kube-scheduler 在如下两种情况下使用该证书：

① 与 kube-apiserver 的安全端口通信;

② 在安全端口(https，10251) 输出 prometheus 格式的 metrics；

准备工作：下载最新版本的二进制文件、安装和配置 flanneld

06-04-01 创建 kube-scheduler 证书和私钥

创建证书签名请求：

[root@kube-master ~]# cd /opt/k8s/cert/

[root@kube-master cert]# cat > kube-scheduler-csr.json <<EOF

{
    "CN": "system:kube-scheduler",
    "hosts": [
      "127.0.0.1",
      "192.168.10.108",
      "192.168.10.109",
      "192.168.10.110"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
      {
        "C": "CN",
        "ST": "BeiJing",
        "L": "BeiJing",
        "O": "system:kube-scheduler",
        "OU": "4Paradigm"
      }
    ]
}

EOF

注：

hosts 列表包含所有 kube-scheduler 节点 IP；
CN 为 system:kube-scheduler、O 为 system:kube-scheduler，kubernetes 内置的 ClusterRoleBindings system:kube-scheduler 将赋予 kube-scheduler 工作所需的权限。

06-04-02 生成证书和私钥

[root@kube-master cert]# cfssl gencert -ca=/opt/k8s/cert/ca.pem \

-ca-key=/opt/k8s/cert/ca-key.pem \

-config=/opt/k8s/cert/ca-config.json \ -profile=kubernetes kube-scheduler-csr.json | cfssljson_linux-amd64 -bare kube-scheduler

[root@kube-master cert]# ls *scheduler*

kube-scheduler.csr kube-scheduler-csr.json kube-scheduler-key.pem kube-scheduler.pem

06-04-03 创建kubeconfig 文件

kubeconfig 文件包含访问 apiserver 的所有信息，如 apiserver 地址、CA 证书和自身使用的证书；

① 执行命令，生产kube-scheduler.kubeconfig文件

[root@kube-master ~]# kubectl config set-cluster kubernetes \

--certificate-authority=/opt/k8s/cert/ca.pem \

--embed-certs=true \

--server=https://192.168.10.10:8443 \

--kubeconfig=/root/.kube/kube-scheduler.kubeconfig

[root@kube-master ~]# kubectl config set-credentials system:kube-scheduler \

--client-certificate=/opt/k8s/cert/kube-scheduler.pem \

--client-key=/opt/k8s/cert/kube-scheduler-key.pem \

--embed-certs=true \

--kubeconfig=/root/.kube/kube-scheduler.kubeconfig

[root@kube-master ~]# kubectl config set-context system:kube-scheduler@kubernetes \

--cluster=kubernetes \

--user=system:kube-scheduler \

--kubeconfig=/root/.kube/kube-scheduler.kubeconfig

[root@kube-master ~]# kubectl config use-context system:kube-scheduler@kubernetes --kubeconfig=/root/.kube/kube-scheduler.kubeconfig

② 验证kube-controller-manager.kubeconfig文件

[root@kube-master cert]# ls /root/.kube/kube-scheduler.kubeconfig

/root/.kube/kube-scheduler.kubeconfig

[root@kube-master ~]# kubectl config view --kubeconfig=/root/.kube/kube-scheduler.kubeconfig

apiVersion: v1
clusters:
- cluster:
    certificate-authority-data: REDACTED
    server: https://192.168.10.100:8443
  name: kubernetes
contexts:
- context:
    cluster: kubernetes
    user: system:kube-scheduler
  name: system:kube-scheduler@kubernetes
current-context: system:kube-scheduler@kubernetes
kind: Config
preferences: {}
users:
- name: system:kube-scheduler
  user:
    client-certificate-data: REDACTED
    client-key-data: REDACTED

06-04-04 分发生成的证书和私钥、kubeconfig 到所有 master 节点

[root@kube-master ~]# vim /opt/k8s/script/scp_scheduler.sh

NODE_IPS=("192.168.10.108" "192.168.10.109" "192.168.10.110")
for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
        echo ">>> ${node_ip}"
        ssh root@${node_ip} "chown k8s /opt/k8s/cert/*"
        scp /opt/k8s/cert/kube-scheduler*.pem k8s@${node_ip}:/opt/k8s/cert/
        scp /root/.kube/kube-scheduler.kubeconfig k8s@${node_ip}:/opt/k8s/
done

[root@kube-master ~]# chmod +x /opt/k8s/script/scp_scheduler.sh && /opt/k8s/script/scp_scheduler.sh

06-04-05 创建kube-scheduler systemd unit 文件

[root@kube-master ~]# mkdir /opt/scheduler

[root@kube-master ~]# cd /opt/scheduler

[root@kube-master scheduler]# cat > kube-scheduler.service <<EOF

[Unit]
Description=Kubernetes Scheduler
Documentation=https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes

[Service]
ExecStart=/opt/k8s/bin/kube-scheduler \\
  --address=127.0.0.1 \\
  --kubeconfig=/etc/kubernetes/kube-scheduler.kubeconfig \\
  --leader-elect=true \\
  --alsologtostderr=true \\
  --logtostderr=false \\
  --log-dir=/var/log/kubernetes \\
  --v=2
Restart=on-failure
RestartSec=5
User=k8s

[Install]
WantedBy=multi-user.target

EOF

注：

--address：在 127.0.0.1:10251 端口接收 http /metrics 请求；kube-scheduler 目前还不支持接收 https 请求；
--kubeconfig：指定 kubeconfig 文件路径，kube-scheduler 使用它连接和验证 kube-apiserver；
--leader-elect=true：集群运行模式，启用选举功能；被选为 leader 的节点负责处理工作，其它节点为阻塞状态；
User=k8s：使用 k8s 账户运行；

06-04-06 分发systemd unit 文件到所有master 节点；启动检查kube-scheduler 服务

[root@kube-master scheduler]# vim /opt/k8s/script/scheduler.sh

NODE_IPS=("192.168.10.108" "192.168.10.109" "192.168.10.110")
for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
        echo ">>> ${node_ip}"
        scp /opt/scheduler/kube-scheduler.service root@${node_ip}:/etc/systemd/system/
        ssh root@${node_ip} "mkdir -p /opt/log/kubernetes && chown -R k8s /opt/log/kubernetes"
        ssh root@${node_ip} "systemctl daemon-reload && systemctl enable kube-scheduler && systemctl start kube-scheduler"
done

for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
    echo ">>> ${node_ip}"
    ssh k8s@${node_ip} "systemctl status kube-scheduler|grep Active"
done

[root@kube-master scheduler]# chmod +x /opt/k8s/script/scheduler.sh && /opt/k8s/script/scheduler.sh

确保状态为 active (running)，否则查看日志，确认原因：

journalctl -u kube-scheduler

06-04-07 查看输出的 metric

注意：以下命令在 kube-scheduler 节点上执行。

kube-scheduler 监听 10251 端口，接收 http 请求：

[root@kube-master ~]# ss -nutlp |grep kube-scheduler

tcp 　　LISTEN 　　0 　　128 127.0.0.1:10251 　　*:* 　　users:(("kube-scheduler",pid=14968,fd=8))

[root@kube-master ~]# curl -s http://127.0.0.1:10251/metrics |head

# HELP apiserver_audit_event_total Counter of audit events generated and sent to the audit backend.

# TYPE apiserver_audit_event_total counter

apiserver_audit_event_total 0

# HELP go_gc_duration_seconds A summary of the GC invocation durations.

# TYPE go_gc_duration_seconds summary

go_gc_duration_seconds{quantile="0"} 3.6554e-05

go_gc_duration_seconds{quantile="0.25"} 0.000133804

go_gc_duration_seconds{quantile="0.5"} 0.000203523

go_gc_duration_seconds{quantile="0.75"} 0.000683624

go_gc_duration_seconds{quantile="1"} 0.001188571

06-04-08 测试 kube-scheduler 集群的高可用

1、随便找一个或两个 master 节点，停掉 kube-scheduler 服务，看其它节点是否获取了 leader 权限（systemd 日志）。

2、查看当前的 leader

[root@kube-master ~]# kubectl get endpoints kube-scheduler --namespace=kube-system -o yaml

apiVersion: v1

kind: Endpoints

metadata:

annotations:

control-plane.alpha.kubernetes.io/leader: '{"holderIdentity":"kube-node1_531fab4b-f69d-11e8-ba0a-00505631d257","leaseDurationSeconds":15,"acquireTime":"2018-12-03T01:48:23Z","renewTime":"2018-12-03T02:02:28Z","leaderTransitions":4}'

creationTimestamp: 2018-11-29T05:50:35Z

name: kube-scheduler

namespace: kube-system

resourceVersion: "56324"

selfLink: /api/v1/namespaces/kube-system/endpoints/kube-scheduler

uid: b1435e86-f39a-11e8-a392-0050563ab62b

可见，当前的 leader 为 kube-node2 节点。（本来是在kube-master节点）

07.部署 worker 节点

kubernetes work 节点运行如下组件：

docker
kubelet
kube-proxy

1、安装和配置 flanneld

参考 05.部署 flannel 网络

2、安装依赖包

CentOS:

$ yum install -y epel-release

$ yum install -y conntrack ipvsadm ipset jq iptables curl sysstat libseccomp && /usr/sbin/modprobe ip_vs

Ubuntu:

$ apt-get install -y conntrack ipvsadm ipset jq iptables curl sysstat libseccomp && /usr/sbin/modprobe ip_vs

07-01.部署 docker 组件

docker 是容器的运行环境，管理它的生命周期。kubelet 通过 Container Runtime Interface (CRI) 与 docker 进行交互。

07-01-01 下载docker 二进制文件

到 https://download.docker.com/linux/static/stable/x86_64/ 页面下载最新发布包：

wget https://download.docker.com/linux/static/stable/x86_64/docker-18.03.1-ce.tgz tar -xvf docker-18.03.1-ce.tgz

07-01-02 创建和分发 systemd unit 文件

[root@kube-master ~]# mkdir /opt/docker

[root@kube-master ~]# cd /opt/

[root@kube-master docker]# cat > docker.service << "EOF"

[Unit]
Description=Docker Application Container Engine
Documentation=http://docs.docker.io

[Service]
Environment="PATH=/opt/k8s/bin:/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin"
EnvironmentFile=-/run/flannel/docker
ExecStart=/opt/k8s/bin/dockerd --log-level=error $DOCKER_NETWORK_OPTIONS
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
Restart=on-failure
RestartSec=5
LimitNOFILE=infinity
LimitNPROC=infinity
LimitCORE=infinity
Delegate=yes
KillMode=process

[Install]
WantedBy=multi-user.target

EOF

EOF 前后有双引号，这样 bash 不会替换文档中的变量，如 $DOCKER_NETWORK_OPTIONS；
dockerd 运行时会调用其它 docker 命令，如 docker-proxy，所以需要将 docker 命令所在的目录加到 PATH 环境变量中；
flanneld 启动时将网络配置写入 /run/flannel/docker 文件中，dockerd 启动前读取该文件中的环境变量 DOCKER_NETWORK_OPTIONS ，然后设置 docker0 网桥网段；
如果指定了多个 EnvironmentFile 选项，则必须将 /run/flannel/docker 放在最后(确保 docker0 使用 flanneld 生成的 bip 参数)；
docker 需要以 root 用于运行；
docker 从 1.13 版本开始，可能将 iptables FORWARD chain的默认策略设置为DROP，从而导致 ping 其它 Node 上的 Pod IP 失败，遇到这种情况时，需要手动设置策略为 ACCEPT：$ sudo iptables -P FORWARD ACCEPT；并且把以下命令写入 /etc/rc.local 文件中，防止节点重启iptables FORWARD chain的默认策略又还原为DROP：$ /sbin/iptables -P FORWARD ACCEPT

07-01-03 配置docker 配置文件

使用国内的仓库镜像服务器以加快 pull image 的速度，同时增加下载的并发数 (需要重启 dockerd 生效)：

cat > docker-daemon.json <<EOF

{
    "registry-mirrors": ["https://hub-mirror.c.163.com", "https://docker.mirrors.ustc.edu.cn"],
    "max-concurrent-downloads": 20
}

EOF

07-01-04 分发docker 二进制文件、systemd unit 文件、docker 配置文件到所有 worker 机器

[root@kube-master ~]# vim /opt/k8s/script/scp_docker.sh

NODE_IPS=("192.168.10.108" "192.168.10.109" "192.168.10.110")
for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp /root/docker/docker*  k8s@${node_ip}:/opt/k8s/bin/
    ssh k8s@${node_ip} "chmod +x /opt/k8s/bin/*"
    scp /opt/docker/docker.service root@${node_ip}:/etc/systemd/system/
    ssh root@${node_ip} "mkdir -p  /opt/docker/"
    scp /opt/docker/docker-daemon.json root@${node_ip}:/opt/docker/daemon.json
done

07-01-05 启动并检查 docker 服务

[root@kube-master ~]# vim /opt/k8s/script/docker.sh

NODE_IPS=("192.168.10.108" "192.168.10.109" "192.168.10.110")
for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
        echo ">>> ${node_ip}"
        ssh root@${node_ip} "systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld"
        ssh root@${node_ip} "/usr/sbin/iptables -F && /usr/sbin/iptables -X && /usr/sbin/iptables -F -t nat && /usr/sbin/iptables -X -t nat"
        ssh root@${node_ip} "/usr/sbin/iptables -P FORWARD ACCEPT"
        ssh root@${node_ip} "systemctl daemon-reload && systemctl enable docker && systemctl restart docker"
        ssh root@${node_ip} 'for intf in /sys/devices/virtual/net/docker0/brif/*; do echo 1 > $intf/hairpin_mode; done'
        ssh root@${node_ip} "sudo sysctl -p /etc/sysctl.d/kubernetes.conf"
 #检查服务运行状态
        ssh k8s@${node_ip} "systemctl status docker|grep Active"
 #检查 docker0 网桥
        ssh k8s@${node_ip} "/usr/sbin/ip addr show flannel.1 && /usr/sbin/ip addr show docker0"
done

注：

关闭 firewalld(centos7)/ufw(ubuntu16.04)，否则可能会重复创建 iptables 规则；
清理旧的 iptables rules 和 chains 规则；
开启 docker0 网桥下虚拟网卡的 hairpin 模式;

[root@kube-master ~]# chmod +x /opt/k8s/script/docker.sh && /opt/k8s/script/docker.sh

① 确保状态为 active (running)，否则查看日志，确认原因：

$ journalctl -u docker

② 确认各 work 节点的 docker0 网桥和 flannel.1 接口的 IP 处于同一个网段中(如下10.30.22.0和 10.30.22.1)：

4: flannel.1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1450 qdisc noqueue state UNKNOWN

link/ether ea:b3:44:ab:36:16 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

inet 10.30.89.0/32 scope global flannel.1

valid_lft forever preferred_lft forever

7: docker0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1450 qdisc noqueue state UP

link/ether 02:42:8e:6e:ea:ef brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

inet 10.30.89.1/24 brd 10.30.89.255 scope global docker0

valid_lft forever preferred_lft forever

07-02.部署 kubelet 组件

　　kublet 运行在每个 worker 节点上，接收 kube-apiserver 发送的请求，管理 Pod 容器，执行交互式命令，如 exec、run、logs 等。

　　kublet 启动时自动向 kube-apiserver 注册节点信息，内置的 cadvisor 统计和监控节点的资源使用情况。

　　为确保安全，本文档只开启接收 https 请求的安全端口，对请求进行认证和授权，拒绝未授权的访问(如 apiserver、heapster)。

1、下载和分发 kubelet 二进制文件

参考 06.部署master节点.md

2、安装依赖包

参考 07部署worker节点.md

07-02-01 创建 kubelet bootstrap kubeconfig 文件

[root@kube-master ~]# vim /opt/k8s/script/bootstrap_kubeconfig.sh

NODE_NAMES=("kube-master" "kube-node1" "kube-node2")
for node_name in ${NODE_NAMES[@]};do
    echo ">>> ${node_name}"
    # 创建 token
    export BOOTSTRAP_TOKEN=$(kubeadm token create \
    --description kubelet-bootstrap-token \
    --groups system:bootstrappers:${node_name} \
    --kubeconfig ~/.kube/config)

    # 设置集群参数
    kubectl config set-cluster kubernetes \
    --certificate-authority=/opt/k8s/cert/ca.pem \
    --embed-certs=true \
    --server=https://192.168.10.10:8443 \
    --kubeconfig=~/.kube/kubelet-bootstrap-${node_name}.kubeconfig

    # 设置客户端认证参数
    kubectl config set-credentials kubelet-bootstrap \
    --token=${BOOTSTRAP_TOKEN} \
    --kubeconfig=~/.kube/kubelet-bootstrap-${node_name}.kubeconfig

    # 设置上下文参数
    kubectl config set-context default \
    --cluster=kubernetes \
    --user=kubelet-bootstrap \
    --kubeconfig=~/.kube/kubelet-bootstrap-${node_name}.kubeconfig

    # 设置默认上下文
    kubectl config use-context default --kubeconfig=~/.kube/kubelet-bootstrap-${node_name}.kubeconfig
done

[root@kube-master ~]# chmod +x /opt/k8s/script/bootstrap_kubeconfig.sh && /opt/k8s/script/bootstrap_kubeconfig.sh

注：

① 证书中写入 Token 而非证书，证书后续由 controller-manager 创建。

查看 kubeadm 为各节点创建的 token：

[root@kube-master ~]# kubeadm token list --kubeconfig ~/.kube/config

TOKEN 　　　　　　　　　 TTL EXPIRES 　　　　　　　　 USAGES 　　　　　　DESCRIPTION 　　　　EXTRA GROUPS

8hpvxm.w5uctmxzlphfh37l 　 23h 2018-11-30T16:03:27+08:00 authentication,signing kubelet-bootstrap-token system:bootstrappers:kube-node1

gktdpg.5x931bwfzf4z4hjt 　　23h 2018-11-30T16:03:27+08:00 authentication,signing kubelet-bootstrap-token system:bootstrappers:kube-node2

ttbgfq.19zeet23eohtdo65 　　23h 2018-11-30T16:03:26+08:00 authentication,signing kubelet-bootstrap-token system:bootstrappers:kube-master

② 创建的 token 有效期为 1 天，超期后将不能再被使用，且会被 kube-controller-manager 的 tokencleaner 清理(如果启用该 controller 的话)；

③ kube-apiserver 接收 kubelet 的 bootstrap token 后，将请求的 user 设置为 system:bootstrap:，group 设置为 system:bootstrappers；

各 token 关联的 Secret：

[root@kube-master ~]# kubectl get secrets -n kube-system

NAME 　　　　　　　　　　TYPE 　　　　　　　　　　　　　　DATA AGE

bootstrap-token-8hpvxm 　　 bootstrap.kubernetes.io/token 　　　7 　　7m

bootstrap-token-gktdpg 　　 bootstrap.kubernetes.io/token 　　　7 　　7m

bootstrap-token-ttbgfq 　　　bootstrap.kubernetes.io/token 　　　7 　　7m

default-token-5lvn4　　　　　kubernetes.io/service-account-token 3 　　4h

07-02-02 创建kubelet 参数配置文件

从 v1.10 开始，kubelet 部分参数需在配置文件中配置，kubelet --help 会提示：

DEPRECATED: This parameter should be set via the config file specified by the Kubelet's --config flag

[root@kube-master ~]# mkdir /opt/kubelet

[root@kube-master ~]# cd /opt/kubelet

[root@kube-master kubelet]# vim kubelet.config.json.template

{
  "kind": "KubeletConfiguration",
  "apiVersion": "kubelet.config.k8s.io/v1beta1",
  "authentication": {
    "x509": {
      "clientCAFile": "/opt/k8s/cert/ca.pem"
    },
    "webhook": {
      "enabled": true,
      "cacheTTL": "2m0s"
    },
    "anonymous": {
      "enabled": false
    }
  },
  "authorization": {
    "mode": "Webhook",
    "webhook": {
      "cacheAuthorizedTTL": "5m0s",
      "cacheUnauthorizedTTL": "30s"
    }
  },
  "address": "##NODE_IP##",
  "port": 10250,
  "readOnlyPort": 0,
  "cgroupDriver": "cgroupfs",
  "hairpinMode": "promiscuous-bridge",
  "serializeImagePulls": false,
  "featureGates": {
    "RotateKubeletClientCertificate": true,
    "RotateKubeletServerCertificate": true
  },
  "clusterDomain": "cluster.local",
  "clusterDNS": ["10.90.0.2"]
}

07-02-03 分发 bootstrap kubeconfig 、kubelet 配置文件到所有 worker 节点

[root@kube-master ~]# vim /opt/k8s/script/scp_kubelet.sh

NODE_IPS=("192.168.10.108" "192.168.10.109" "192.168.10.110")
NODE_NAMES=("kube-master" "kube-node1" "kube-node2")
for node_name in ${NODE_NAMES[@]};do
    echo ">>> ${node_name}"
    scp ~/.kube/kubelet-bootstrap-${node_name}.kubeconfig k8s@${node_name}:/opt/k8s/kubelet-bootstrap.kubeconfig
done

for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
    echo ">>> ${node_ip}"
    sed -e "s/##NODE_IP##/${node_ip}/" /opt/kubelet/kubelet.config.json.template > /opt/kubelet/kubelet.config-${node_ip}.json
    scp /opt/kubelet/kubelet.config-${node_ip}.json root@${node_ip}:/opt/k8s/kubelet.config.json
done

[root@kube-master ~]# chmod +x /opt/k8s/script/scp_kubelet.sh && /opt/k8s/script/scp_kubelet.sh

07-02-04 创建kubelet systemd unit 文件

[root@kube-master ~]# vim /opt/kubelet/kubelet.service.template

[Unit]
Description=Kubernetes Kubelet
Documentation=https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes
After=docker.service
Requires=docker.service

[Service]
WorkingDirectory=/opt/lib/kubelet
ExecStart=/opt/k8s/bin/kubelet \
--bootstrap-kubeconfig=/opt/k8s/kubelet-bootstrap.kubeconfig \
--cert-dir=/opt/k8s/cert \
--kubeconfig=/opt/k8s/kubelet.kubeconfig \
--config=/opt/k8s/kubelet.config.json \
--hostname-override=##NODE_NAME## \
--pod-infra-container-image=registry.access.redhat.com/rhel7/pod-infrastructure:latest \
--allow-privileged=true \
--alsologtostderr=true \
--logtostderr=false \
--log-dir=/opt/log/kubernetes \
--v=2
Restart=on-failure
RestartSec=5

[Install]
WantedBy=multi-user.target

07-02-05 Bootstrap Token Auth 和授予权限

1、kublet 启动时查找配置的 --kubeletconfig 文件是否存在，如果不存在则使用 --bootstrap-kubeconfig 向 kube-apiserver 发送证书签名请求 (CSR)。

2、kube-apiserver 收到 CSR 请求后，对其中的 Token 进行认证（事先使用 kubeadm 创建的 token），认证通过后将请求的 user 设置为 system:bootstrap:，group 设置为 system:bootstrappers，这一过程称为 Bootstrap Token Auth。

3、默认情况下，这个 user 和 group 没有创建 CSR 的权限，kubelet 启动失败，错误日志如下：

$ sudo journalctl -u kubelet -a |grep -A 2 'certificatesigningrequests' May 06 06:42:36 kube-node1 kubelet[26986]: F0506 06:42:36.314378 26986 server.go:233] failed to run Kubelet: cannot create certificate signing request: certificatesigningrequests.certificates.k8s.io is forbidden: User "system:bootstrap:lemy40" cannot create certificatesigningrequests.certificates.k8s.io at the cluster scope May 06 06:42:36 kube-node1 systemd[1]: kubelet.service: Main process exited, code=exited, status=255/n/a May 06 06:42:36 kube-node1 systemd[1]: kubelet.service: Failed with result 'exit-code'.

4、解决办法是：创建一个 clusterrolebinding，将 group system:bootstrappers 和 clusterrole system:node-bootstrapper 绑定：

[root@kube-master ~]# kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap --clusterrole=system:node-bootstrapper --group=system:bootstrappers

07-02-06 启动 kubelet 服务

[root@kube-master ~]# vim /opt/k8s/script/kubelet.sh

NODE_IPS=("192.168.10.108" "192.168.10.109" "192.168.10.110")
NODE_NAMES=("kube-master" "kube-node1" "kube-node2")
#分发kubelet systemd unit 文件
for node_name in ${NODE_NAMES[@]};do 
    echo ">>> ${node_name}"
    sed -e "s/##NODE_NAME##/${node_name}/" /opt/kubelet/kubelet.service.template > /opt/kubelet/kubelet-${node_name}.service
    scp /opt/kubelet/kubelet-${node_name}.service root@${node_name}:/etc/systemd/system/kubelet.service
done
#开启检查kubelet 服务
for node_ip in ${NODE_IPS[@]};do
    ssh root@${node_ip} "mkdir -p /opt/lib/kubelet"
    ssh root@${node_ip} "/usr/sbin/swapoff -a"
        ssh root@${node_ip} "mkdir -p /opt/log/kubernetes && chown -R k8s /opt/log/kubernetes"
       ssh root@${node_ip} "systemctl daemon-reload && systemctl enable kubelet && systemctl restart kubelet"
    ssh root@${node_ip} "systemctl status kubelet |grep active"
done

注：

关闭 swap 分区，注意/etc/fstab 要设为开机不启动swap分区，否则 kubelet 会启动失败；
必须先创建工作和日志目录；
kubelet 启动后使用 --bootstrap-kubeconfig 向 kube-apiserver 发送 CSR 请求，当这个 CSR 被 approve 后，kube-controller-manager 为 kubelet 创建 TLS 客户端证书、私钥和 --kubeletconfig 文件。
kube-controller-manager 需要配置 --cluster-signing-cert-file 和 --cluster-signing-key-file 参数，才会为 TLS Bootstrap 创建证书和私钥。

07-02-07 approve kubelet CSR 请求

可以手动或自动 approve CSR 请求。推荐使用自动的方式，因为从 v1.8 版本开始，可以自动轮转approve csr 后生成的证书。

1、手动 approve CSR 请求

（1）查看 CSR 列表：

[root@kube-master ~]# kubectl get csr

NAME AGE REQUESTOR CONDITION

node-csr-SdkiSnAdFByBTIJDyFWTBSTIDMJKxwxQt9gEExFX5HU 4m system:bootstrap:8hpvxm Pending

node-csr-atMwF8GpKbDEcGjzCTXF1NYo9Jc1AzE2yQoxaU8NAkw 7m system:bootstrap:ttbgfq Pending

node-csr-qxa30a9GRg35iNEl3PYZOIICMo_82qPrqNu6PizEZXw 4m system:bootstrap:gktdpg Pending

三个 work 节点的 csr 均处于 pending 状态；

（2）approve CSR：

[root@kube-master ~]# kubectl certificate approve node-csr-SdkiSnAdFByBTIJDyFWTBSTIDMJKxwxQt9gEExFX5HU

certificatesigningrequest.certificates.k8s.io "node-csr-SdkiSnAdFByBTIJDyFWTBSTIDMJKxwxQt9gEExFX5HU" approved

（3）查看 Approve 结果：

[root@kube-master ~]# kubectl describe csr node-csr-SdkiSnAdFByBTIJDyFWTBSTIDMJKxwxQt9gEExFX5HU

Name: node-csr-SdkiSnAdFByBTIJDyFWTBSTIDMJKxwxQt9gEExFX5HU

Labels: <none>

Annotations: <none>

CreationTimestamp: Thu, 29 Nov 2018 17:51:43 +0800

Requesting User: system:bootstrap:8hpvxm

Status: Approved,Issued

Subject:

Common Name: system:node:kube-node1

Serial Number:

Organization: system:nodes

Events: <none>

2、自动 approve CSR 请求

（1）创建三个 ClusterRoleBinding，分别用于自动 approve client、renew client、renew server 证书：

[root@kube-master ~]# cat > /opt/kubelet/csr-crb.yaml <<EOF

# Approve all CSRs for the group "system:bootstrappers" kind: ClusterRoleBinding apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 metadata: name: auto-approve-csrs-for-group subjects: - kind: Group name:

 # Approve all CSRs for the group "system:bootstrappers"
 kind: ClusterRoleBinding
 apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
 metadata:
   name: auto-approve-csrs-for-group
 subjects:
 - kind: Group
   name: system:bootstrappers
   apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
 roleRef:
   kind: ClusterRole
   name: system:certificates.k8s.io:certificatesigningrequests:nodeclient
   apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
---
 # To let a node of the group "system:nodes" renew its own credentials
 kind: ClusterRoleBinding
 apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
 metadata:
   name: node-client-cert-renewal
 subjects:
 - kind: Group
   name: system:nodes
   apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
 roleRef:
   kind: ClusterRole
   name: system:certificates.k8s.io:certificatesigningrequests:selfnodeclient
   apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
---
# A ClusterRole which instructs the CSR approver to approve a node requesting a
# serving cert matching its client cert.
kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: approve-node-server-renewal-csr
rules:
- apiGroups: ["certificates.k8s.io"]
  resources: ["certificatesigningrequests/selfnodeserver"]
  verbs: ["create"]
---
 # To let a node of the group "system:nodes" renew its own server credentials
 kind: ClusterRoleBinding
 apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
 metadata:
   name: node-server-cert-renewal
 subjects:
 - kind: Group
   name: system:nodes
   apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
 roleRef:
   kind: ClusterRole
   name: approve-node-server-renewal-csr
   apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

EOF

注：

auto-approve-csrs-for-group：自动 approve node 的第一次 CSR；注意第一次 CSR 时，请求的 Group 为 system:bootstrappers；
node-client-cert-renewal：自动 approve node 后续过期的 client 证书，自动生成的证书 Group 为 system:nodes;
node-server-cert-renewal：自动 approve node 后续过期的 server 证书，自动生成的证书 Group 为 system:nodes;

（2）生效配置：

[root@kube-master ~]# $ kubectl apply -f /opt/kubelet/csr-crb.yaml

07-02-08 查看 kublet 的情况

1、等待一段时间(1-10 分钟)，三个节点的 CSR 都被自动 approve：

[root@kube-master ~]# kubectl get csr

NAME AGE REQUESTOR CONDITION

csr-kvbtt 15h system:node:kube-node1 Approved,Issued

csr-p9b9s 15h system:node:kube-node2 Approved,Issued

csr-rjpr9 15h system:node:kube-master Approved,Issued

node-csr-8Sr42M0z_LzZeHU-RCbgOynJm3Z2TsSXHuAlohfJiIM 15h system:bootstrap:ttbgfq Approved,Issued

node-csr-SdkiSnAdFByBTIJDyFWTBSTIDMJKxwxQt9gEExFX5HU 15h system:bootstrap:8hpvxm Approved,Issued

node-csr-atMwF8GpKbDEcGjzCTXF1NYo9Jc1AzE2yQoxaU8NAkw 15h system:bootstrap:ttbgfq Approved,Issued

node-csr-elVB0jp36nOHuOYlITWDZx8LoO2Ly4aW0VqgYxw_Te0 15h system:bootstrap:gktdpg Approved,Issued

node-csr-muNcDteZINLZnSv8FkhOMaP2ob5uw82PGwIAynNNrco 15h system:bootstrap:ttbgfq Approved,Issued

node-csr-qxa30a9GRg35iNEl3PYZOIICMo_82qPrqNu6PizEZXw 15h system:bootstrap:gktdpg Approved,Issued

2、所有节点均 ready：

[root@kube-master ~]# kubectl get nodes

NAME STATUS ROLES AGE VERSION

kube-master Ready <none> 25s v1.10.4

kube-node1 Ready <none> 7m v1.10.4

kube-node2 Ready <none> 21s v1.10.4

3、kube-controller-manager 为各 node 生成了 kubeconfig 文件和公私钥：

[root@kube-master ~]# ll /opt/k8s/kubelet.kubeconfig

-rw------- 1 root root 2280 Nov 29 18:05 /opt/k8s/kubelet.kubeconfig

[root@kube-master ~]# ll /opt/k8s/cert/ |grep kubelet

-rw-r--r-- 1 root root 1050 Nov 29 18:05 kubelet-client.crt

-rw------- 1 root root 227 Nov 29 18:01 kubelet-client.key

-rw------- 1 root root 1338 Nov 29 18:05 kubelet-server-2018-11-29-18-05-11.pem

lrwxrwxrwx 1 root root 52 Nov 29 18:05 kubelet-server-current.pem -> /opt/k8s/cert/kubelet-server-2018-11-29-18-05-11.pem

注：kubelet-server 证书会周期轮转；

07-02-09 kubelet 提供的 API 接口

1、kublet 启动后监听多个端口，用于接收 kube-apiserver 或其它组件发送的请求：

[root@kube-master ~]# ss -nutlp |grep kubelet

tcp LISTEN 0 128 192.168.10.108:10250 *:* users:(("kubelet",pid=2797,fd=22))

tcp LISTEN 0 128 192.168.10.108:4194 *:* users:(("kubelet",pid=2797,fd=13))

tcp LISTEN 0 128 127.0.0.1:10248 *:* users:(("kubelet",pid=2797,fd=32))

注：

4194: cadvisor http 服务；
10248: healthz http 服务；
10250: https API 服务；注意：未开启只读端口 10255；

2、例如执行 kubectl ec -it nginx-ds-5rmws -- sh 命令时，kube-apiserver 会向 kubelet 发送如下请求：

POST /exec/default/nginx-ds-5rmws/my-nginx?command=sh&input=1&output=1&tty=1

3、kubelet 接收 10250 端口的 https 请求：

/pods、/runningpods
/metrics、/metrics/cadvisor、/metrics/probes
/spec
/stats、/stats/container
/logs
/run/、"/exec/", "/attach/", "/portForward/", "/containerLogs/" 等管理；

4、由于关闭了匿名认证，同时开启了 webhook 授权，所有访问 10250 端口 https API 的请求都需要被认证和授权。

预定义的 ClusterRole system:kubelet-api-admin 授予访问 kubelet 所有 API 的权限：

[root@kube-master ~]# kubectl describe clusterrole system:kubelet-api-admin

Name: system:kubelet-api-admin

Labels: kubernetes.io/bootstrapping=rbac-defaults

Annotations: rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate=true

PolicyRule:

Resources Non-Resource URLs Resource Names Verbs

--------- ----------------- -------------- -----

nodes [] [] [get list watch proxy]

nodes/log [] [] [*]

nodes/metrics [] [] [*]

nodes/proxy [] [] [*]

nodes/spec [] [] [*]

nodes/stats [] [] [*]

07-02-10 kublet api 认证和授权

1、kublet 配置了如下认证参数：

authentication.anonymous.enabled：设置为 false，不允许匿名访问 10250 端口；
authentication.x509.clientCAFile：指定签名客户端证书的 CA 证书，开启 HTTPs 证书认证；
authentication.webhook.enabled=true：开启 HTTPs bearer token 认证；

同时配置了如下授权参数：

authroization.mode=Webhook：开启 RBAC 授权；

2、kubelet 收到请求后，使用 clientCAFile 对证书签名进行认证，或者查询 bearer token 是否有效。如果两者都没通过，则拒绝请求，提示 Unauthorized：

[root@kube-master ~]# curl -s --cacert /opt/k8s/cert/ca.pem https://192.168.10.109:10250/metrics

Unauthorized

[root@kube-master ~]# curl -s --cacert /opt/k8s/cert/ca.pem -H "Authorization: Bearer 123456" https://192.168.10.109:10250/metrics

Unauthorized

3、通过认证后，kubelet 使用 SubjectAccessReview API 向 kube-apiserver 发送请求，查询证书或 token 对应的 user、group 是否有操作资源的权限(RBAC)；

证书认证和授权：

$ 权限不足的证书；

[root@kube-master ~]# curl -s --cacert /opt/k8s/cert/ca.pem --cert /opt/k8s/cert/kube-controller-manager.pem --key /opt/k8s/cert/kube-controller-manager-key.pem https://192.168.10.109:10250/metrics

Forbidden (user=system:kube-controller-manager, verb=get, resource=nodes, subresource=metrics)

$ 使用部署 kubectl 命令行工具时创建的、具有最高权限的 admin 证书；

[root@kube-master cert]# curl -s --cacert /opt/k8s/cert/ca.pem --cert /opt/k8s/cert/admin.pem --key /opt/k8s/cert/admin-key.pem https://192.168.10.109:10250/metrics|head

# HELP apiserver_client_certificate_expiration_seconds Distribution of the remaining lifetime on the certificate used to authenticate a request.

# TYPE apiserver_client_certificate_expiration_seconds histogram

apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="0"} 0

apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="21600"} 0

apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="43200"} 0

apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="86400"} 0

apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="172800"} 0

apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="345600"} 0

apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="604800"} 0

apiserver_client_certificate_expiration_seconds_bucket{le="2.592e+06"} 0

--cacert、--cert、--key 的参数值必须是文件路径，如上面的/opt/k8s/cert/admin.pem 不能省略 ./，否则返回 401 Unauthorized；

4、bear token 认证和授权：

　　创建一个 ServiceAccount，将它和 ClusterRole system:kubelet-api-admin 绑定，从而具有调用 kubelet API 的权限：

[root@kube-master ~]# kubectl create sa kubelet-api-test

serviceaccount "kubelet-api-test" created

[root@kube-master ~]# kubectl create clusterrolebinding kubelet-api-test --clusterrole=system:kubelet-api-admin --serviceaccount=default:kubelet-api-test

clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io "kubelet-api-test" created

[root@kube-master ~]# SECRET=$(kubectl get secrets | grep kubelet-api-test | awk '{print $1}')

[root@kube-master ~]# TOKEN=$(kubectl describe secret ${SECRET} | grep -E '^token' | awk '{print $2}')

[root@kube-master ~]# curl -s --cacert /opt/k8s/cert/ca.pem -H "Authorization: Bearer ${TOKEN}" https://192.168.10.109:10250/metrics|head