使用 Kube-vip 搭建高可用的 Kubernetes 集群(完整版)

前面我们课程中的集群是单 master 的集群，对于生产环境风险太大了，非常有必要做一个高可用的集群，这里的高可用主要是针对控制面板来说的，比如 kube-apiserver、etcd、kube-controller-manager、kube-scheduler 这几个组件，其中 kube-controller-manager 于 kube-scheduler 组件是 Kubernetes 集群自己去实现的高可用，当有多个组件存在的时候，会自动选择一个作为 Leader 提供服务，所以不需要我们手动去实现高可用，apiserver 和 etcd 就需要手动去搭建高可用的集群的。高可用的架构有很多，比如典型的 haproxy + keepalived 架构，或者使用 nginx 来做代理实现。

环境准备

4个节点，都是 Centos 7.6 系统，内核版本：3.10.0-1062.4.1.el7.x86_64，在每个节点上添加 hosts 信息：

1. ➜  ~ cat /etc/hosts 
2. 192.168.31.10 api.k8s.local  # vip 
3. 192.168.31.31 master1 
4. 192.168.31.32 master2 
5. 192.168.31.33 master3 
6. 192.168.31.100 node1 

其中 192.168.31.10 为 vip，使用域名 api.k8s.local 进行映射。

• 节点的 hostname 必须使用标准的 DNS 命名，另外千万不用什么默认的 localhost 的 hostname，会导致各种错误出现的。在 Kubernetes 项目里，机器的名字以及一切存储在 Etcd 中的 API 对象，都必须使用标准的 DNS 命名(RFC 1123)。可以使用命令 hostnamectl set-hostname node1 来修改 hostname。

禁用防火墙：

1. ➜  ~ systemctl stop firewalld 
2. ➜  ~ systemctl disable firewalld 

禁用 SELINUX：

1. ➜  ~ setenforce 0 
2. ➜  ~ cat /etc/selinux/config 
3. SELINUX=disabled 

由于开启内核 ipv4 转发需要加载 br_netfilter 模块，所以加载下该模块：

1. ➜  ~ modprobe br_netfilter 

创建/etc/sysctl.d/k8s.conf文件，添加如下内容：

1. net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1 
2. net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1 
3. net.ipv4.ip_forward = 1 

执行如下命令使修改生效：

1. ➜  ~ sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf 

安装 ipvs：

1. ➜  ~ cat > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules <<EOF 
2. #!/bin/bash 
3. modprobe -- ip_vs 
4. modprobe -- ip_vs_rr 
5. modprobe -- ip_vs_wrr 
6. modprobe -- ip_vs_sh 
7. modprobe -- nf_conntrack_ipv4 
8. EOF 
9. ➜  ~ chmod 755 /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules && lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4 

上面脚本创建了的/etc/sysconfig/modules/ipvs.modules文件，保证在节点重启后能自动加载所需模块。使用lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack_ipv4命令查看是否已经正确加载所需的内核模块。

接下来还需要确保各个节点上已经安装了 ipset 软件包：

1. ➜  ~ yum install ipset 

为了便于查看 ipvs 的代理规则，最好安装一下管理工具 ipvsadm：

1. ➜  ~ yum install ipvsadm 

同步服务器时间

1. ➜  ~ yum install chrony -y 
2. ➜  ~ systemctl enable chronyd 
3. ➜  ~ systemctl start chronyd 
4. ➜  ~ chronyc sources 
5. 210 Number of sources = 4 
6. MS Name/IP address         Stratum Poll Reach LastRx Last sample 
7. =============================================================================== 
8. ^+ sv1.ggsrv.de                  2   6    17    32   -823us[-1128us] +/-   98ms 
9. ^- montreal.ca.logiplex.net      2   6    17    32    -17ms[  -17ms] +/-  179ms 
10. ^- ntp6.flashdance.cx            2   6    17    32    -32ms[  -32ms] +/-  161ms 
11. ^* 119.28.183.184                2   6    33    32   +661us[ +357us] +/-   38ms 
12. ➜  ~ date 
13. Tue Aug 31 14:36:14 CST 2021 

关闭 swap 分区：

1. ➜  ~ swapoff -a 

修改/etc/fstab文件，注释掉 SWAP 的自动挂载，使用free -m确认 swap 已经关闭。swappiness 参数调整，修改/etc/sysctl.d/k8s.conf添加下面一行：

1. vm.swappiness=0 

执行 sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf 使修改生效。

安装 Containerd

我们已经了解过容器运行时 containerd 的一些基本使用，接下来在各个节点上安装 Containerd。

由于 containerd 需要调用 runc，所以我们也需要先安装 runc，不过 containerd 提供了一个包含相关依赖的压缩包 cri-containerd-cni-${VERSION}.${OS}-${ARCH}.tar.gz，可以直接使用这个包来进行安装。首先从 release 页面下载最新版本的压缩包，当前为 1.5.5 版本：

1. ➜  ~ wget https://github.com/containerd/containerd/releases/download/v1.5.5/cri-containerd-cni-1.5.5-linux-amd64.tar.gz 
2. # 如果有限制，也可以替换成下面的 URL 加速下载 
3. # wget https://download.fastgit.org/containerd/containerd/releases/download/v1.5.5/cri-containerd-cni-1.5.5-linux-amd64.tar.gz 

直接将压缩包解压到系统的各个目录中：

1. ➜  ~ tar -C / -xzf cri-containerd-cni-1.5.5-linux-amd64.tar.gz 

然后要将 /usr/local/bin 和 /usr/local/sbin 追加到 ~/.bashrc 文件的 PATH 环境变量中：

1. export PATH=$PATH:/usr/local/bin:/usr/local/sbin 

然后执行下面的命令使其立即生效：

1. ➜  ~ source ~/.bashrc 

containerd 的默认配置文件为 /etc/containerd/config.toml，我们可以通过如下所示的命令生成一个默认的配置：

1. ➜  ~ mkdir -p /etc/containerd 
2. ➜  ~ containerd config default > /etc/containerd/config.toml 

对于使用 systemd 作为 init system 的 Linux 的发行版，使用 systemd 作为容器的 cgroup driver 可以确保节点在资源紧张的情况更加稳定，所以推荐将 containerd 的 cgroup driver 配置为 systemd。

修改前面生成的配置文件 /etc/containerd/config.toml，在 plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.runtimes.runc.options 配置块下面将 SystemdCgroup 设置为 true：

1. [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.runtimes.runc] 
2.   ... 
3.   [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.runtimes.runc.options] 
4.     SystemdCgroup = true 
5.     .... 

然后再为镜像仓库配置一个加速器，需要在 cri 配置块下面的 registry 配置块下面进行配置 registry.mirrors：

1. [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri"] 
2.   ... 
3.   # sandbox_image = "k8s.gcr.io/pause:3.5" 
4.   sandbox_image = "registry.aliyuncs.com/k8sxio/pause:3.5" 
5.   ... 
6.   [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry] 
7.     [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.mirrors] 
8.       [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.mirrors."docker.io"] 
9.         endpoint = ["https://bqr1dr1n.mirror.aliyuncs.com"] 
10.       [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.mirrors."k8s.gcr.io"] 
11.         endpoint = ["https://registry.aliyuncs.com/k8sxio"] 

由于上面我们下载的 containerd 压缩包中包含一个 etc/systemd/system/containerd.service 的文件，这样我们就可以通过 systemd 来配置 containerd 作为守护进程运行了，现在我们就可以启动 containerd 了，直接执行下面的命令即可：

1. ➜  ~ systemctl daemon-reload 
2. ➜  ~ systemctl enable containerd --now 

启动完成后就可以使用 containerd 的本地 CLI 工具 ctr 和 crictl 了，比如查看版本：

1. ➜  ~ ctr version 
2. Client: 
3.   Version:  v1.5.5 
4.   Revision: 72cec4be58a9eb6b2910f5d10f1c01ca47d231c0 
5.   Go version: go1.16.6 
6.  
7. Server: 
8.   Version:  v1.5.5 
9.   Revision: 72cec4be58a9eb6b2910f5d10f1c01ca47d231c0 
10.   UUID: cd2894ad-fd71-4ef7-a09f-5795c7eb4c3b 
11. ➜  ~ crictl version 
12. Version:  0.1.0 
13. RuntimeName:  containerd 
14. RuntimeVersion:  v1.5.5 
15. RuntimeApiVersion:  v1alpha2 

负载均衡器

为 apiserver 提供负载均衡器有很多方法，比如传统的 haproxy+keepalived，或者使用 nginx 代理也可以，这里我们使用一个比较新颖的工具 kube-vip。

kube-vip(https://kube-vip.io/) 可以在你的控制平面节点上提供一个 Kubernetes 原生的 HA 负载均衡，我们不需要再在外部设置 HAProxy 和 Keepalived 来实现集群的高可用了。

在以前我们在私有环境下创建 Kubernetes 集群时，我们需要准备一个硬件/软件的负载均衡器来创建多控制面集群，更多的情况下我们会选择使用 HAProxy + Keepalived 来实现这个功能。一般情况下我们创建2个负载均衡器的虚拟机，然后分配一个 VIP，然后使用 VIP 为负载均衡器提供服务，通过 VIP 将流量重定向到后端的某个 Kubernetes 控制器平面节点上。

haproxy+keepalived

如果我们使用 kube-vip 的话会怎样呢?

kube-vip

kube-vip 可以通过静态 pod 运行在控制平面节点上，这些 pod 通过 ARP 会话来识别每个节点上的其他主机，我们可以选择 BGP 或 ARP 来设置负载平衡器，这与 Metal LB 比较类似。在 ARP 模式下，会选出一个领导者，这个节点将继承虚拟 IP 并成为集群内负载均衡的 Leader，而在 BGP 模式下，所有节点都会通知 VIP 地址。

集群中的 Leader 将分配 vip，并将其绑定到配置中声明的选定接口上。当 Leader 改变时，它将首先撤销 vip，或者在失败的情况下，vip 将直接由下一个当选的 Leader 分配。当 vip 从一个主机移动到另一个主机时，任何使用 vip 的主机将保留以前的 vip <-> MAC 地址映射，直到 ARP 过期(通常是30秒)并检索到一个新的 vip <-> MAC 映射，这可以通过使用无偿的 ARP 广播来优化。

kube-vip 可以被配置为广播一个无偿的 arp(可选)，通常会立即通知所有本地主机 vip <-> MAC 地址映射已经改变。

要使用 kube-vip 来实现集群的高可用，首先在 master1 节点上生成基本的 Kubernetes 静态 Pod 资源清单文件：

1. ➜  ~ mkdir -p /etc/kubernetes/manifests/ 
2. # 配置vip地址 
3. ➜  ~ export VIP=192.168.31.10 
4. # 设置网卡名称 
5. ➜  ~ export INTERFACE=ens33 
6. ➜  ~ ctr image pull docker.io/plndr/kube-vip:v0.3.8 
7. # 使用下面的容器输出静态Pod资源清单 
8. ➜  ~ ctr run --rm --net-host docker.io/plndr/kube-vip:v0.3.8 vip \ 
9. /kube-vip manifest pod \ 
10. --interface $INTERFACE \ 
11. --vip $VIP \ 
12. --controlplane \ 
13. --services \ 
14. --arp \ 
15. --leaderElection | tee  /etc/kubernetes/manifests/kube-vip.yaml 
16. apiVersion: v1 
17. kind: Pod 
18. metadata: 
19.   creationTimestamp: null 
20.   name: kube-vip 
21.   namespace: kube-system 
22. spec: 
23.   containers: 
24. - args: 
25.     - manager 
26.     env: 
27.     - name: vip_arp 
28.       value: "true" 
29.     - name: vip_interface 
30.       value: ens33 
31.     - name: port 
32.       value: "6443" 
33.     - name: vip_cidr 
34.       value: "32" 
35.     - name: cp_enable 
36.       value: "true" 
37.     - name: cp_namespace 
38.       value: kube-system 
39.     - name: vip_ddns 
40.       value: "false" 
41.     - name: svc_enable 
42.       value: "true" 
43.     - name: vip_leaderelection 
44.       value: "true" 
45.     - name: vip_leaseduration 
46.       value: "5" 
47.     - name: vip_renewdeadline 
48.       value: "3" 
49.     - name: vip_retryperiod 
50.       value: "1" 
51.     - name: vip_address 
52.       value: 192.168.31.10 
53.     image: ghcr.io/kube-vip/kube-vip:v0.3.8 
54.     imagePullPolicy: Always 
55.     name: kube-vip 
56.     resources: {} 
57.     securityContext: 
58.       capabilities: 
59.         add: 
60.         - NET_ADMIN 
61.         - NET_RAW 
62.         - SYS_TIME 
63.     volumeMounts: 
64.     - mountPath: /etc/kubernetes/admin.conf 
65.       name: kubeconfig 
66.   hostNetwork: true 
67.   volumes: 
68. - hostPath: 
69.       path: /etc/kubernetes/admin.conf 
70.     name: kubeconfig 
71. status: {} 

这里我们将 vip 设置为 192.168.31.10，首先会将 master1 节点选举为 Leader，然后接下来我们使用该 vip 来初始化控制器平台。

初始化控制平面

上面的相关环境配置也完成了，现在我们就可以来安装 Kubeadm 了，我们这里是通过指定 yum 源的方式来进行安装的：

1. ➜  ~ cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo 
2. [kubernetes] 
3. name=Kubernetes 
4. baseurl=https://packages.cloud.google.com/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64 
5. enabled=1 
6. gpgcheck=1 
7. repo_gpgcheck=1 
8. gpgkey=https://packages.cloud.google.com/yum/doc/yum-key.gpg 
9.         https://packages.cloud.google.com/yum/doc/rpm-package-key.gpg 
10. EOF 

当然了，上面的 yum 源是需要科学上网的，如果不能科学上网的话，我们可以使用阿里云的源进行安装：

1. ➜  ~ cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo 
2. [kubernetes] 
3. name=Kubernetes 
4. baseurl=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64 
5. enabled=1 
6. gpgcheck=0 
7. repo_gpgcheck=0 
8. gpgkey=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg 
9.         http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg 
10. EOF 

然后安装 kubeadm、kubelet、kubectl：

1. # --disableexcludes 禁掉除了kubernetes之外的别的仓库 
2. ➜  ~ yum makecache fast 
3. ➜  ~ yum install -y kubelet-1.22.1 kubeadm-1.22.1 kubectl-1.22.1 --disableexcludes=kubernetes 
4. ➜  ~ kubeadm version 
5. kubeadm version: &version.Info{Major:"1", Minor:"22", GitVersion:"v1.22.1", GitCommit:"632ed300f2c34f6d6d15ca4cef3d3c7073412212", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2021-08-19T15:44:22Z", GoVersion:"go1.16.7", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"} 

可以看到我们这里安装的是 v1.22.1 版本，然后将 master 节点的 kubelet 设置成开机启动：

1. ➜  ~ systemctl enable --now kubelet 

到这里为止上面所有的操作都需要在所有节点执行配置。

当我们执行 kubelet --help 命令的时候可以看到原来大部分命令行参数都被 DEPRECATED了，这是因为官方推荐我们使用 --config 来指定配置文件，在配置文件中指定原来这些参数的配置，可以通过官方文档 Set Kubelet parameters via a config file 了解更多相关信息，这样 Kubernetes 就可以支持动态 Kubelet 配置(Dynamic Kubelet Configuration)了，参考 Reconfigure a Node’s Kubelet in a Live Cluster。

然后我们可以通过下面的命令在 master1 节点上输出集群初始化默认使用的配置：

1. ➜  ~ kubeadm config print init-defaults --component-configs KubeletConfiguration > kubeadm.yaml 

然后根据我们自己的需求修改配置，比如修改 imageRepository 指定集群初始化时拉取 Kubernetes 所需镜像的地址，kube-proxy 的模式为 ipvs，另外需要注意的是我们这里是准备安装 flannel 网络插件的，需要将 networking.podSubnet 设置为10.244.0.0/16：

1. # kubeadm.yaml 
2. apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta3 
3. bootstrapTokens: 
4. - groups: 
5.   - system:bootstrappers:kubeadm:default-node-token 
6.   token: abcdef.0123456789abcdef 
7.   ttl: 24h0m0s 
8.   usages: 
9.   - signing 
10.   - authentication 
11. kind: InitConfiguration 
12. localAPIEndpoint: 
13.   advertiseAddress: 192.168.31.31  # 指定当前节点内网IP 
14.   bindPort: 6443 
15. nodeRegistration: 
16.   criSocket: /run/containerd/containerd.sock  # 使用 containerd的Unix socket 地址 
17.   imagePullPolicy: IfNotPresent 
18.   name: master1 
19.   taints:  # 给master添加污点，master节点不能调度应用 
20.   - effect: "NoSchedule" 
21.     key: "node-role.kubernetes.io/master" 
22. --- 
23. apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1 
24. kind: KubeProxyConfiguration 
25. mode: ipvs  # kube-proxy 模式 
26. --- 
27. apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta3 
28. certificatesDir: /etc/kubernetes/pki 
29. clusterName: kubernetes 
30. controllerManager: {} 
31. dns: {} 
32. etcd: 
33.   local: 
34.     dataDir: /var/lib/etcd 
35. imageRepository: registry.aliyuncs.com/k8sxio 
36. kind: ClusterConfiguration 
37. kubernetesVersion: 1.22.1 
38. controlPlaneEndpoint: api.k8s.local:6443  # 设置控制平面Endpoint地址 
39. apiServer: 
40.   extraArgs: 
41.     authorization-mode: Node,RBAC 
42.   timeoutForControlPlane: 4m0s 
43.   certSANs:  # 添加其他master节点的相关信息 
44.   - api.k8s.local 
45.   - master1 
46.   - master2 
47.   - master3 
48.   - 192.168.31.30 
49.   - 192.168.31.31 
50.   - 192.168.31.32 
51. networking: 
52.   dnsDomain: cluster.local 
53.   serviceSubnet: 10.96.0.0/12 
54.   podSubnet: 10.244.0.0/16  # 指定 pod 子网 
55. scheduler: {} 
56. --- 
57. apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1 
58. authentication: 
59.   anonymous: 
60.     enabled: false 
61.   webhook: 
62.     cacheTTL: 0s 
63.     enabled: true 
64.   x509: 
65.     clientCAFile: /etc/kubernetes/pki/ca.crt 
66. authorization: 
67.   mode: Webhook 
68.   webhook: 
69.     cacheAuthorizedTTL: 0s 
70.     cacheUnauthorizedTTL: 0s 
71. clusterDNS: 
72. - 10.96.0.10 
73. clusterDomain: cluster.local 
74. cpuManagerReconcilePeriod: 0s 
75. evictionPressureTransitionPeriod: 0s 
76. fileCheckFrequency: 0s 
77. healthzBindAddress: 127.0.0.1 
78. healthzPort: 10248 
79. httpCheckFrequency: 0s 
80. imageMinimumGCAge: 0s 
81. kind: KubeletConfiguration 
82. cgroupDriver: systemd  # 配置 cgroup driver 
83. logging: {} 
84. memorySwap: {} 
85. nodeStatusReportFrequency: 0s 
86. nodeStatusUpdateFrequency: 0s 
87. rotateCertificates: true 
88. runtimeRequestTimeout: 0s 
89. shutdownGracePeriod: 0s 
90. shutdownGracePeriodCriticalPods: 0s 
91. staticPodPath: /etc/kubernetes/manifests 
92. streamingConnectionIdleTimeout: 0s 
93. syncFrequency: 0s 
94. volumeStatsAggPeriod: 0s 

• 对于上面的资源清单的文档比较杂，要想完整了解上面的资源对象对应的属性，可以查看对应的 godoc 文档，地址: https://godoc.org/k8s.io/kubernetes/cmd/kubeadm/app/apis/kubeadm/v1beta3。

这里需要注意的是我们在 ClusterConfiguration 块的配置中新增了控制平面的地址以及将 api.k8s.local 这个域名加入到了证书签名中，该域名将映射到 vip：

1. controlPlaneEndpoint: api.k8s.local:6443  # 设置控制平面Endpoint地址 
2. apiServer: 
3.   extraArgs: 
4.     authorization-mode: Node,RBAC 
5.   timeoutForControlPlane: 4m0s 
6.   certSANs:  # 添加其他master节点的相关信息 
7.   - api.k8s.local 
8.   - master1 
9.   - master2 
10.   - master3 
11.   - 192.168.31.30 
12.   - 192.168.31.31 
13.   - 192.168.31.32 

在开始初始化集群之前可以使用 kubeadm config images pull --config kubeadm.yaml 预先在各个服务器节点上拉取所k8s需要的容器镜像。

配置文件准备好过后，可以使用如下命令先将相关镜像 pull 下面：

1. ➜  ~ kubeadm config images pull --config kubeadm.yaml 
2. [config/images] Pulled registry.aliyuncs.com/k8sxio/kube-apiserver:v1.22.1 
3. [config/images] Pulled registry.aliyuncs.com/k8sxio/kube-controller-manager:v1.22.1 
4. [config/images] Pulled registry.aliyuncs.com/k8sxio/kube-scheduler:v1.22.1 
5. [config/images] Pulled registry.aliyuncs.com/k8sxio/kube-proxy:v1.22.1 
6. [config/images] Pulled registry.aliyuncs.com/k8sxio/pause:3.5 
7. [config/images] Pulled registry.aliyuncs.com/k8sxio/etcd:3.5.0-0 
8. failed to pull image "registry.aliyuncs.com/k8sxio/coredns:v1.8.4": output: time="2021-08-31T15:09:13+08:00" level=fatal msg="pulling image: rpc error: code = NotFound desc = failed to pull and unpack image \"registry.aliyuncs.com/k8sxio/coredns:v1.8.4\": failed to resolve reference \"registry.aliyuncs.com/k8sxio/coredns:v1.8.4\": registry.aliyuncs.com/k8sxio/coredns:v1.8.4: not found" 
9. , error: exit status 1 
10. To see the stack trace of this error execute with --v=5 or higher 

上面在拉取 coredns 镜像的时候出错了，没有找到这个镜像，我们可以手动 pull 该镜像，然后重新 tag 下镜像地址即可：

1. ➜  ~ ctr -n k8s.io i pull docker.io/coredns/coredns:1.8.4 
2. ➜  ~ ctr -n k8s.io i tag docker.io/coredns/coredns:1.8.4 registry.aliyuncs.com/k8sxio/coredns:v1.8.4 

然后就可以使用上面的配置文件在 master1 节点上进行初始化：

1. ➜  ~ kubeadm init --upload-certs --config kubeadm.yaml 
2. [init] Using Kubernetes version: v1.22.1 
3. [preflight] Running pre-flight checks 
4. [preflight] Pulling images required for setting up a Kubernetes cluster 
5. ...... 
6.  
7. Your Kubernetes control-plane has initialized successfully! 
8.  
9. To start using your cluster, you need to run the following as a regular user: 
10.  
11.   mkdir -p $HOME/.kube 
12.   sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config 
13.   sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config 
14.  
15. Alternatively, if you are the root user, you can run: 
16.  
17.   export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf 
18.  
19. You should now deploy a pod network to the cluster. 
20. Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at: 
21.   https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/ 
22.  
23. You can now join any number of the control-plane node running the following command on each as root: 
24.  
25.   kubeadm join api.k8s.local:6443 --token abcdef.0123456789abcdef \ 
26.  --discovery-token-ca-cert-hash sha256:435fbc28490d1f897337923c19ec27bcf3639e9fe84e8448177777d23cae4176 \ 
27.  --control-plane --certificate-key 7892cd62c5ab60b28b462af32c7e49aa73d5fd4f723352f3af6546a74e465abc 
28.  
29. Please note that the certificate-key gives access to cluster sensitive data, keep it secret! 
30. As a safeguard, uploaded-certs will be deleted in two hours; If necessary, you can use 
31. "kubeadm init phase upload-certs --upload-certs" to reload certs afterward. 
32.  
33. Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root: 
34.  
35. kubeadm join api.k8s.local:6443 --token abcdef.0123456789abcdef \ 
36.  --discovery-token-ca-cert-hash sha256:435fbc28490d1f897337923c19ec27bcf3639e9fe84e8448177777d23cae4176 

这里初始化的 --upload-certs 标志用来将在所有控制平面实例之间的共享证书上传到集群。然后根据安装提示拷贝 kubeconfig 文件：

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

接着我们可以根据上面的提示添加其他的控制平面节点。

添加控制平面

对于每个其他控制平面节点，执行先前在第一个节点 master1 上的 kubeadm init 输出提供的 join 命令来添加控制平面节点：

1. ➜  ~ kubeadm join api.k8s.local:6443 --token abcdef.0123456789abcdef --discovery-token-ca-cert-hash sha256:435fbc28490d1f897337923c19ec27bcf3639e9fe84e8448177777d23cae4176 --control-plane --certificate-key 7892cd62c5ab60b28b462af32c7e49aa73d5fd4f723352f3af6546a74e465abc 
2. [preflight] Running pre-flight checks 
3. [preflight] Reading configuration from the cluster... 
4. [preflight] FYI: You can look at this config file with 'kubectl -n kube-system get cm kubeadm-config -o yaml' 
5. [preflight] Running pre-flight checks before initializing the new control plane instance 
6. ...... 
7. This node has joined the cluster and a new control plane instance was created: 
8.  
9. * Certificate signing request was sent to apiserver and approval was received. 
10. * The Kubelet was informed of the new secure connection details. 
11. * Control plane (master) label and taint were applied to the new node. 
12. * The Kubernetes control plane instances scaled up. 
13. * A new etcd member was added to the local/stacked etcd cluster. 
14.  
15. To start administering your cluster from this node, you need to run the following as a regular user: 
16.  
17.  mkdir -p $HOME/.kube 
18.  sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config 
19.  sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config 
20.  
21. Run 'kubectl get nodes' to see this node join the cluster. 

需要注意需要在另外两个节点 master2 和 master3 都执行上面的 join 命令，上面的命令中的 --control-plane 就是通知 kubeadm join 创建一个新的控制平面，--certificate-key 会从集群中的 kubeadm-certs Secret 下载控制平面证书并使用给定的密钥进行解密。

当这两个节点被添加到集群后，我们接下来也需要在节点上运行 kube-vip，将当前节点作为 kube-vip 的成员，同样执行下面的命令即可：

1. # 配置vip地址 
2. ➜  ~ export VIP=192.168.31.10 
3. # 设置网卡名称 
4. ➜  ~ export INTERFACE=ens33 
5. ➜  ~ ctr image pull docker.io/plndr/kube-vip:v0.3.8 
6. # 使用下面的容器输出静态Pod资源清单 
7. ➜  ~ ctr run --rm --net-host docker.io/plndr/kube-vip:v0.3.8 vip \ 
8. /kube-vip manifest pod \ 
9. --interface $INTERFACE \ 
10. --vip $VIP \ 
11. --controlplane \ 
12. --services \ 
13. --arp \ 
14. --leaderElection | tee  /etc/kubernetes/manifests/kube-vip.yaml 

当 kube-vip 的静态 Pod 清单创建完成后，正常将能够看到 kube-vip 的 Pod 会按预期启动并运行：

1. ➜  ~ kubectl get pods -A | grep vip 
2. kube-system   kube-vip-master1                  1/1     Running             1                7m42s 
3. kube-system   kube-vip-master2                  1/1     Running             0                4m24s 
4. kube-system   kube-vip-master3                  1/1     Running             0                14s 

这个时候控制平面节点就都准备好了：

1. ➜  ~ kubectl get nodes 
2. NAME      STATUS   ROLES                  AGE     VERSION 
3. master1   Ready    control-plane,master   9m18s   v1.22.1 
4. master2   Ready    control-plane,master   7m11s   v1.22.1 
5. master3   Ready    control-plane,master   5m9s    v1.22.1 

添加工作节点

接下来我们可以将 node1 工作节点加入到集群中，同样使用在 master1 上初始化后的提示 join 命令，记得将 master1 节点上面的 $HOME/.kube/config 文件拷贝到 node 节点对应的文件中，安装 kubeadm、kubelet、kubectl(可选)，然后执行上面初始化完成后提示的 join 命令即可：

1. ➜  ~ kubeadm join api.k8s.local:6443 --token abcdef.0123456789abcdef \ 
2. > --discovery-token-ca-cert-hash sha256:435fbc28490d1f897337923c19ec27bcf3639e9fe84e8448177777d23cae4176 
3. [preflight] Running pre-flight checks 
4. [preflight] Reading configuration from the cluster... 
5. [preflight] FYI: You can look at this config file with 'kubectl -n kube-system get cm kubeadm-config -o yaml' 
6. [kubelet-start] Writing kubelet configuration to file "/var/lib/kubelet/config.yaml" 
7. [kubelet-start] Writing kubelet environment file with flags to file "/var/lib/kubelet/kubeadm-flags.env" 
8. [kubelet-start] Starting the kubelet 
9. [kubelet-start] Waiting for the kubelet to perform the TLS Bootstrap... 
10.  
11. This node has joined the cluster: 
12. * Certificate signing request was sent to apiserver and a response was received. 
13. * The Kubelet was informed of the new secure connection details. 
14.  
15. Run 'kubectl get nodes' on the control-plane to see this node join the cluster. 

• 如果忘记了上面的 join 命令可以使用命令 kubeadm token create --print-join-command 重新获取。

执行成功后运行 get nodes 命令：

1. ➜  ~ kubectl get nodes 
2. NAME      STATUS   ROLES                  AGE     VERSION 
3. master1   Ready    control-plane,master   9m18s   v1.22.1 
4. master2   Ready    control-plane,master   7m11s   v1.22.1 
5. master3   Ready    control-plane,master   5m9s    v1.22.1 
6. node1     NotReady <none>                 24s     v1.22.1 

可以看到是 NotReady 状态，这是因为还没有安装网络插件，接下来安装网络插件，可以在文档 https://kubernetes.io/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/create-cluster-kubeadm/ 中选择我们自己的网络插件，这里我们安装 flannel:

1. ➜  ~ wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml 
2. # 如果有节点是多网卡，则需要在资源清单文件中指定内网网卡 
3. # 搜索到名为 kube-flannel-ds 的 DaemonSet，在kube-flannel容器下面 
4. ➜  ~ vi kube-flannel.yml 
5. ...... 
6. containers: 
7. - name: kube-flannel 
8.   image: quay.io/coreos/flannel:v0.14.0 
9.   command: 
10.   - /opt/bin/flanneld 
11.   args: 
12.   - --ip-masq 
13.   - --kube-subnet-mgr 
14.   - --iface=eth0  # 如果是多网卡的话，指定内网网卡的名称 
15. ...... 
16. ➜  ~ kubectl apply -f kube-flannel.yml  # 安装 flannel 网络插件 

隔一会儿查看 Pod 运行状态：

1. ➜  ~ kubectl get pods -n kube-system 
2. NAME                              READY   STATUS    RESTARTS       AGE 
3. coredns-7568f67dbd-lvcd5          1/1     Running   0              30m 
4. coredns-7568f67dbd-shfrk          1/1     Running   0              30m 
5. etcd-master1                      1/1     Running   0              45m 
6. etcd-master2                      1/1     Running   0              45m 
7. etcd-master3                      1/1     Running   1 (46m ago)    54m 
8. kube-apiserver-master1            1/1     Running   4 (45m ago)    58m 
9. kube-apiserver-master2            1/1     Running   2 (45m ago)    56m 
10. kube-apiserver-master3            1/1     Running   1 (46m ago)    54m 
11. kube-controller-manager-master1   1/1     Running   15 (48m ago)   58m 
12. kube-controller-manager-master2   1/1     Running   1 (47m ago)    56m 
13. kube-controller-manager-master3   1/1     Running   0              54m 
14. kube-flannel-ds-4js7f             1/1     Running   0              38m 
15. kube-flannel-ds-hch26             1/1     Running   0              38m 
16. kube-flannel-ds-l6xzv             1/1     Running   0              38m 
17. kube-flannel-ds-qpzqq             1/1     Running   0              38m 
18. kube-proxy-fpxp8                  1/1     Running   0              54m 
19. kube-proxy-qdsfq                  1/1     Running   0              56m 
20. kube-proxy-ww9b2                  1/1     Running   0              58m 
21. kube-proxy-zcw98                  1/1     Running   0              50m 
22. kube-scheduler-master1            1/1     Running   15 (48m ago)   58m 
23. kube-scheduler-master2            1/1     Running   0              56m 
24. kube-scheduler-master3            1/1     Running   1 (47m ago)    54m 
25. kube-vip-master1                  1/1     Running   2 (48m ago)    58m 
26. kube-vip-master2                  1/1     Running   1 (47m ago)    55m 
27. kube-vip-master3                  1/1     Running   0              51m 

• 当我们部署完网络插件后执行 ifconfig 命令，正常会看到新增的cni0与flannel1这两个虚拟设备，但是如果没有看到cni0这个设备也不用太担心，我们可以观察/var/lib/cni目录是否存在，如果不存在并不是说部署有问题，而是该节点上暂时还没有应用运行，我们只需要在该节点上运行一个 Pod 就可以看到该目录会被创建，并且cni0设备也会被创建出来。

网络插件运行成功了，node 状态也正常了：

1. ➜  ~ kubectl get nodes 
2. NAME      STATUS   ROLES                  AGE     VERSION 
3. master1   Ready    control-plane,master   9m18s   v1.22.1 
4. master2   Ready    control-plane,master   7m11s   v1.22.1 
5. master3   Ready    control-plane,master   5m9s    v1.22.1 
6. node1     Ready    <none>                 24s     v1.22.1 

测试高可用

上面我们搭建了3个 master 节点的高可用 Kubernetes 集群，接下来我们来测试下高可用是否生效。

首先查看其中任一个 kube-vip 的 Pod 日志：

1. ➜  ~ kubectl logs -f kube-vip-master1 -n kube-system 
2. time="2021-09-07T08:53:24Z" level=info msg="server started" 
3. time="2021-09-07T08:53:24Z" level=info msg="Starting Kube-vip Manager with the ARP engine" 
4. time="2021-09-07T08:53:24Z" level=info msg="Namespace [kube-system], Hybrid mode [true]" 
5. time="2021-09-07T08:53:24Z" level=info msg="Beginning cluster membership, namespace [kube-system], lock name [plndr-svcs-lock], id [master1]" 
6. I0907 08:53:24.205669       1 leaderelection.go:243] attempting to acquire leader lease kube-system/plndr-svcs-lock... 
7. time="2021-09-07T08:53:24Z" level=info msg="Beginning cluster membership, namespace [kube-system], lock name [plndr-cp-lock], id [master1]" 
8. I0907 08:53:24.206162       1 leaderelection.go:243] attempting to acquire leader lease  kube-system/plndr-cp-lock... 
9. ...... 
10. time="2021-09-07T08:55:55Z" level=info msg="Node [master3] is assuming leadership of the cluster" 
11. time="2021-09-07T08:55:55Z" level=info msg="new leader elected: master3" 

可以看到 master3 现在是我们的 Leader，接下来我们将 master3 节点关掉，然后观察另外的 kube-vip 的日志变化：

1. ➜  ~ kubectl logs -f kube-vip-master2 -n kube-system 
2. ...... 
3. time="2021-09-07T08:55:55Z" level=info msg="Node [master3] is assuming leadership of the cluster" 
4. time="2021-09-07T08:55:55Z" level=info msg="new leader elected: master3" 
5. time="2021-09-07T10:28:58Z" level=info msg="Node [master1] is assuming leadership of the cluster" 
6. ...... 

可以看到 master1 节点获取了 kube-vip 的 Leader，也就是这个时候 vip 是绑定到 master1 节点的，而且这个时候集群仍然可以正常访问的。

Dashboard

v1.22.1 版本的集群需要安装最新的 2.0+ 版本的 Dashboard：

1. # 推荐使用下面这种方式 
2. ➜  ~ wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.3.1/aio/deploy/recommended.yaml 
3. ➜  ~ vi recommended.yaml 
4. # 修改Service为NodePort类型 
5. ...... 
6. kind: Service 
7. apiVersion: v1 
8. metadata: 
9.   labels: 
10.     k8s-app: kubernetes-dashboard 
11.   name: kubernetes-dashboard 
12.   namespace: kubernetes-dashboard 
13. spec: 
14.   ports: 
15.     - port: 443 
16.       targetPort: 8443 
17.   selector: 
18.     k8s-app: kubernetes-dashboard 
19.   type: NodePort  # 加上type=NodePort变成NodePort类型的服务 
20. ...... 

直接创建：

1. ➜  ~ kubectl apply -f recommended.yaml 

新版本的 Dashboard 会被默认安装在 kubernetes-dashboard 这个命名空间下面：

1. ➜  ~ kubectl get pods -n kubernetes-dashboard -o wide 
2. NAME                                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP          NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES 
3. dashboard-metrics-scraper-856586f554-pllvt   1/1     Running   0          24m   10.88.0.7   master   <none>           <none> 
4. kubernetes-dashboard-76597d7df5-82998        1/1     Running   0          21m   10.88.0.2   node2    <none>           <none> 

我们仔细看可以发现上面的 Pod 分配的 IP 段是 10.88.xx.xx，包括前面自动安装的 CoreDNS 也是如此，我们前面不是配置的 podSubnet 为 10.244.0.0/16 吗?我们先去查看下 CNI 的配置文件：

1. ➜  ~ ls -la /etc/cni/net.d/ 
2. total 8 
3. drwxr-xr-x  2 1001 docker  67 Aug 31 16:45 . 
4. drwxr-xr-x. 3 1001 docker  19 Jul 30 01:13 .. 
5. -rw-r--r--  1 1001 docker 604 Jul 30 01:13 10-containerd-net.conflist 
6. -rw-r--r--  1 root root   292 Aug 31 16:45 10-flannel.conflist 

可以看到里面包含两个配置，一个是 10-containerd-net.conflist，另外一个是我们上面创建的 Flannel 网络插件生成的配置，我们的需求肯定是想使用 Flannel 的这个配置，我们可以查看下 containerd 这个自带的 cni 插件配置：

1. ➜  ~ cat /etc/cni/net.d/10-containerd-net.conflist 
2. { 
3.   "cniVersion": "0.4.0", 
4.   "name": "containerd-net", 
5.   "plugins": [ 
6.     { 
7.       "type": "bridge", 
8.       "bridge": "cni0", 
9.       "isGateway": true, 
10.       "ipMasq": true, 
11.       "promiscMode": true, 
12.       "ipam": { 
13.         "type": "host-local", 
14.         "ranges": [ 
15.           [{ 
16.             "subnet": "10.88.0.0/16" 
17.           }], 
18.           [{ 
19.             "subnet": "2001:4860:4860::/64" 
20.           }] 
21.         ], 
22.         "routes": [ 
23.           { "dst": "0.0.0.0/0" }, 
24.           { "dst": "::/0" } 
25.         ] 
26.       } 
27.     }, 
28.     { 
29.       "type": "portmap", 
30.       "capabilities": {"portMappings": true} 
31.     } 
32.   ] 
33. } 

可以看到上面的 IP 段恰好就是 10.88.0.0/16，但是这个 cni 插件类型是 bridge 网络，网桥的名称为 cni0：

1. ➜  ~ ip a 
2. ... 
3. 6: cni0: <BROADCAST,MULTICAST,PROMISC,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000 
4.     link/ether 9a:e7:eb:40:e8:66 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff 
5.     inet 10.88.0.1/16 brd 10.88.255.255 scope global cni0 
6.        valid_lft forever preferred_lft forever 
7.     inet6 2001:4860:4860::1/64 scope global 
8.        valid_lft forever preferred_lft forever 
9.     inet6 fe80::98e7:ebff:fe40:e866/64 scope link 
10.        valid_lft forever preferred_lft forever 
11. ... 

但是使用 bridge 网络的容器无法跨多个宿主机进行通信，跨主机通信需要借助其他的 cni 插件，比如上面我们安装的 Flannel，或者 Calico 等等，由于我们这里有两个 cni 配置，所以我们需要将 10-containerd-net.conflist 这个配置删除，因为如果这个目录中有多个 cni 配置文件，kubelet 将会使用按文件名的字典顺序排列的第一个作为配置文件，所以前面默认选择使用的是 containerd-net 这个插件。

1. ➜  ~ mv /etc/cni/net.d/10-containerd-net.conflist /etc/cni/net.d/10-containerd-net.conflist.bak 
2. ➜  ~ ifconfig cni0 down && ip link delete cni0 
3. ➜  ~ systemctl daemon-reload 
4. ➜  ~ systemctl restart containerd kubelet 

然后记得重建 coredns 和 dashboard 的 Pod，重建后 Pod 的 IP 地址就正常了：

1. ➜  ~ kubectl get pods -n kubernetes-dashboard -o wide 
2. NAME                                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES 
3. dashboard-metrics-scraper-856586f554-tp8m5   1/1     Running   0          42s   10.244.1.6   node2   <none>           <none> 
4. kubernetes-dashboard-76597d7df5-9rmbx        1/1     Running   0          66s   10.244.1.5   node2   <none>           <none> 
5. ➜  ~ kubectl get pods -n kube-system -o wide -l k8s-app=kube-dns 
6. NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP           NODE    NOMINATED NODE   READINESS GATES 
7. coredns-7568f67dbd-n7bfx   1/1     Running   0          5m40s   10.244.1.2   node2   <none>           <none> 
8. coredns-7568f67dbd-plrv8   1/1     Running   0          3m47s   10.244.1.4   node2   <none>           <none> 

查看 Dashboard 的 NodePort 端口：

1. ➜  ~ kubectl get svc -n kubernetes-dashboard 
2. NAME                        TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)         AGE 
3. dashboard-metrics-scraper   ClusterIP   10.99.37.172    <none>        8000/TCP        25m 
4. kubernetes-dashboard        NodePort    10.103.102.27   <none>        443:31050/TCP   25m 

然后可以通过上面的 31050 端口去访问 Dashboard，要记住使用 https，Chrome 不生效可以使用Firefox 测试，如果没有 Firefox 下面打不开页面，可以点击下页面中的信任证书即可：

信任证书

信任后就可以访问到 Dashboard 的登录页面了：

Dashboard 登录页面

然后创建一个具有全局所有权限的用户来登录 Dashboard：

1. # admin.yaml 
2. kind: ClusterRoleBinding 
3. apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1 
4. metadata: 
5.   name: admin 
6. roleRef: 
7.   kind: ClusterRole 
8.   name: cluster-admin 
9.   apiGroup: rbac.authorization.k8s.io 
10. subjects: 
11. - kind: ServiceAccount 
12.   name: admin 
13.   namespace: kubernetes-dashboard 
14. --- 
15. apiVersion: v1 
16. kind: ServiceAccount 
17. metadata: 
18.   name: admin 
19.   namespace: kubernetes-dashboard 

直接创建：

1. ➜  ~ kubectl apply -f admin.yaml 
2. ➜  ~ kubectl get secret -n kubernetes-dashboard|grep admin-token 
3. admin-token-lwmmx                  kubernetes.io/service-account-token   3         1d 
4. ➜  ~ kubectl get secret admin-token-lwmmx -o jsonpath={.data.token} -n kubernetes-dashboard |base64 -d 
5. # 会生成一串很长的base64后的字符串 

然后用上面的 base64 解码后的字符串作为 token 登录 Dashboard 即可，新版本还新增了一个暗黑模式：

k8s dashboard

最终我们就完成了使用 kubeadm 搭建 v1.22.1 版本的高可用 kubernetes 集群，使用 coredns、ipvs、flannel、containerd、kube-vip 这些组件。

清理

如果你的集群安装过程中遇到了其他问题，我们可以使用下面的命令来进行重置：

1. ➜  ~ kubeadm reset 
2. ➜  ~ ifconfig cni0 down && ip link delete cni0 
3. ➜  ~ ifconfig flannel.1 down && ip link delete flannel.1 
4. ➜  ~ rm -rf /var/lib/cni/ 

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/ypIObV4ARzo-DOY81EDc_Q