使用 kubeadm 创建一个 kubernetes 集群

kubeadm 是一个 kubernetes 官方提供的快速安装和初始化拥有最佳实践（best practice）的 kubernetes 集群的工具，虽然目前还处于 beta 和 alpha 状态，还不能用在生产环境，但是我们可以通过学习这种部署方法来体会一些官方推荐的 kubernetes 最佳实践的设计和思想。

kubeadm 的目标是提供一个最小可用的可以通过 Kubernetes一致性测试的集群，所以并不会安装任何除此之外的非必须的 addon。

kubeadm 默认情况下并不会安装一个网络解决方案，所以用 kubeadm 安装完之后 需要自己来安装一个网络的插件。

kubeadm 支持多种系统，这里简单介绍一下需要的系统要求：

1. Ubuntu16.04+ / Debian 9 / CentOS 7 / RHEL 7 / Fedora 25/26(best-effort) / HypriotOS v1.0.1+ / Other
2. 2GB 或者以上的 RAM（否则将没有足够空间留给 app）
3. 2 核以上 CPU
4. 集群的机器之间必须能通过网络互相通信
5. SWAP 必须被关闭，否则 kubelet 会出错！

具体的详细信息可以在官方网站上看到。

本篇内容基于 aws 的 ap-northeast-1 的 ec2，CentOS 7 的操作系统（ami-4dd5522b），实例类型 t2.medium 2 核 4GB，3 台机器，1 master，2 nodes，kubernetes 1.9 版本。为了方便起见，在安全组里面打开了所有的端口和 IP 访问。

机器配置：

[centos@ip-172-31-24-49 ~]$ uname -a
Linux ip-172-31-24-49.ap-northeast-1.compute.internal 3.10.0-693.5.2.el7.x86_64 #1 SMP Fri Oct 20 20:32:50 UTC 2017 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

首先 ，我们关闭 selinux：

$ sudo vim /etc/sysconfig/selinux

91C23F22-58A4-4F03-842F-97018D78F9D8

把 SELINUX 改成 disabled，然后保存退出。

在我用的 ami 中，swap 是默认关闭的，所以不需要我手动关闭，大家需要确认 自己的环境中 swap 是否有关闭掉，否则会在之后的环节中出问题。

为了方便我们安装，我们将 sshd 设置为 keepalive：

$ sudo -i
$ echo "ClientAliveInterval 10" >> /etc/ssh/sshd_config
$ echo "TCPKeepAlive yes" >> /etc/ssh/sshd_config
$ systemctl restart sshd.service

接下来我们重启一下机器：

$ sudo sync
$ sudo reboot

至此，准备阶段结束。

安装 kubeadm

首先，我们需要在所有机器上都安装 docker, kubeadm, kubelet 和 kubectl。

切记：**kubeadm 不会自动去安装和管理 kubelet 和 kubectl，所以需要自己去确保安装的版本和你想要安装的 kubernetes 版本相同。**

安装 docker：

$ sudo yum install -y docker
$ sudo systemctl enable docker && sudo systemctl start docker

在 RHEL/CentOS 7 系统上可能会路由失败，我们需要设置一下：

$ sudo -i
$ cat <<EOF >  /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
$ sudo sysctl --system

接下来我们需要安装 kubeadm, kubelet 和 kubectl 了，我们需要先加一个 repo：

$ 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
EOF

然后安装：

$ sudo yum install -y kubelet kubeadm kubectl
$ sudo systemctl enable kubelet && sudo systemctl start kubelet

至此，在所有机器上安装所需的软件已经结束。

使用 kubeadm 初始化 master

安装完所有的依赖之后，我们就可以用 kubeadm 初始化 master 了。

最简单的初始化方法是：

$ kubeadm init

除此之外，kubeadm 还支持多种方法来配置，具体可以查看一下官方文档。

我们在初始化的时候指定一下 kubernetes 版本，并设置一下 pod-network-cidr（后面的 flannel 会用到）：

$ sudo -i
$ kubeadm init --kubernetes-version=v1.9.0 --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

在这个过程中 kubeadm 执行了一系列的操作，包括一些 pre-check，生成 ca 证书，安装 etcd 和其它控制组件等。

界面差不多如下：

2256534A-2144-4118-843C-7179EF34EC49

最下面的这行 kubeadm join 什么的，就是用来让别的 node 加入集群的，可以看出非常方便。我们要保存好这一行东西，这是我们之后让 node 加入集群的凭据，一会儿会用到。

这个时候，我们还不能通过 kubectl 来控制集群，要让 kubectl 可用，我们需要做：

# 对于非root用户
$ mkdir -p $HOME/.kube
$ sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
$ sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

# 对于root用户
$ export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf
# 也可以直接放到~/.bash_profile
$ echo "export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf" >> ~/.bash_profile

接下来要注意，我们必须自己来安装一个 network addon。

network addon 必须在任何 app 部署之前安装好。同样的，kube-dns 也会在 network addon 安装好之后才启动。kubeadm 只支持 CNI-based networks（不支持 kubenet）。

比较常见的 network addon 有：Calico, Canal, Flannel, Kube-router, Romana, Weave Net 等。这里我们使用 Flannel。

$ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/v0.9.1/Documentation/kube-flannel.yml

安装完 network 之后，你可以通过 kubectl get pods --all-namespaces 来查看 kube-dns 是否在 running 来判断 network 是否安装成功。

默认情况下，为了保证 master 的安全，master 是不会被调度到 app 的。你可以取消这个限制通过输入：

$ kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/master-

加入 nodes

终于部署完了我们的 master！

现在我们开始加入一些 node 到我们的集群里面吧！

ssh 到我们的 node 节点上，执行刚才下面给出的那个 kubeadm join 的命令（每个人不同）：

$ sudo -i
$ kubeadm join --token 72a8a4.2ed9076cd668b8b7 172.31.31.60:6443 --discovery-token-ca-cert-hash sha256:f0894e55d475f882dd40d52c6d01f758017ec5729be632294049f687330f60d2

输出差不多如下图：

1E93FFDE-F0FE-4C7B-9207-6B8DF3EE7787

这时候，我们去 master 上输入 kubectl get nodes 查看一下：

[root@i-071abd86ed304dc84 ~]# kubectl get nodes
NAME                  STATUS    ROLES     AGE       VERSION
i-071abd86ed304dc84   Ready     master    12m       v1.9.0
i-0c559ad3c0b16fd36   Ready     <none>    1m        v1.9.0
i-0f3f7462b0a004b5e   Ready     <none>    47s       v1.9.0

我们可以看到，用 kubeadm 部署可以让我们比手动部署方便得多，虽然比不上 kops 这样的一键部署生产 Kubernetes 集群的工具，但是 kubeadm 最初的设计也并非是傻瓜式使用。

kubeadm 给了用户很多的灵活性，让用户可以完全自定义地去配置自己的集群。

不过目前（截止博客发布为止），kubeadm 还只是在测试，官方还不建议在生产环境中使用，不过预计会在 2018 年春季可以投入生产使用。

最后，我们总结一下 kubeadm 最核心的几个概念：

• 官方认为的 最佳实践（best-practice）
• 合理的安全（reasonably secure）
• 可扩展（extensible）
• 最小可用（minimum viable）