附018.K3S-ETCD高可用部署

来源:https://www.cnblogs.com/itzgr/archive/2020/05/14/12886477.html
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一 K3S概述 1.1 K3S介紹 K3S是一個輕量級Kubernetes發行版。易於安裝，記憶體消耗低，所有二進位文件不到40mb。 適用於： 邊緣計算-Edge 物聯網-IoT CI ARM 1.2 K3S特點 k3s是完全相容的Kubernetes發行版，有以下更改： 移除過時的功能、Alpha ...


一 K3S概述

1.1 K3S介紹

K3S是一個輕量級Kubernetes發行版。易於安裝，記憶體消耗低，所有二進位文件不到40mb。
  • 適用於：
  • 邊緣計算-Edge
  • 物聯網-IoT
  • CI
  • ARM

1.2 K3S特點

k3s是完全相容的Kubernetes發行版，有以下更改：
  • 移除過時的功能、Alpha功能、非預設功能，這些功能在大多數Kubernetes集群中已不可用。
  • 刪除內置插件(比如雲供應商插件和存儲插件)，可用外部插件程式替換。
  • 添加SQLite3作為預設的數據存儲。etcd3仍然可用，但並非預設項。
  • 包含在一個簡單的啟動程式當中，可以處理複雜的TLS和其他選項。
  • 幾乎沒有操作系統依賴性（僅需要健全的內核和cgroup掛載）。k3s軟體包所需的依賴：
    • containerd
    • Flannel
    • CoreDNS
    • CNI
    • 主機系統服務 (iptables, socat, etc)

1.3 K3S架構

server節點被定義為運行k3s server命令的主機（裸機或虛擬機）。worker節點被定義為運行k3s agent命令的主機。 常見的K3S高可用架構如下：
  • 兩個或更多server節點；
  • 一個外部數據存儲。
clipboard

1.4 worker節點註冊

worker節點通過k3s agent啟動時發起的Websocket連接進行註冊。 worker節點將使用節點集群密鑰以及存儲在/etc/rancher/node/password的節點隨機密碼向server註冊。server將在單個節點的/var/lib/rancher/k3s/server/cred/node-passwd路徑存儲密碼，後續任何操作都必須使用相同的密碼。如果刪除了worker節點目錄/etc/rancher/node，則應該為該worker節點重新創建密碼文件，或者從伺服器中刪除該節點。 通過使用該--with-node-id標誌啟動K3s server或agent，可以將唯一的節點ID添加到hostname。

二 K3S部署規劃

2.1 節點需求

所有節點不能具有相同的主機名。 如果節點具有相同的主機名，需要在運行K3S前修改主機名。或者通過--node-name或$K3S_NODE_NAME變數傳遞唯一的主機名稱。 無負載最小配置：RAM: 512 MB，CPU: 1C。 k3s server需要6443埠可被節點訪問，這些節點需要能夠通過UDP 8472埠來相互訪問組建Flannel VXLAN網路。 如果不使用Flannel VXLAN並提供自己的自定義CNI，則k3s不需要放行UDP 8472埠。k3s使用反向隧道，以便worker建立與server的出站連接，並且所有kubelet流量都通過該隧道通信。 如果要使用metrics server，則需要在每個節點上放行10250埠。

2.2 節點規劃

高可用架構一：etcd與Master節點組件混布在一起。 clipboard
節點主機名 IP 類型 運行服務
master01 172.24.12.11 k3s master節點 containerd、etcd、kube-apiserver、kube-scheduler、kube-controller-manager、kubectl、flannel
master02 172.24.12.12 k3s master節點 containerd、etcd、kube-apiserver、kube-scheduler、kube-controller-manager、kubectl、flannel
master03 172.24.12.13 k3s master節點 containerd、etcd、kube-apiserver、kube-scheduler、kube-controller-manager、kubectl、flannel
worker01 172.24.12.21 k3s worker節點 containerd、kubelet、proxy、flannel
worker02 172.24.12.22 k3s worker節點 containerd、kubelet、proxy、flannel
worker03 172.24.12.23 k3s worker節點 containerd、kubelet、proxy、flannel

三 K3S部署準備

3.1 變數參數準備

[root@master01 ~]# vi environment.sh 
  1 #!/bin/sh
  2 #****************************************************************#
  3 # ScriptName: environment.sh
  4 # Author: xhy
  5 # Create Date: 2020-05-13 12:21
  6 # Modify Author: xhy
  7 # Modify Date: 2020-05-13 12:21
  8 # Version: 
  9 #***************************************************************#
 10 
 11 # 集群 MASTER 機器 IP 數組
 12 export MASTER_IPS=(172.24.12.11 172.24.12.12 172.24.12.13)
 13 
 14 # 集群 MASTER IP 對應的主機名數組
 15 export MASTER_NAMES=(master01 master02 master03)
 16 
 17 # 集群 NODE 機器 IP 數組
 18 export NODE_IPS=(172.24.12.21 172.24.12.22 172.24.12.23)
 19 
 20 # 集群 NODE IP 對應的主機名數組
 21 export NODE_NAMES=(worker01 worker02 worker03)
 22 
 23 # 集群所有機器 IP 數組
 24 export ALL_IPS=(172.24.12.11 172.24.12.12 172.24.12.13 172.24.12.21 172.24.12.22 172.24.12.23)
 25 
 26 # 集群所有IP 對應的主機名數組
 27 export ALL_NAMES=(master01 master02 master03 worker01 worker02 worker03)
 28 
 29 # etcd 集群服務地址列表
 30 export ETCD_ENDPOINTS="https://172.24.12.11:2379,https://172.24.12.12:2379,https://172.24.12.13:2379"
 31 
 32 # etcd 集群間通信的 IP 和埠
 33 export ETCD_NODES="master01=https://172.24.12.11:2380,master02=https://172.24.12.12:2380,master03=https://172.24.12.13:2380"
 34 
 35 # 節點間互聯網路介面名稱
 36 export IFACE="eth0"
 37 
 38 # etcd 數據目錄
 39 export ETCD_DATA_DIR="/data/k3s/etcd/data"
 40 
 41 # etcd WAL 目錄，建議是 SSD 磁碟分區，或者和 ETCD_DATA_DIR 不同的磁碟分區
 42 export ETCD_WAL_DIR="/data/k3s/etcd/wal"

3.2 相關優化

[root@master01 ~]# vi k3sinit.sh 
  1 #!/bin/sh
  2 #****************************************************************#
  3 # ScriptName: k3sinit.sh
  4 # Author: xhy
  5 # Create Date: 2020-05-13 18:56
  6 # Modify Author: xhy
  7 # Modify Date: 2020-05-13 18:56
  8 # Version: 
  9 #***************************************************************#
 10 # Initialize the machine. This needs to be executed on every machine.
 11 
 12 # Disable the SELinux.
 13 sed -i 's/^SELINUX=.*/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config
 14 
 15 # Turn off and disable the firewalld.
 16 systemctl stop firewalld
 17 systemctl disable firewalld
 18 
 19 # Modify related kernel parameters & Disable the swap.
 20 cat > /etc/sysctl.d/k3s.conf << EOF
 21 net.ipv4.ip_forward = 1
 22 net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
 23 net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
 24 net.ipv4.tcp_tw_recycle = 0
 25 vm.swappiness = 0
 26 vm.overcommit_memory = 1
 27 vm.panic_on_oom = 0
 28 net.ipv6.conf.all.disable_ipv6 = 1
 29 EOF
 30 sysctl -p /etc/sysctl.d/k8s.conf >&/dev/null
 31 swapoff -a
 32 sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab
 33 modprobe br_netfilter
 34 
 35 # Add ipvs modules
 36 cat > /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules <<EOF
 37 #!/bin/bash
 38 modprobe -- ip_vs
 39 modprobe -- ip_vs_rr
 40 modprobe -- ip_vs_wrr
 41 modprobe -- ip_vs_sh
 42 modprobe -- nf_conntrack_ipv4
 43 EOF
 44 chmod 755 /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
 45 bash /etc/sysconfig/modules/ipvs.modules
 46 
 47 # Install rpm
 48 yum install -y conntrack ntpdate ntp ipvsadm ipset jq iptables curl sysstat libseccomp wget

3.3 配置免秘鑰

  1 [root@master01 ~]# cat > etc/hosts << EOF
  2 172.24.12.11 master01
  3 172.24.12.12 master02
  4 172.24.12.13 master03
  5 172.24.12.21 worker01
  6 172.24.12.22 worker02
  7 172.24.12.23 worker03
  8 EOF
為了更方便遠程分發文件和執行命令，本實驗配置master節點到其它節點的 ssh 信任關係。 
  1 [root@master01 ~]# source /root/environment.sh
  2 [root@master01 ~]# for all_ip in ${ALL_IPS[@]}
  3 do
  4 echo ">>> ${all_ip}"
  5 ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub root@${all_ip}
  6 scp /etc/hosts root@${all_ip}:/etc/hosts
  7 scp environment.sh root@${all_ip}:/root/
  8 scp k3sinit.sh root@${all_ip}:/root/
  9 ssh root@${all_ip} "chmod +x /root/environment.sh"
 10 ssh root@${all_ip} "chmod +x /root/k3sinit.sh"
 11 ssh root@${all_ip} "bash /root/k3sinit.sh &"
 12 done
提示：此操作僅需要在master01節點操作。

四 自定義證書

4.1 安裝cfssl

  1 [root@master01 ~]# curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssl		#下載cfssl軟體
  2 [root@master01 ~]# chmod u+x /usr/local/bin/cfssl
  3 [root@master01 ~]# curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssljson	#下載json模板
  4 [root@master01 ~]# chmod u+x /usr/local/bin/cfssljson
  5 [root@master01 ~]# curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64 -o /usr/local/bin/cfssl-certinfo
  6 [root@master01 ~]# chmod u+x /usr/local/bin/cfssl-certinfo
  7 [root@master01 ~]# mkdir /opt/k3s/work
  8 [root@master01 ~]# cd /opt/k3s/work
  9 [root@master01 cert]# cfssl print-defaults config > config.json
 10 [root@master01 cert]# cfssl print-defaults csr > csr.json	#創建模版配置json文件

4.2 創建根證書

  1 [root@master01 ~]# cd /opt/k3s/work
  2 [root@master01 work]# cp config.json ca-config.json		#複製一份作為CA的配置文件
  3 [root@master01 work]# cat > ca-config.json <<EOF
  4 {
  5     "signing": {
  6         "default": {
  7             "expiry": "168h"
  8         },
  9         "profiles": {
 10             "kubernetes": {
 11                 "expiry": "87600h",
 12                 "usages": [
 13                     "signing",
 14                     "key encipherment",
 15                     "server auth",
 16                     "client auth"
 17                 ]
 18             }
 19         }
 20     }
 21 }
 22 EOF
欄位解釋： config.json：可以定義多個profiles，分別指定不同的過期時間、使用場景等參數；後續在簽名證書時使用某個profile；
  • signing: 表示該證書可用於簽名其它證書；生成的ca.pem 證書中CA=TRUE；
  • server auth: 表示client 可以用該CA 對server 提供的證書進行校驗；
  • client auth: 表示server 可以用該CA 對client 提供的證書進行驗證。
  1 [root@master01 work]# cp csr.json ca-csr.json	#複製一份作為CA的證書簽名請求文件
  2 [root@master01 work]# cat > ca-csr.json <<EOF
  3 {
  4     "CN": "kubernetes",
  5     "key": {
  6         "algo": "rsa",
  7         "size": 2048
  8     },
  9     "names": [
 10         {
 11             "C": "CN",
 12             "ST": "Shanghai",
 13             "L": "Shanghai",
 14             "O": "k3s",
 15             "OU": "System"
 16         }
 17     ]
 18 }
 19 EOF
欄位解釋：
  • CN: Common Name，kube-apiserver 從證書中提取該欄位作為請求的用戶名(User Name)；瀏覽器使用該欄位驗證網站是否合法；
  • C：country；
  • ST：state；
  • L：city；
  • O: Organization，kube-apiserver 從證書中提取該欄位作為請求用戶所屬的組(Group)；
  • OU：organization unit。
[root@master01 work]# cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca #生成CA密鑰（ca-key.pem）和證書（ca.pem） 提示：生成證書後，Kubernetes集群需要雙向TLS認證，則可將ca-key.pem和ca.pem拷貝到所有要部署的機器的/etc/kubernetes/ssl目錄下。 更多TLS證書創建方式參考《附008.Kubernetes TLS證書介紹及創建》。

4.3 分髮根證書

  1 [root@master01 ~]# cd /opt/k3s/work
  2 [root@master01 work]# source /root/environment.sh
  3 [root@master01 work]# for all_ip in ${ALL_IPS[@]}
  4   do
  5     echo ">>> ${all_ip}"
  6     ssh root@${all_ip} "mkdir -p /etc/kubernetes/cert"
  7     scp ca*.pem ca-config.json root@${all_ip}:/etc/kubernetes/cert
  8   done

五 安裝ETCD

5.1 安裝ETCD

  1 [root@master01 ~]# wget https://github.com/coreos/etcd/releases/download/v3.4.7/etcd-v3.4.7-linux-amd64.tar.gz
  2 [root@master01 ~]# tar -xvf etcd-v3.4.7-linux-amd64.tar.gz

5.2 分發ETCD

  1 [root@master01 ~]# for master_ip in ${MASTER_IPS[@]}
  2   do
  3     echo ">>> ${master_ip}"
  4     scp etcd-v3.4.7-linux-amd64/etcd* root@${master_ip}:/usr/local/bin
  5     ssh root@${master_ip} "chmod +x /usr/local/bin/*"
  6     ssh root@${master_ip} "mkdir -p /data/k3s/etcd/data"
  7     ssh root@${master_ip} "mkdir -p /data/k3s/etcd/wal"
  8   done

5.3 創建etcd證書和密鑰

  1 [root@master01 ~]# cd /opt/k3s/work
  2 [root@master01 cert]# cat > etcd-csr.json <<EOF
  3 {
  4     "CN": "etcd",
  5     "hosts": [
  6         "127.0.0.1",
  7         "localhost",
  8         "172.24.12.11",
  9         "172.24.12.12",
 10         "172.24.12.13"
 11     ],
 12     "key": {
 13         "algo": "rsa",
 14         "size": 2048
 15     },
 16     "names": [
 17         {
 18             "C": "CN",
 19             "ST": "Shanghai",
 20             "L": "Shanghai",
 21             "O": "k3s",
 22             "OU": "System"
 23         }
 24     ]
 25 }
 26 EOF
 27 #創建etcd的CA證書請求文件
解釋： hosts 欄位指定授權使用該證書的 etcd 節點 IP 或功能變數名稱列表，需要將 etcd 集群的三個節點 IP 都列在其中。 
  1 [root@master01 ~]# cd /opt/k3s/work
  2 [root@master01 work]# cfssl gencert -ca=/opt/k3s/work/ca.pem \
  3 -ca-key=/opt/k3s/work/ca-key.pem -config=/opt/k3s/work/ca-config.json \
  4 -profile=kubernetes etcd-csr.json | cfssljson -bare etcd	#生成CA密鑰（ca-key.pem）和證書（ca.pem）

5.4 分發證書和私鑰

  1 [root@master01 ~]# cd /opt/k3s/work
  2 [root@master01 work]# source /root/environment.sh
  3 [root@master01 work]# for master_ip in ${MASTER_IPS[@]}
  4   do
  5     echo ">>> ${master_ip}"
  6     ssh root@${master_ip} "mkdir -p /etc/etcd/cert"
  7     scp etcd*.pem root@${master_ip}:/etc/etcd/cert/
  8   done

5.5 創建etcd的systemd

  1 [root@master01 ~]# cd /opt/k3s/work
  2 [root@master01 work]# source /root/environment.sh
  3 [root@master01 work]# cat > etcd.service.template <<EOF
  4 [Unit]
  5 Description=Etcd Server
  6 After=network.target
  7 After=network-online.target
  8 Wants=network-online.target
  9 Documentation=https://github.com/coreos
 10 
 11 [Service]
 12 Type=notify
 13 WorkingDirectory=${ETCD_DATA_DIR}
 14 ExecStart=/usr/local/bin/etcd \\
 15   --data-dir=${ETCD_DATA_DIR} \\
 16   --wal-dir=${ETCD_WAL_DIR} \\
 17   --name=##MASTER_NAME## \\
 18   --cert-file=/etc/etcd/cert/etcd.pem \\
 19   --key-file=/etc/etcd/cert/etcd-key.pem \\
 20   --trusted-ca-file=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \\
 21   --peer-cert-file=/etc/etcd/cert/etcd.pem \\
 22   --peer-key-file=/etc/etcd/cert/etcd-key.pem \\
 23   --peer-trusted-ca-file=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \\
 24   --peer-client-cert-auth \\
 25   --client-cert-auth \\
 26   --listen-peer-urls=https://##MASTER_IP##:2380 \\
 27   --initial-advertise-peer-urls=https://##MASTER_IP##:2380 \\
 28   --listen-client-urls=https://##MASTER_IP##:2379,http://127.0.0.1:2379 \\
 29   --advertise-client-urls=https://##MASTER_IP##:2379 \\
 30   --initial-cluster-token=etcd-cluster-0 \\
 31   --initial-cluster=${ETCD_NODES} \\
 32   --initial-cluster-state=new \\
 33   --auto-compaction-mode=periodic \\
 34   --auto-compaction-retention=1 \\
 35   --max-request-bytes=33554432 \\
 36   --quota-backend-bytes=6442450944 \\
 37   --heartbeat-interval=250 \\
 38   --election-timeout=2000
 39 Restart=on-failure
 40 RestartSec=5
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    前言 給大家推薦一款開源的 Winform 控制項庫，可以幫助我們開發更加美觀、漂亮的 WinForm 界面。 項目介紹 SunnyUI.NET 是一個基於 .NET Framework 4.0+、.NET 6、.NET 7 和 .NET 8 的 WinForm 開源控制項庫，同時也提供了工具類庫、擴展 ...
  • .net core8 使用Swagger（附當前源碼）
    說明 該文章是屬於OverallAuth2.0系列文章，每周更新一篇該系列文章（從0到1完成系統開發）。 該系統文章，我會儘量說的非常詳細，做到不管新手、老手都能看懂。 說明：OverallAuth2.0 是一個簡單、易懂、功能強大的許可權+可視化流程管理系統。 有興趣的朋友，請關註我吧(*^▽^*) ...
  • WPF 什麼時候 VisualTreeHelper.GetDescendantBounds 將返回無窮大
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  • C# 開源教程帶你輕鬆掌握數據結構與演算法
    前言 在項目開發過程中，理解數據結構和演算法如同掌握蓋房子的秘訣。演算法不僅能幫助我們編寫高效、優質的代碼，還能解決項目中遇到的各種難題。 給大家推薦一個支持C#的開源免費、新手友好的數據結構與演算法入門教程：Hello演算法。 項目介紹 《Hello Algo》是一本開源免費、新手友好的數據結構與演算法入門 ...
  • 第22篇 生成proto文件bat腳本
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  • 記一次 .NET某上位機視覺程式 卡死分析
    一：背景 1. 講故事 前段時間有位朋友找到我，說他的窗體程式在客戶這邊出現了卡死，讓我幫忙看下怎麼回事？dump也生成了，既然有dump了那就上 windbg 分析吧。 二：WinDbg 分析 1. 為什麼會卡死 窗體程式的卡死，入口門檻很低，後續往下分析就不一定了，不管怎麼說先用 !clrsta ...
  • 醫學DICOM文件與PACS系統進行數據傳輸
    前言 人工智慧時代，人臉識別技術已成為安全驗證、身份識別和用戶交互的關鍵工具。 給大家推薦一款.NET 開源提供了強大的人臉識別 API，工具不僅易於集成，還具備高效處理能力。 本文將介紹一款如何利用這些API，為我們的項目添加智能識別的亮點。 項目介紹 GitHub 上擁有 1.2k 星標的 C# ...
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