ubuntu 安装k8s 1.22.3 (VirtualBox虚拟机)

前言

本文介绍如何在ubuntu上部署k8s集群，大致可以分为如下几个步骤：

  • 修改ubuntu配置

  • 安装docker

  • 安装kubeadm、kubectl以及kubelet

  • 初始化master节点

  • 将slave节点加入网络

如果你对上面的某些名字感到陌生，没关系，下文会一一进行讲解，如果你想先了解一下 docker 和 k8s，可以参考 10分钟看懂Docker和K8S。好了，在正式开始之前，首先看一下我们都有哪些服务器，如果你对如何组建如下虚拟机网络感兴趣的话，可以参考 virtualbox 虚拟机组网：

主机名主机ip版本CPU内存
master1 192.168.56.11 Ubuntu server 18.04 2核 1G
worker1 192.168.56.21 Ubuntu server 18.04 2核 1G

因为k8s分为管理节点和工作节点，所以我们将要 在master1上部署管理节点，在worker1上部署工作节点。如果想了解如何创建这两个节点，可以参考 virtualbox 虚拟机组网 。服务器配置上，k8s 要求 CPU 最低为 2 核，不然在安装过程中会报错，虽然这个错误可以避免，但是为了稳定起见还是把虚拟机的配置成它想要的，至于内存 k8s 没有硬性要求，所以我就按我电脑的性能来分配了。

注意，本文的 docker、k8s 等软件安装均未指定具体版本，在本文完成时2021/11/11，下载到的版本如下，如有特殊版本需要请自行指定版本。

软件名版本
docker 20.10.10
kubectl 1.22.3
kubeadm 1.22.3
kubelet 1.22.3

一. 修改 ubuntu 配置

首先，k8s 要求我们的 ubuntu 进行一些符合它要求的配置。很简单，包括以下两步：关闭 Swap 内存 以及 配置免密登录，这一步两台主机都需要进行配置。

关闭 swap 内存

这个swap其实可以类比成 windows 上的虚拟内存，它可以让服务器在内存吃满的情况下可以保持低效运行，而不是直接卡死。但是 k8s 的较新版本都要求关闭swap。所以咱们直接动手，修改/etc/fstab文件：

 

sudo vi /etc/fstab

你应该可以看到如下内容，把第二条用#注释掉就好了，注意第一条别注释了，不然重启之后系统有可能会报file system read-only错误。

 

UUID=e2048966-750b-4795-a9a2-7b477d6681bf /   ext4    errors=remount-ro 0    1
# /dev/fd0        /media/floppy0  auto    rw,user,noauto,exec,utf8 0       0

然后输入reboot重启即可，重启后使用top命令查看任务管理器，如果看到如下KiB Swap后均为 0 就说明关闭成功了。

img

关闭swap之后的任务管理器

上面说的是永久关闭swap内存，其实也可以暂时关闭，使用swapoff -a命令即可，效果会在重启后消失。

配置免密登录

k8s 要求 管理节点可以直接免密登录工作节点 的原因是：在集群搭建完成后，管理节点的 kubelet 需要登陆工作节点进行操作。而至于怎么操作很简单，这里就不详提了，可以参见文章 virtualbox 虚拟机组网 的最后一个章节 免密钥登录 。

二. 安装 docker

docker 是 k8s 的基础，在安装完成之后也需要修改一些配置来适配 k8s ，所以本章分为 docker 的安装 与 docker 的配置 两部分。如果你已经安装并使用了一段时间的 docker 了话，建议使用docker -v查看已安装的 docker 版本，并在 k8s 官网上查询适合该版本的 k8s 进行安装。这一步两台主机都需要进行安装。

docker 的安装

docker 在 ubuntu 的安装上真是再简单不过了，执行如下命令即可，在安装之前请记得把镜像源切换到国内。

 

sudo apt install docker.io

等安装完成之后使用docker -v来验证 docker是否可用。

docker 的配置

安装完成之后需要进行一些配置，包括 切换docker下载源为国内镜像站 以及 修改cgroups。

这个cgroups是啥呢，你可以把它理解成一个进程隔离工具，docker就是用它来实现容器的隔离的。docker 默认使用的是cgroupfs，而 k8s 也用到了一个进程隔离工具systemd，如果使用两个隔离组的话可能会引起异常，所以我们要把 docker 的也改成systemd。

这两者都是在/etc/docker/daemon.json里修改的，所以我们一起配置了就好了，首先执行下述命令编辑daemon.json：

 

sudo vi /etc/docker/daemon.json

打开后输入以下内容：

 

{
  "registry-mirrors": [
    "https://dockerhub.azk8s.cn",
    "https://reg-mirror.qiniu.com",
    "https://quay-mirror.qiniu.com"
  ],
  "exec-opts": [ "native.cgroupdriver=systemd" ]
}

然后:wq保存后重启 docker：

 

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

然后就可以通过docker info | grep Cgroup来查看修改后的 docker cgroup 状态，发现变为systemd即为修改成功。

三. 安装 k8s

安装完了 docker 就可以下载 k8s 的三个主要组件kubelet、kubeadm以及kubectl了。这一步两台主机都需要进行安装。先来简单介绍一下这三者：

  • kubelet: k8s 的核心服务

  • kubeadm: 这个是用于快速安装 k8s 的一个集成工具，我们在master1和worker1上的 k8s 部署都将使用它来完成。

  • kubectl: k8s 的命令行工具，部署完成之后后续的操作都要用它来执行

其实这三个的下载很简单，直接用apt-get就好了，但是因为某些原因，它们的下载地址不存在了。所以我们需要用国内的镜像站来下载，也很简单，依次执行下面五条命令即可：

 

# 使得 apt 支持 ssl 传输
apt-get update && apt-get install -y apt-transport-https
# 下载 gpg 密钥
curl https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/doc/apt-key.gpg | apt-key add - 
# 添加 k8s 镜像源
cat <<EOF >/etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
deb https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/ kubernetes-xenial main
EOF
# 更新源列表
apt-get update
# 下载 kubectl，kubeadm以及 kubelet
apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl

直接在/etc/apt/sources.list里添加https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/是不行的，因为这个阿里镜像站使用的ssl进行传输的，所以要先安装apt-transport-https并下载镜像站的密钥才可以进行下载。

四. 安装 master 节点

下载完成后就要迎来重头戏了，初始化master节点，这一章节只需要在管理节点上配置即可，大致可以分为如下几步：

  • 初始化master节点

  • 部署flannel网络

  • 配置kubectl工具

初始化 master 节点

使用kubeadm的init命令就可以轻松的完成初始化，不过需要携带几个参数，如下。先不要直接复制执行，将赋值给--apiserver-advertise-address参数的 ip 地址修改为自己的master主机地址，然后再执行。

 

kubeadm init 
--apiserver-advertise-address=192.168.56.11 
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers 
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16

这里介绍一下一些常用参数的含义：

  • --apiserver-advertise-address: k8s 中的主要服务apiserver的部署地址，填自己的管理节点 ip

  • --image-repository: 拉取的 docker 镜像源，因为初始化的时候kubeadm会去拉 k8s 的很多组件来进行部署，所以需要指定国内镜像源，下不然会拉取不到镜像。

  • --pod-network-cidr: 这个是 k8s 采用的节点网络，因为我们将要使用flannel作为 k8s 的网络，所以这里填10.244.0.0/16就好

  • --kubernetes-version: 这个是用来指定你要部署的 k8s 版本的，一般不用填，不过如果初始化过程中出现了因为版本不对导致的安装错误的话，可以用这个参数手动指定。

  • --ignore-preflight-errors: 忽略初始化时遇到的错误，比如说我想忽略 cpu 数量不够 2 核引起的错误，就可以用--ignore-preflight-errors=CpuNum。错误名称在初始化错误时会给出来。

当你看到如下字样是，就说明初始化成功了，请把最后那行以kubeadm join开头的命令复制下来，之后安装工作节点时要用到的，如果你不慎遗失了该命令，可以在master节点上使用kubeadm token create --print-join-command命令来重新生成一条。

 

Your Kubernetes master has initialized successfully!
 
To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:
 
  mkdir -p $HOME/.kube
  sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
  sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config
 
You should now deploy a pod network to the cluster.
Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:
  https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/
 
You can now join any number of machines by running the following on each node
as root:
 
kubeadm join 192.168.56.11:6443 --token wbryr0.am1n476fgjsno6wa --discovery-token-ca-cert-hash sha256:7640582747efefe7c2d537655e428faa6275dbaff631de37822eb8fd4c054807

如果在初始化过程中出现了任何Error导致初始化终止了，使用kubeadm reset重置之后再重新进行初始化。

配置 kubectl 工具

这一步就比较简单了，直接执行如下命令即可：

 

mkdir -p /root/.kube && 
cp /etc/kubernetes/admin.conf /root/.kube/config

执行完成后并不会刷新出什么信息，可以通过下面两条命令测试 kubectl是否可用：

 

# 查看已加入的节点
kubectl get nodes
# 查看集群状态
kubectl get cs

部署 flannel 网络

flannel是什么？它是一个专门为 k8s 设置的网络规划服务，可以让集群中的不同节点主机创建的 docker 容器都具有全集群唯一的虚拟IP地址。想要部署flannel的话直接执行下述命令即可：

 

 

flannel地址：
https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

kubectl apply -f kube-flannel.yml

输出如下内容即为安装完成：

 

至此，k8s 管理节点部署完成。

五. 将 slave 节点加入网络

首先需要重复步骤 1 ~ 3 来安装 docker 、k8s 以及修改服务器配置，之后执行从步骤 4 中保存的命令即可完成加入，注意，这条命令每个人的都不一样，不要直接复制执行：

 

kubeadm join 192.168.56.11:6443 --token wbryr0.am1n476fgjsno6wa --discovery-token-ca-cert-hash sha256:7640582747efefe7c2d537655e428faa6275dbaff631de37822eb8fd4c054807

待控制台中输出以下内容后即为加入成功：

 

This node has joined the cluster:
* Certificate signing request was sent to apiserver and a response was received.
* The Kubelet was informed of the new secure connection details.
Run 'kubectl get nodes' on the master to see this node join the cluster.

随后登录master1查看已加入节点状态，可以看到worker1已加入，并且状态均为就绪。至此，k8s 搭建完成：

 

root@master1:~# kubectl get nodes
NAME      STATUS   ROLES    AGE    VERSION
master1   Ready    master   145m   v1.22.3
worker1   Ready    <none>   87m    v1.22.3

默认网卡问题修复

如果你是使用virtualBox部署的虚拟机，并且虚拟机直接无法使用网卡1的 ip 地址互相访问的话（例如组建双网卡，网卡1为 NAT 地址转换用来上网，网卡2为Host-only，用于虚拟机之间访问）。就需要执行本节的内容来修改 k8s 的默认网卡。不然会出现一些命令无法使用的问题。如果你的默认网卡可以进行虚拟机之间的相互访问，则没有该问题。

修改 kubelet 默认地址

访问kubelet配置文件：

 

sudo vi /etc/systemd/system/kubelet.service.d/10-kubeadm.conf

在最后一行ExecStart 之前 添加如下内容：

 

Environment="KUBELET_EXTRA_ARGS=--node-ip=192.168.56.21"

重启kubelet：

 

systemctl stop kubelet.service && 
systemctl daemon-reload && 
systemctl start kubelet.service

至此修改完成，更多信息详见 kubectl logs、exec、port-forward 执行失败问题解决 。

修改 flannel 的默认网卡

编辑flannel配置文件

 

sudo kubectl edit daemonset kube-flannel-ds -n kube-system

找到spec.template.spec.containers.args字段并添加--iface=网卡名，例如我的网卡是enp0s8：

 

- args:
  - --ip-masq
  - --kube-subnet-mgr
  # 添加到这里
  - --iface=enp0s8

:wq保存修改后输入以下内容删除所有 flannel，k8s 会自动重建：

 

kubectl delete pod -n kube-system -l app=flannel

至此修改完成，更多内容请见 解决k8s无法通过svc访问其他节点pod的问题 。

 

测试

docker get node
docker pull nginx
kubectl create deployment nginx --image=nginx
kubectl get pod

 

1- 安装dashboard

dashboard地址：https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.3.1/aio/deploy/recommended.yaml

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
    labels:
        k8s-app: kubernetes-dashboard
    name: kubernetes-dashboard
    namespace: kubernetes-dashboard
spec:
    type: NodePort # 添加内容
    ports:
        - port: 443
          nodePort: 30001 # 添加内容
          targetPort: 8443
    selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard    

 

2- 修改后完整文件内容：

kubectl apply -f recommended.yml

3- 查看

kubectl get svc -n kubernetes-dashboard

 

 

NAME                        TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)         AGE
dashboard-metrics-scraper   ClusterIP   10.105.240.105   <none>        8000/TCP        2m53s
kubernetes-dashboard        NodePort    10.105.193.180   <none>        443:30043/TCP   2m53s
​

4- 浏览器登录

https://192.168.56.111:30043/

 

 

5- 生成dashboard登陆的token

kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kube-system
​
kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin 
--clusterrole=cluster-admin 
--serviceaccount=kube-system:dashboard-admin
​
​
kubectl get secret -n kube-system
​
# 找到dashboard-admin-token-klk6z
​
kubectl describe secret dashboard-admin-token-klk6z -n kube-system
# 把token输入，登陆

 

以上内容，基本安装完成。

 

6- 加入节点

 

加入节点：
# 查看节点加入命令
kubeadm token create --print-join-commandkubeadm join 192.168.177.6:6443 --token 5wmpns.84ltuxc6fgydsum9 
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:b0bf6365b53672f4f1cb40c4558105e43023348f1fc98a3a61ef2a683d294b2c
 
​
# token过期后，新节点的加入方法
kubeadm token list# 创建token
kubeadm token create# 创建加密
openssl x509 -pubkey -in /etc/kubernetes/pki/ca.crt | openssl rsa -pubin -outform der 2>/dev/null | openssl dgst -sha256 -hex | sed 's/^.* //'
​
# join时可以加 --node-name k8s-new-node，节点名
kubeadm join --token aa78f6.8b4cafc8ed26c34f --discovery-token-ca-cert-hash sha256:0fd95a9bc67a7bf0ef42da968a0d55d92e52898ec37c971bd77ee501d845b538 192.168.177.6:6443

 

踩坑:解决

 

1：默认是从谷歌下载，我们可以添加阿里的k8s源

cat <<EOF > /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
deb Index of /kubernetes/apt/ kubernetes-xenial main
EOF

 

2：执行以下命令进行下载

apt-get update && apt-get install -y apt-transport-https curl
apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl --allow-unauthenticated

 

1）：可能报错

Err:6 https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt kubernetes-xenial InRelease
  The following signatures couldn't be verified because the public key is not available: NO_PUBKEY FEEA9169307EA071 NO_PUBKEY 8B57C5C2836F4BEB
Reading package lists... Done
W: GPG error: https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt kubernetes-xenial InRelease: The following signatures couldn't be verified because the public key is not available: NO_PUBKEY FEEA9169307EA071 NO_PUBKEY 8B57C5C2836F4BEB
E: The repository 'https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt kubernetes-xenial InRelease' is not signed.
N: Updating from such a repository can't be done securely, and is therefore disabled by default.
N: See apt-secure(8) manpage for repository creation and user configuration details.

解决方法：

执行以下命令，给阿里云源添加key:

apt-key adv --keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com:80 --recv-keys FEEA9169307EA071

 

3：执行下面命令测试是否正常

kubeadm init --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers

1）：可能报错

error execution phase preflight: [preflight] Some fatal errors occurred:
    [ERROR Swap]: running with swap on is not supported. Please disable swap
[preflight] If you know what you are doing, you can make a check non-fatal with `--ignore-preflight-errors=...`
To see the stack trace of this error execute with --v=5 or higher

解决方法：

swapoff  -a
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab

 

2）：可能报错

HTTP call equal to 'curl -sSL http://localhost:10248/healthz' failed with error: Get "http://localhost:10248/healthz": dial tcp 127.0.0.1:10248: connect: connection refused.

 

解决办法:

create daemon.json
vim /etc/docker/daemon.json
{"exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"]}
​
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker
systemctl restart kubelet
​
sudo kubeadm reset
sudo kubeadm init --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers

 

4:修改TAG标签(根据自己打情况)

查看当前从阿里云获取的镜像 

docker images
registry.aliyuncs.com/google_containers/kube-apiserver            v1.22.3

然后执行，查看需要修改成什么tag标签

kubeadm config images list
​
k8s.gcr.io/kube-apiserver:v1.22.3

使用 docker tag {旧名称:版本} {新名称:版本} ，将镜像改名。

例：

docker tag registry.aliyuncs.com/google_containers/kube-apiserver:v1.22.3 k8s.gcr.io/kube-apiserver:v1.22.3
​

5:使主节点生效

 

添加环境变量

export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf

添加网络插件

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

 

此时如果显示无法找到 raw.githubusercontent.com，则需要找到其对应的IP，放在/etc/hosts文件内，该文件默认为只读，需要先修改该文件的权限

185.199.108.133 raw.githubusercontent.com
185.199.109.133 raw.githubusercontent.com
185.199.110.133 raw.githubusercontent.com
185.199.111.133 raw.githubusercontent.com

如果仍旧不行，那就搞个VPN试试吧

flannel镜像

#每个节点都需要拉取镜像

docker pull lwolf/flannel:v0.12.0

 

为什么要打tag，

因为kube-flannel.yaml文件里面的镜像名称就是

quay.io/coreos/flannel:v0.12.0-amd64

docker tag lwolf/flannel:v0.12.0 quay.io/coreos/flannel:v0.12.0-amd64
dns插件的安装与应用

没有网络插件的话，dns也不能正常起作用

kubectl get svc -n kube-system -o wide #获取dns服务的ip地址
nslookup svc-nginx.default.svc.cluster.local 10.96.0.10 #只能完整域名查找，并且要包含dns服务器的ip

 

 

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