从0到1使用Kubernetes系列（二）——安装工具介绍
本文是Kubernetes系列的第二篇，将介绍使用Kubeadm+Ansible搭建Kubernetes集群所需要的工具及其作用。
主要内容包括：
- Kubeadm
- Kubeadm是什么
- Kubeadm的目标
- Kubeadm的子命令
- Kubeadm的安装
- CFSSL
- CFSSL的安装
- Ansible
- Ansible是什么
- Ansible的基本架构
- Ansible功能特性
- Ansible的安装
- 总结user-gold-cdn
Kubeadm
Kubeadm是什么
Kubeadm是一个提供Kubeadm init 和 Kubeadm join命令，用于创建Kubernetes集群的最佳实践“快速路径”工具。
Kubeadm可以在多种设备上运行，可以是Linux笔记本电脑，虚拟机，物理/云服务器或Raspberry Pi。这使得Kubeadm非常适合与不同种类的配置系统（例如Terraform，Ansible等）集成。
开发者可以在支持安装deb或rpm软件包的操作系统上非常轻松地安装Kubeadm。SIG集群生命周期SIG Cluster Lifecycle Kubeadm的SIG相关维护者提供了预编译的这些软件包，也可以在其他操作系统上使用。
Kubeadm的目标
Kubeadm的目标是在不安装其他功能插件的基础上，建立一个通过Kubernetes一致性测试Kubernetes Conformance tests的最小可行集群。它在设计上并不会安装网络解决方案，而是需要用户自行安装第三方符合CNI的网络解决方案（如：flannel，calico，weave network等）。
Kubeadm的子任务
- kubeadm init 初始化Kubernetes主节点
- kubeadm join 初始化Kubernetes工作节点并将其加入群集
- kubeadm upgrade 将Kubernetes集群升级到更新版本
- kubeadm token 用于管理Kubeadm join所使用的令牌
- kubeadm reset 恢复由Kubeadm init或 Kubeadm join对此主机所做的任何更改
- kubeadm version 版本打印Kubeadm版本
Kubeadm的安装
安装Kubeadm需要手动安装Kubelet和Kubectl，因为Kubeadm是不会安装和管理这两个组件的。
- Kubelet：在群集中的所有计算机上运行的组件，并执行诸如启动pod和容器之类的操作。
- Kubectl：操作群集的命令行工具。
▌Ubuntu
apt-get update && apt-get install -y apt-transport-https curl
curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | apt-key add -
cat <<EOF >/etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
deb http://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main
EOF
apt-get update
apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl
apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl
▌CentOS
cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://packages.cloud.google.com/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://packages.cloud.google.com/yum/doc/yum-key.gpg https://packages.cloud.google.com/yum/doc/rpm-package-key.gpg
exclude=kube*
EOF
setenforce 0
yum install -y kubelet kubeadm kubectl --disableexcludes=kubernetes
systemctl enable kubelet && systemctl start kubelet
CFSSL
CFSSL是CloudFlare开源的一款PKI/TLS工具。它既是命令行工具，也是用于签名、验证和捆绑TLS证书的HTTP API 服务器。
CFSSL包括：
- 一组用于生成自定义 TLS PKI 的工具
- cfssl，即CFSSL的命令行工具
- multirootca 是可以使用多个签名密钥的证书颁发服务器
- kbundle 用于构建证书池
- cfssljson 从cfssl和multirootca中获取JSON输出，并将证书，密钥，CSR和bundle写入磁盘
PKI借助数字证书和公钥加密技术提供可信任的网络身份，通常，证书就是一个包含如下身份信息的文件：
- 证书所有组织的信息
- 公钥
- 证书颁发组织的信息
- 证书颁发组织授予的权限，如：证书有效期、适用的主机名、用途等
- 使用证书颁发组织私钥创建的数字签名
CFSSL的安装
由于运行环境不同，故使用Go命令进行编译安装，在安装之前请确保已安装1.8版本以上的Go命令行以及配置了环境变量GOPATH。
go get -u github.com/cloudflare/cfssl/cmd/...
Ansible
Ansible是什么
Ansible是个什么东西呢？官方的title是“Ansible is Simple IT Automation”——简单的自动化IT工具。这个工具的目标有这么几项：自动化部署APP；自动化管理配置项；自动化的持续交付；自动化的云服务管理。
所有的这几个目标本质上来说都是在一台或者几台服务器上，执行一系列的命令而已。就像Fabric，以及基于Fabric开发的自动化应用部署的工具： Essay 。都是做了这么个事——批量地在远程服务器上执行命令 。
那么Fabric和Ansible有什么差别呢？简单来说Fabric像是一个工具箱，提供了很多好用的工具，用来在Remote执行命令，而Ansible则是提供了一套简单的流程，你只要按照它的流程来做，就能轻松完成任务。这就像是库和框架的关系一样。
当然，它们之间也有共同点——都是基于 Paramiko 开发的。这个Paramiko是什么呢？它是一个纯Python实现的ssh协议库。因此Fabric和Ansible还有一个共同点就是不需要在远程主机上安装client/agents，因为它们是基于ssh来和远程主机通讯的。
Ansible基于Python开发，集合了众多运维工具（puppet、cfengine、chef、func、fabric）的优点，实现了批量系统配置、批量程序部署、批量运行命令等功能。Ansible是基于模块工作的，本身没有批量部署的能力。真正具有批量部署的是Ansible所运行的模块，Ansible只是提供一种框架，主要包括：
- 连接插件connection plugins：负责和被监控端实现通信；
- host inventory：指定操作的主机，是一个配置文件里面定义监控的主机；
- 各种模块：核心模块、command模块、自定义模块；
- 借助于插件完成记录日志邮件等功能；
- Playbook：剧本执行多个任务时，非必需可以让节点一次性运行多个任务。
Ansible的基本架构
-
核心引擎：即图中所看到的Ansible。
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核心模块（core module）：
模块库（module library）分为两部分，一个是核心模块，另外一个就是自定义模块（custom modules）。核心模块中都是Ansible自带的模块，Ansible模块资源分发到远程节点使其执行特定任务或匹配一个特定的状态。这些核心模块都遵循 Batteries Included 哲学。其实这里还是很有意思的，Batterires Included：Python has a large standard library, commonly cited as one of Python’s greatest strengths,providing tools suited to many tasks. 这就意味着Python有巨大的库支持你完成你想完成的任务工作。
-
自定义模块（custom modules）：
如果Ansible无法满足你所需求的模块，那么你能使用 Ansible 添加自定义化的模块。
-
插件（plugin）：
这里的理解就是完成较小型的任务，辅助模块来完成某个功能。
-
剧本（playbook）：
定义需要给远程主机执行的一系列任务。比如安装一个nginx服务，可以把这拆分为几个任务放到一个playbook中。例如：第一步，需要下载nginx的安装包。第二步，将事先写好的nginx.conf的配置文件下发的目标服务器上。第三步，把服务启动起来。第四步，检查端口是否正常开启。这些步骤可以通过playbook来进行整合，然后通过inventory来下发到想要执行剧本的主机上。并且playbook也支持交互式执行playbook里面的步骤，如果有哪一个步骤执行返回了一个错误报告，可以仅仅只单独执行这个步骤。你可以把playbook理解成为一个组策略，控制管理这个OU下所有的主机行为。
-
连接插件（connectior plugins）：
Ansible默认是基于SSH连接到目标机器上执行操作的。但是同样的Ansible支持不同的连接方法，要是这样的话就需要连接插件来完成连接了。
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主机清单（host inventory）：
为Ansible定义了管理主机的策略。一般小型环境下只需要在host文件中写入主机的IP地址即可，但是到了中大型环境有可能需要使用静态inventory或者动态主机清单来生成所需要执行的目标主机。
Ansible的功能特性
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应用代码自动化部署
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系统管理配置自动化
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支持持续交付自动化
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支持云计算，大数据平台环境
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轻量级，无序在客户端安装agent，更新时只需在控制机上进行更行即可
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批量任务执行可以写成脚本，不用分发到远程就可以执行
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支持非root用户管理操作，支持sudo
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使用python编写，维护更简单
Ansible的安装
▌Ubuntu
sudo apt-get install software-properties-common
sudo apt-add-repository ppa:ansible/ansible
sudo apt-get update
sudo apt-get install ansible
▌CentOS
sudo yum install epel-release
sudo yum install ansible
总结
通过前面的介绍，可以大致了解Kubeadm、CFSSL、Ansible这三个工具的作用，由于安装Kubernetes集群时执行Kubeadm命令较为固定和繁琐，并且有些命令需要所有节点都执行，故将这些命令编写为Ansible playbooks，使用Ansible进行执行，从而提高部署效率和降低出错的概率。
该系列第一篇为：《从0到1使用Kubernetes系列——Kubernetes入门》，下一篇将介绍如何使用Ansible快速安装Kubernetes集群，欢迎各位持续关注。
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