kubernetes 1.18.x 高可用二进制部署

标签（空格分隔）： kubernetes系列

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• 一： kubernetes 高可用简介
• 二： kubernetes 高可用部署

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一： kubernetes 高可用简介

1.1 kubernetes 高可用介绍

高可用架构（扩容多Master架构）

Kubernetes作为容器集群系统，通过健康检查+重启策略实现了Pod故障自我修复能力，通过调度算法实现将Pod分布式部署，并保持预期副本数，根据Node失效状态自动在其他Node拉起Pod，实现了应用层的高可用性。

针对Kubernetes集群，高可用性还应包含以下两个层面的考虑：Etcd数据库的高可用性和Kubernetes Master组件的高可用性。而Etcd我们已经采用3个节点组建集群实现高可用，本节将对Master节点高可用进行说明和实施。

Master节点扮演着总控中心的角色，通过不断与工作节点上的Kubelet进行通信来维护整个集群的健康工作状态。如果Master节点故障，将无法使用kubectl工具或者API做任何集群管理。

Master节点主要有三个服务kube-apiserver、kube-controller-mansger和kube-scheduler，其中kube-controller-mansger和kube-scheduler组件自身通过选择机制已经实现了高可用，所以Master高可用主要针对kube-apiserver组件，而该组件是以HTTP API提供服务，因此对他高可用与Web服务器类似，增加负载均衡器对其负载均衡即可，并且可水平扩容。

1.2 部署结构图

1.3 多master 结构图

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二：部署承接上文

之前步骤参考：
https://blog.51cto.com/flyfish225/2504511

在node04.flyfish 节点上面部署docker 

2.1 解压二进制包

tar zxvf docker-19.03.9.tgz
mv docker/* /usr/bin

2.2 systemd管理docker

cat > /usr/lib/systemd/system/docker.service << EOF
[Unit]
Description=Docker Application Container Engine
Documentation=https://docs.docker.com
After=network-online.target firewalld.service
Wants=network-online.target
[Service]
Type=notify
ExecStart=/usr/bin/dockerd
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
LimitNOFILE=infinity
LimitNPROC=infinity
LimitCORE=infinity
TimeoutStartSec=0
Delegate=yes
KillMode=process
Restart=on-failure
StartLimitBurst=3
StartLimitInterval=60s
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

2.3 创建配置文件

mkdir /etc/docker
cat > /etc/docker/daemon.json << EOF
{
  "registry-mirrors": ["https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF

registry-mirrors 阿里云镜像加速器

2.4 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start docker
systemctl enable docker

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部署Master2 Node（192.168.100.14）

Master2 与已部署的Master1所有操作一致。所以我们只需将Master1所有K8s文件拷贝过来，再修改下服务器IP和主机名启动即可。

1. 创建etcd证书目录

在Master2创建etcd证书目录：

mkdir -p /opt/etcd/ssl

2. 拷贝文件（Master1操作）

拷贝Master1上所有K8s文件和etcd证书到Master2：

scp -r /opt/kubernetes root@192.168.100.14:/opt
scp -r /opt/cni/ root@192.168.100.14:/opt
scp -r /opt/etcd/ssl root@192.168.100.14:/opt/etcd
scp /usr/lib/systemd/system/kube* root@192.168.100.14:/usr/lib/systemd/system
scp /usr/bin/kubectl  root@192.168.100.14:/usr/bin

3. 删除证书文件

删除kubelet证书和kubeconfig文件：

rm -f /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig
rm -f /opt/kubernetes/ssl/kubelet*

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4. 修改配置文件IP和主机名

修改apiserver、kubelet和kube-proxy配置文件为本地IP：

vim /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf
...
--bind-address=192.168.100.14 \
--advertise-address=192.168.100.14 \
...

vim /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
--hostname-override=node04.flyfish

vim /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml
hostnameOverride: node04.flyfish

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5. 启动设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start kube-apiserver
systemctl start kube-controller-manager
systemctl start kube-scheduler
systemctl start kubelet
systemctl start kube-proxy
systemctl enable kube-apiserver
systemctl enable kube-controller-manager
systemctl enable kube-scheduler
systemctl enable kubelet
systemctl enable kube-proxy

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kubectl get cs 

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7. 批准kubelet证书申请
   在node01.flyfish 节点 上面 批准授权

kubectl get csr

kubectl certificate approve node-csr-fyeyjxpS4JMpC2QvfmLOyeBbYUiMoYTSTGQETWVlqD4

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kubectl get node

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三：部署nginx 负载均衡服务器

kube-apiserver高可用架构图：

在node05.flyfish 与node07.flyfish 上面部署 nginx 与keepalive 

注意在 node06.flyfish 上面部署了vmware harbor 

 yum install epel-release -y
 yum install nginx keepalived -y

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cat > /etc/nginx/nginx.conf << "EOF"
user nginx;
worker_processes auto;
error_log /var/log/nginx/error.log;
pid /run/nginx.pid;

include /usr/share/nginx/modules/*.conf;

events {
    worker_connections 1024;
}

# 四层负载均衡，为两台Master apiserver组件提供负载均衡
stream {

    log_format  main  '$remote_addr $upstream_addr - [$time_local] $status $upstream_bytes_sent';

    access_log  /var/log/nginx/k8s-access.log  main;

    upstream k8s-apiserver {
       server 192.168.100.11:6443;   # Master1 APISERVER IP:PORT
       server 192.168.100.14:6443;   # Master2 APISERVER IP:PORT
    }

    server {
       listen 6443;
       proxy_pass k8s-apiserver;
    }
}

http {
    log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    access_log  /var/log/nginx/access.log  main;

    sendfile            on;
    tcp_nopush          on;
    tcp_nodelay         on;
    keepalive_timeout   65;
    types_hash_max_size 2048;

    include             /etc/nginx/mime.types;
    default_type        application/octet-stream;

    server {
        listen       80 default_server;
        server_name  _;

        location / {
        }
    }
}
EOF

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###3. keepalived配置文件（Nginx Master）

cat > /etc/keepalived/keepalived.conf << EOF
global_defs {
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id NGINX_MASTER
}
vrrp_script check_nginx {
    script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
}
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER
    interface ens33
    virtual_router_id 51 # VRRP 路由 ID实例，每个实例是唯一的
    priority 100    # 优先级，备服务器设置 90
    advert_int 1    # 指定VRRP 心跳包通告间隔时间，默认1秒
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    # 虚拟IP
    virtual_ipaddress {
        192.168.100.100/24
    }
    track_script {
        check_nginx
    }
}
EOF

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vrrp_script：指定检查nginx工作状态脚本（根据nginx状态判断是否故障转移）

virtual_ipaddress：虚拟IP（VIP）

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检查nginx状态脚本：

cat > /etc/keepalived/check_nginx.sh  << "EOF"
#!/bin/bash
count=$(ps -ef |grep nginx |egrep -cv "grep|$$")

if [ "$count" -eq 0 ];then
    exit 1
else
    exit 0
fi
EOF
chmod +x /etc/keepalived/check_nginx.sh

四：keepalived配置文件（Nginx Backup）

cat > /etc/keepalived/keepalived.conf << EOF
global_defs {
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 127.0.0.1
   smtp_connect_timeout 30
   router_id NGINX_BACKUP
}
vrrp_script check_nginx {
    script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
}
vrrp_instance VI_1 {
    state BACKUP
    interface ens33
    virtual_router_id 51 # VRRP 路由 ID实例，每个实例是唯一的
    priority 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.31.88/24
    }
    track_script {
        check_nginx
    }
}
EOF

上述配置文件中检查nginx运行状态脚本：

cat > /etc/keepalived/check_nginx.sh  << "EOF"
#!/bin/bash
count=$(ps -ef |grep nginx |egrep -cv "grep|$$")

if [ "$count" -eq 0 ];then
    exit 1
else
    exit 0
fi
EOF
chmod +x /etc/keepalived/check_nginx.sh

注：keepalived根据脚本返回状态码（0为工作正常，非0不正常）判断是否故障转移。

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5. 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start nginx
systemctl start keepalived
systemctl enable nginx
systemctl enable keepalived

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6. 查看keepalived工作状态
ip addr 

在node05.flyfish 上面 有一个 虚拟VIP 

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7. Nginx+Keepalived高可用测试

关闭主节点Nginx，测试VIP是否漂移到备节点服务器。

杀掉node05.flyfish 的nginx 

pkill nginx 

查看浮动IP 是否 飘到了node07.flyfish 节点

可以看到 浮动VIP 已经飘到了node07.flyfish 主机上面了

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去任意一个k8s 节点查看 服务器VIP 是否能够 获取到kube-apiserver 的 信息

curl -k https://192.168.100.100:6443/version

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检查 nignx 日志

7.4 修改所有Worker Node连接LB VIP

虽然我们增加了Master2和负载均衡器，但是我们是从单Master架构扩容的，也就是说目前所有的Node组件连接都还是Master1，如果不改为连接VIP走负载均衡器，那么Master还是单点故障。

因此接下来就是要改所有Node组件配置文件，由原来192.168.100.11修改为192.168.100.100（VIP）：

所有node 节点执行命令

sed -i 's#192.168.31.71:6443#192.168.31.88:6443#' /opt/kubernetes/cfg/*
systemctl restart kubelet
systemctl restart kube-proxy

kubectl get node 

至此 k8s 多节点master 集群配置完成