单master集群架构图：

实验环境（二进制搭建 Kubernetes v1.20）

注意：生产环境中，etcd集群和master、node节点都应该部署在不同的机器上，此处为了实验方便，将三台etcd节点分别部署在了master和node节点上了

k8s集群master01：192.168.126.27    kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler etcd
k8s集群master02：192.168.80.21

k8s集群node01：192.168.80.11    kubelet kube-proxy docker 
k8s集群node02：192.168.80.12

etcd集群节点01：192.168.126.27    
etcd集群节点02：192.168.126.28
etcd集群节点03：192.168.126.29

负载均衡nginx+keepalive01（master）：192.168.126.22
负载均衡nginx+keepalive02（backup）：192.168.126.23

1.操作系统初始化配置

#以下三台同时操作
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X

#关闭selinux
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config

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

#根据规划设置主机名
hostnamectl set-hostname master01
hostnamectl set-hostname node01
hostnamectl set-hostname node02

#添加hosts  
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.126.27 master01
192.168.126.28 node01
192.168.126.29 node02
EOF

#调整内核参数
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
#开启网桥模式，可将网桥的流量传递给iptables链
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
#关闭ipv6协议
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
net.ipv4.ip_forward=1
EOF

sysctl --system #加载

#时间同步
yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com

2. 部署 etcd 集群（分布式键值对数据库）

etcd是CoreOS团队于2013年6月发起的开源项目，它的目标是构建一个高可用的分布式键值（key-value）数据库。etcd内部采用raft协议作为一致性算法，etcd是go语言编写的。

etcd 作为服务发现系统，有以下的特点：
简单：安装配置简单，而且提供了HTTP API进行交互，使用也很简单
安全：支持SSL证书验证
快速：单实例支持每秒2k+读操作
可靠：采用raft算法，实现分布式系统数据的可用性和一致性

etcd 目前默认使用2379端口提供HTTP API服务， 2380端口和peer通信(这两个端口已经被IANA(互联网数字分配机构)官方预留给etcd)。 即etcd默认使用2379端口对外为客户端提供通讯，使用端口2380来进行服务器间内部通讯。
etcd 在生产环境中一般推荐集群方式部署。由于etcd 的leader选举机制，要求至少为3台或以上的奇数台

准备签发证书环境

CFSSL 是 CloudFlare 公司开源的一款 PKI/TLS 工具。 CFSSL 包含一个命令行工具和一个用于签名、验证和捆绑 TLS 证书的 HTTP API 服务。使用Go语言编写。
CFSSL 使用配置文件生成证书，因此自签之前，需要生成它识别的 json 格式的配置文件，CFSSL 提供了方便的命令行生成配置文件。
CFSSL 用来为 etcd 提供 TLS 证书，它支持签三种类型的证书：
1、client 证书，服务端连接客户端时携带的证书，用于客户端验证服务端身份，如 kube-apiserver 访问 etcd；
2、server 证书，客户端连接服务端时携带的证书，用于服务端验证客户端身份，如 etcd 对外提供服务；
3、peer 证书，相互之间连接时使用的证书，如 etcd 节点之间进行验证和通信。
这里全部都使用同一套证书认证。

1）在 master01 节点上操作（即etcd01）

#准备cfssl证书生成工具
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssl
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssljson
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssl-certinfo

chmod +x /usr/local/bin/cfssl*


#-O：指定下载目录
#Linux命令行两种下载方式：
#wget 源URL地址 [-O 下载到指定路径]
#curl 源URL地址 [-o 下载到指定路径]

#cfssl：证书签发的工具命令
#cfssljson：将 cfssl 生成的证书（json格式）变为文件承载式证书
#cfssl-certinfo：验证证书的信息
#cfssl-certinfo -cert <证书名称>			#查看证书的信息




 #------------------------生成Etcd证书-----------------------
 #k8s目录用于存放生成证书的脚本文件
 mkdir /opt/k8s/
 cd /opt/k8s/
 ​
 #上传 etcd-cert.sh 和 etcd.sh 到 /opt/k8s/ 目录中，为两个文件增加执行权限
 chmod +x etcd-cert.sh etcd.sh
 ​
 #创建用于生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥的目录
 mkdir /opt/k8s/etcd-cert/
 mv etcd-cert.sh etcd-cert/    #将etcd-cert.sh移动到该目录
 cd /opt/k8s/etcd-cert/   
 ./etcd-cert.sh        #运行脚本生成CA证书、etcd 服务器证书以及私钥
 ​
 #查看etcd-cert目录，以.json和.csr结尾的文件都是请求生成证书的文件，以pem结尾的文件都是最终生成的证书文件。
 ls                  
 ca-config.json  ca-csr.json  ca.pem        server.csr       server-key.pem
 ca.csr          ca-key.pem   etcd-cert.sh  server-csr.json  server.pem
 ​
 ​
 #上传 etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s/ 目录中，启动etcd服务
 #下载地址https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.4.9/etcd-v3.4.9-1inux-amd64.tar.gz
 cd /opt/k8s/
 tar zxvf etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
 ​
 #查看安装包解压后的目录，该目录包含了etcd的启动文件etcd和etcd的管理文件etcdctl
 cd /opt/k8s/etcd-v3.4.9-linux-amd64/
 ls
 --------------------------------------------------------------------------------
 etcd：就是etcd服务的启动命令，后面可跟各种启动参数
 etcdctl：主要为etcd服务提供了命令行操作
 --------------------------------------------------------------------------------
 ​
 #创建/opt/etcd目录，并创建三个子目录cfg、bin、ssl。cfg用于存放配置文件，bin用于存放执行文件，ssl用于存放证书文件
 mkdir -p /opt/etcd/{cfg,bin,ssl}
 ​
 #将etcd和etcdctl两个文件移动到/opt/etcd/bin目录
 mv etcd etcdctl /opt/etcd/bin/
 #将证书文件复制到etcd01节点的/opt/etcd/ssl/目录
 cp /opt/k8s/etcd-cert/*.pem /opt/etcd/ssl/
 ​
 cd /opt/k8s/
 #运行脚本，会卡在前台
 ./etcd.sh etcd01 192.168.126.27 etcd02=https://192.168.126.28:2380,etcd03=https://192.168.126.29:2380
 #另开一台终端，查看进程信息
 ps -ef | grep etcd
 ​
 #把etcd相关证书文件、命令文件和服务管理文件全部拷贝到另外两个etcd集群节点
 scp -r /opt/etcd/ root@192.168.126.28:/opt/
 scp -r /opt/etcd/ root@192.168.126.29:/opt/
 #传输etcd的系统服务管理文件
 scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.126.28:/usr/lib/systemd/system/
 scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.126.29:/usr/lib/systemd/system/

2）在 node01 节点上操作（即etcd02）

vim /opt/etcd/cfg/etcd
#[Member]
ETCD_NAME="etcd02"											#修改
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.126.28:2380"			#修改
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.126.28:2379"		#修改

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.126.28:2380"		#修改
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.126.28:2379"				#修改
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.126.27:2380,etcd02=https://192.168.126.28:2380,etcd03=https://192.168.126.29:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"

#启动etcd服务
systemctl start etcd
systemctl enable etcd
systemctl status etcd

3）在 node02 节点上操作（即etcd03）

vim /opt/etcd/cfg/etcd
#[Member]
ETCD_NAME="etcd03"											#修改
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.126.29:2380"			#修改
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.126.29:2379"		#修改

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.126.29:2380"		#修改
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.126.29:2379"				#修改
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.126.27:2380,etcd02=https://192.168.126.28:2380,etcd03=https://192.168.126.29:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"

#启动etcd服务
systemctl start etcd
systemctl enable etcd
systemctl status etcd

4）检查etcd群集状态

 #三个etcd节点都可用查看
 #切换到/opt/etcd/ssl目录，证书可使用相对路径。如果不在该目录下，证书要使用绝对路径。
 #查看etcd集群每个节点的健康状态，true表示健康
ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints="https://192.168.126.27:2379,https://192.168.126.28:2379,https://192.168.126.29:2379" endpoint health --write-out=table
 ​
 #查看etcd集群成员列表
ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints="https://192.168.126.27:2379,https://192.168.126.28:2379,https://192.168.126.29:2379" --write-out=table member list
 ​
 #查看etcd集群中哪个节点是leader，true表示leader
ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --endpoints="https://192.168.126.27:2379,https://192.168.126.28:2379,https://192.168.126.29:2379" --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --write-out=table endpoint status
+-----------------------------+------------------+---------+---------+-----------+------------+-----------+------------+--------------------+--------+
|          ENDPOINT           |        ID        | VERSION | DB SIZE | IS LEADER | IS LEARNER | RAFT TERM | RAFT INDEX | RAFT APPLIED INDEX | ERRORS |
+-----------------------------+------------------+---------+---------+-----------+------------+-----------+------------+--------------------+--------+
| https://192.168.126.27:2379 | 66f49acac6299436 |  3.4.26 |   20 kB |      true |      false |       612 |          9 |                  9 |        |
| https://192.168.126.28:2379 | ebea4d5f7d427778 |  3.4.26 |   20 kB |     false |      false |       612 |          9 |                  9 |        |
| https://192.168.126.29:2379 | 1bbea197f31c6d0d |  3.4.26 |   20 kB |     false |      false |       612 |          9 |                  9 |        |
+-----------------------------+------------------+---------+---------+-----------+------------+-----------+------------+--------------------+--------+

 
 #------------------注释---------------------------------------
--cert-file：识别HTTPS端使用SSL证书文件
--key-file：使用此SSL密钥文件标识HTTPS客户端
--ca-file：使用此CA证书验证启用https的服务器的证书
--endpoints：集群中以逗号分隔的机器地址列表
cluster-health：检查etcd集群的运行状况

etcd备份与恢复

#备份etcd，打快照，放在/root/etcd-snapshot.db
ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --endpoints="https://192.168.126.27:2379" --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem snapshot save /root/etcd-snapshot.db

#恢复etcd
1.查看恢复文件
ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --endpoints="https://192.168.126.27:2379" --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem snapshot status ./etcd-snapshot.db --write-out=table
+----------+----------+------------+------------+
|   HASH   | REVISION | TOTAL KEYS | TOTAL SIZE |
+----------+----------+------------+------------+
| b545df08 |        0 |          5 |      20 kB |
+----------+----------+------------+------------+
2.恢复
ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --endpoints="https://192.168.126.27:2379" --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem snapshot restore ./etcd-snapshot.db

3.部署 Master 组件

master01：192.168.126.27

 #在 master01 节点上操作，因为master01和etcd01部署在同一台机器上，所以/opt/k8s/目录已存在。
 #上传 master.zip 和 k8s-cert.sh 到 /opt/k8s 目录中，解压 master.zip 压缩包
 cd /opt/k8s/
 unzip master.zip
 chmod +x *.sh    #为所有脚本文件加上执行权限
 ​
 #创建kubernetes工作目录
 mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}
 ​
 #创建用于生成CA证书、相关组件的证书和私钥的目录
 mkdir /opt/k8s/k8s-cert/
 mv /opt/k8s/k8s-cert.sh /opt/k8s/k8s-cert/    #将k8s-cert.sh脚本移动到该目录
 cd /opt/k8s/k8s-cert/                         #切换到该目录
 vim k8s-cert.sh      #修改里面的ip地址
 chmod +x k8s-cert.sh
 ./k8s-cert.sh   #运行脚本，生成CA证书、相关组件的证书和私钥
 ​
 #查看生成的证书文件
 ls *pem
 admin-key.pem  apiserver-key.pem  ca-key.pem  kube-proxy-key.pem  
 admin.pem      apiserver.pem      ca.pem      kube-proxy.pem
 ​
 #复制CA证书、apiserver相关证书和私钥到kubernetes工作目录的ssl子目录中
 cp ca*pem apiserver*pem /opt/kubernetes/ssl/
 ​
 #上传 kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz 到 /opt/k8s/ 目录中，解压 kubernetes 压缩包。
 #下载地址: https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/release-1.20/CHANGELOG/CHANGELOG-1.20.nd
 #注:打开链接你会发现里面有很多包，下载一个server包就够了，包含了Master和Worker Node二进制文件。
 cd /opt/k8s/
 tar xf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
 ​
 #复制master组件的关键命令文件到kubernetes工作目录的bin子目录中
 cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
 cp kube-apiserver kubectl kube-controller-manager kube-scheduler /opt/kubernetes/bin/
 ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/  #创建软链接，方便系统识别命令
 ​
 #创建 bootstrap token 认证文件，apiserver 启动时会调用，然后就相当于在集群内创建了一个这个用户，接下来就可以用 RBAC 给他授权
 cd /opt/k8s/
 vim token.sh
 #!/bin/bash
 #获取随机数前16个字节内容，以十六进制格式输出，并删除其中空格
 BOOTSTRAP_TOKEN=$(head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' ')
 #生成 token.csv 文件，按照 Token序列号,用户名,UID,用户组 的格式生成
 cat > /opt/kubernetes/cfg/token.csv <<EOF
 ${BOOTSTRAP_TOKEN},kubelet-bootstrap,10001,"system:kubelet-bootstrap"
 EOF
 ​
 chmod +x token.sh    #为脚本增加执行权限
 ./token.sh           #运行脚本     
 ​
 cat /opt/kubernetes/cfg/token.csv
 ​
 #二进制文件、token、证书都准备好后，开启apiserver服务，和etcd进行对接。
 cd /opt/k8s/
 #脚本后面跟master01的IP，以及etcd集群的地址和端口
 ./apiserver.sh 192.168.126.27 https://192.168.126.27:2379,https://192.168.126.28:2379,https://192.168.126.29:2379
 ​
 #检查进程是否启动成功
 ps aux | grep kube-apiserver
 netstat -natp | grep 6443   #安全端口6443用于接收HTTPS请求，用于基于Token文件或客户端证书等认证
 ​
 #启动 scheduler 服务
 cd /opt/k8s/
vim scheduler.sh #查看ip地址是否正确
./scheduler.sh
 ps aux | grep kube-scheduler
 ​
 #启动 controller-manager 服务
vim controller-manager.sh #查看ip地址是否正确
 ./controller-manager.sh
 ps aux | grep kube-controller-manager
 ​
 #生成kubectl连接集群的kubeconfig文件，即令kubectl对接apiserver
vim admin.sh #查看ip地址是否正确
./admin.sh
 ​
 #绑定默认cluster-admin管理员集群角色，授权kubectl访问集群
 kubectl create clusterrolebinding cluster-system-anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous
 ​
 #通过kubectl工具查看当前集群组件状态
 kubectl get cs
 NAME                 STATUS    MESSAGE             ERROR
 controller-manager   Healthy   ok                  
 scheduler            Healthy   ok                  
 etcd-2               Healthy   {"health":"true"}   
 etcd-1               Healthy   {"health":"true"}   
 etcd-0               Healthy   {"health":"true"}  
 ​
 #查看版本信息
 kubectl version

注：k8s-cert.sh脚本

 #!/bin/bash
 #配置证书生成策略，让 CA 软件知道颁发有什么功能的证书，生成用来签发其他组件证书的根证书
 cat > ca-config.json <<EOF
 {
   "signing": {
     "default": {
       "expiry": "87600h"
     },
     "profiles": {
       "kubernetes": {
          "expiry": "87600h",
          "usages": [
             "signing",
             "key encipherment",
             "server auth",
             "client auth"
         ]
       }
     }
   }
 }
 EOF
 ​
 #生成CA证书和私钥（根证书和私钥）
 cat > ca-csr.json <<EOF
 {
     "CN": "kubernetes",
     "key": {
         "algo": "rsa",
         "size": 2048
     },
     "names": [
         {
             "C": "CN",
             "L": "Beijing",
             "ST": "Beijing",
             "O": "k8s",
             "OU": "System"
         }
     ]
 }
 EOF
 ​
 cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -
 ​
 ​
 #-----------------------
 #生成 apiserver 的证书和私钥（apiserver和其它k8s组件通信使用）
 #hosts中将所有可能作为 apiserver 的 ip 添加进去，后面 keepalived 使用的VIP 也要加入
 cat > apiserver-csr.json <<EOF
 {
     "CN": "kubernetes",
     "hosts": [
       "10.0.0.1",
       "127.0.0.1",
       "192.168.126.27",    #master01。使用脚本时，要将这5行注释删除
       "192.168.126.21",    #master02
       "192.168.126.88",   #vip,后面keepalived要用到
       "192.168.126.22",    #负载均衡器01（master）
       "192.168.126.23",    #负载均衡器02（backup）
       "kubernetes",
       "kubernetes.default",
       "kubernetes.default.svc",
       "kubernetes.default.svc.cluster",
       "kubernetes.default.svc.cluster.local"
     ],
     "key": {
         "algo": "rsa",
         "size": 2048
     },
     "key": {
         "algo": "rsa",
         "size": 2048
     },
     "names": [
         {
             "C": "CN",
             "L": "BeiJing",
             "ST": "BeiJing",
             "O": "k8s",
             "OU": "System"
         }
     ]
 }
 EOF
 ​
 cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes apiserver-csr.json | cfssljson -bare apiserver
 ​
 ​
 #-----------------------
 #生成 kubectl 连接集群的证书和私钥，具有admin权限
 cat > admin-csr.json <<EOF
 {
   "CN": "admin",
   "hosts": [],
   "key": {
     "algo": "rsa",
     "size": 2048
   },
   "names": [
     {
       "C": "CN",
       "L": "BeiJing",
       "ST": "BeiJing",
       "O": "system:masters",
       "OU": "System"
     }
   ]
 }
 EOF
 ​
 cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes admin-csr.json | cfssljson -bare admin
 ​
 ​
 #-----------------------
 #生成 kube-proxy 的证书和私钥
 cat > kube-proxy-csr.json <<EOF
 {
   "CN": "system:kube-proxy",
   "hosts": [],
   "key": {
     "algo": "rsa",
     "size": 2048
   },
   "names": [
     {
       "C": "CN",
       "L": "BeiJing",
       "ST": "BeiJing",
       "O": "k8s",
       "OU": "System"
     }
   ]
 }
 EOF
 ​
 cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy

apiserver.sh脚本

 #!/bin/bash
 #example: apiserver.sh 192.168.126.27 https://192.168.126.27:2379,https://192.168.126.28:2379,https://192.168.126.29:2379
 #创建 kube-apiserver 启动参数配置文件
 MASTER_ADDRESS=$1
 ETCD_SERVERS=$2
 ​
 cat >/opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver <<EOF
 KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=false  \
 --v=2 \
 --log-dir=/opt/kubernetes/logs \
 --etcd-servers=${ETCD_SERVERS} \
 --bind-address=${MASTER_ADDRESS} \
 --secure-port=6443 \
 --advertise-address=${MASTER_ADDRESS} \
 --allow-privileged=true \
 --service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 \
 --enable-admission-plugins=NamespaceLifecycle,LimitRanger,ServiceAccount,ResourceQuota,NodeRestriction \
 --authorization-mode=RBAC,Node \
 --enable-bootstrap-token-auth=true \
 --token-auth-file=/opt/kubernetes/cfg/token.csv \
 --service-node-port-range=30000-50000 \
 --kubelet-client-certificate=/opt/kubernetes/ssl/apiserver.pem \
 --kubelet-client-key=/opt/kubernetes/ssl/apiserver-key.pem \
 --tls-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/apiserver.pem  \
 --tls-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/apiserver-key.pem \
 --client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
 --service-account-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \
 --service-account-issuer=api \
 --service-account-signing-key-file=/opt/kubernetes/ssl/apiserver-key.pem \
 --etcd-cafile=/opt/k8s/etcd-cert/ca.pem \
 --etcd-certfile=/opt/k8s/etcd-cert/server.pem \
 --etcd-keyfile=/opt/k8s/etcd-cert/server-key.pem \
 --requestheader-client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
 --proxy-client-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/apiserver.pem \
 --proxy-client-key-file=/opt/kubernetes/ssl/apiserver-key.pem \
 --requestheader-allowed-names=kubernetes \
 --requestheader-extra-headers-prefix=X-Remote-Extra- \
 --requestheader-group-headers=X-Remote-Group \
 --requestheader-username-headers=X-Remote-User \
 --enable-aggregator-routing=true \
 --audit-log-maxage=30 \
 --audit-log-maxbackup=3 \
 --audit-log-maxsize=100 \
 --audit-log-path=/opt/kubernetes/logs/k8s-audit.log"
 EOF
 ​
 #--logtostderr=true：启用日志。输出日志到标准错误控制台，不输出到文件
 #--v=4：日志等级。指定输出日志的级别，v=4为调试级别详细输出
 #--etcd-servers：etcd集群地址。指定etcd服务器列表（格式：//ip:port），逗号分隔
 #--bind-address：监听地址。指定 HTTPS 安全接口的监听地址，默认值0.0.0.0
 #--secure-port：https安全端口。指定 HTTPS 安全接口的监听端口，默认值6443
 #--advertise-address：集群通告地址。通过该 ip 地址向集群其他节点公布 api server 的信息，必须能够被其他节点访问
 #--allow-privileged=true：启用授权。允许拥有系统特权的容器运行，默认值false
 #--service-cluster-ip-range：Service虚拟IP地址段。指定 Service Cluster IP 地址段
 #--enable-admission-plugins：准入控制模块。kuberneres集群的准入控制机制，各控制模块以>插件的形式依次生效，集群时必须包含ServiceAccount，运行在认证（Authentication）、授权（Authorization）之后，Admission Control是权限认证链上的最后一环， 对请求API资源对象进行修改和校验
 #--authorization-mode：认证授权，启用RBAC授权和节点自管理。在安全端口使用RBAC,Node授权模式，未通过授权的请求拒绝，默认值AlwaysAllow。RBAC是用户通过角色与权限进行关联的模式>；Node模式（节点授权）是一种特殊用途的授权模式，专门授权由kubelet发出的API请求，在进行认证时，先通过用户名、用户分组验证是否是集群中的Node节点，只有是Node节点的请求才能使用Node模式授权
 #--enable-bootstrap-token-auth：启用TLS bootstrap机制。在apiserver上启用Bootstrap Token 认证
 #--token-auth-file=/opt/kubernetes/cfg/token.csv：指定bootstrap token认证文件路径
 #--service-node-port-range：指定 Service  NodePort 的端口范围，默认值30000-32767
 #–-kubelet-client-xxx：apiserver访问kubelet客户端证书
 #--tls-xxx-file：apiserver https证书
 #1.20版本必须加的参数：–-service-account-issuer，–-service-account-signing-key-file
 #--etcd-xxxfile：连接Etcd集群证书
 #–-audit-log-xxx：审计日志
 #启动聚合层相关配置：–requestheader-client-ca-file，–proxy-client-cert-file，–proxy-client-key-file，–requestheader-allowed-names，–requestheader-extra-headers-prefix，–requestheader-group-headers，–requestheader-username-headers，–enable-aggregator-routing
 ​
 #创建 kube-apiserver.service 服务管理文件
 cat >/usr/lib/systemd/system/kube-apiserver.service <<EOF
 [Unit]
 Description=Kubernetes API Server
 Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
 ​
 [Service]
 EnvironmentFile=-/opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver
 ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-apiserver $KUBE_APISERVER_OPTS
 Restart=on-failure
 ​
 [Install]
 WantedBy=multi-user.target
 EOF
 ​
 systemctl daemon-reload
 systemctl enable kube-apiserver
 systemctl restart kube-apiserver

scheduler.sh脚本

 #!/bin/bash
 ##创建 kube-scheduler 启动参数配置文件
 MASTER_ADDRESS=$1
 ​
 cat >/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler <<EOF
 KUBE_SCHEDULER_OPTS="--logtostderr=false \
 --v=2 \
 --log-dir=/opt/kubernetes/logs \
 --leader-elect=true \
 --kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig \
 --bind-address=127.0.0.1"
 EOF
 ​
 #-–kubeconfig：连接 apiserver 用的配置文件，用于识别 k8s 集群
 #--leader-elect=true：当该组件启动多个时，自动启动 leader 选举
 #k8s中Controller-Manager和Scheduler的选主逻辑：k8s中的etcd是整个集群所有状态信>息的存储，涉及数据的读写和多个etcd之间数据的同步，对数据的一致性要求严格，所以>使用较复杂的 raft 算法来选择用于提交数据的主节点。而 apiserver 作为集群入口，本身是无状态的web服务器，多个 apiserver 服务之间直接负载请求并不需要做选主。Controller-Manager 和 Scheduler 作为任务类型的组件，比如 controller-manager 内置的 k8s 各种资源对象的控制器实时的 watch apiserver 获取对象最新的变化事件做期望状态>和实际状态调整，调度器watch未绑定节点的pod做节点选择，显然多个这些任务同时工作>是完全没有必要的，所以 controller-manager 和 scheduler 也是需要选主的，但是选主逻辑和 etcd 不一样的，这里只需要保证从多个 controller-manager 和 scheduler 之间选出一个 leader 进入工作状态即可，而无需考虑它们之间的数据一致和同步。
 ​
 ​
 ##生成kube-scheduler证书
 cd /opt/k8s/k8s-cert/
 #创建证书请求文件
 cat > kube-scheduler-csr.json << EOF
 {
   "CN": "system:kube-scheduler",
   "hosts": [],
   "key": {
     "algo": "rsa",
     "size": 2048
   },
   "names": [
     {
       "C": "CN",
       "L": "BeiJing",
       "ST": "BeiJing",
       "O": "system:masters",
       "OU": "System"
     }
   ]
 }
 EOF
 ​
 #生成证书
 cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-scheduler-csr.json | cfssljson -bare kube-scheduler
 ​
 ​
 #生成kubeconfig文件
 KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig"
 KUBE_APISERVER="https://192.168.126.27:6443"   #master01的IP
 ​
 kubectl config set-cluster kubernetes \
   --certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
   --embed-certs=true \
   --server=${KUBE_APISERVER} \
   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
 kubectl config set-credentials kube-scheduler \
   --client-certificate=./kube-scheduler.pem \
   --client-key=./kube-scheduler-key.pem \
   --embed-certs=true \
   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
 kubectl config set-context default \
   --cluster=kubernetes \
   --user=kube-scheduler \
   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
 kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
 ​
 ​
 ##创建 kube-scheduler.service 服务管理文件
 cat >/usr/lib/systemd/system/kube-scheduler.service <<EOF
 [Unit]
 Description=Kubernetes Scheduler
 Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
 ​
 [Service]
 EnvironmentFile=-/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler
 ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-scheduler $KUBE_SCHEDULER_OPTS
 Restart=on-failure
 ​
 [Install]
 WantedBy=multi-user.target
 EOF
 ​
 systemctl daemon-reload
 systemctl enable kube-scheduler
 systemctl restart kube-scheduler

controller-manager.sh脚本

 #!/bin/bash
 ##创建 kube-controller-manager 启动参数配置文件
 MASTER_ADDRESS=$1
 ​
 cat >/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager <<EOF
 KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS="--logtostderr=false \
 --v=2 \
 --log-dir=/opt/kubernetes/logs \
 --leader-elect=true \
 --kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig \
 --bind-address=127.0.0.1 \
 --allocate-node-cidrs=true \
 --cluster-cidr=10.244.0.0/16 \
 --service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 \
 --cluster-signing-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
 --cluster-signing-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem  \
 --root-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
 --service-account-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \
 --cluster-signing-duration=87600h0m0s"
 EOF
 ​
 #––leader-elect：当该组件启动多个时，自动选举（HA）
 #-–kubeconfig：连接 apiserver 用的配置文件，用于识别 k8s 集群
 #--cluster-cidr=10.244.0.0/16：pod资源的网段，需与pod网络插件的值设置一致。通常，Flannel网络插件的默认为10.244.0.0/16，Calico插件的默认值为192.168.0.0/16
 #--cluster-signing-cert-file/–-cluster-signing-key-file：自动为kubelet颁发证书>的CA，与apiserver保持一致。指定签名的CA机构根证书，用来签名为 TLS BootStrapping 创建的证书和私钥
 #--root-ca-file：指定根CA证书文件路径，用来对 kube-apiserver 证书进行校验，指定该参数后，才会在 Pod 容器的 ServiceAccount 中放置该 CA 证书文件
 #--experimental-cluster-signing-duration：设置为 TLS BootStrapping 签署的证书有效时间为10年，默认为1年
 ​
 ​
 ##生成kube-controller-manager证书
 cd /opt/k8s/k8s-cert/
 #创建证书请求文件
 cat > kube-controller-manager-csr.json << EOF
 {
   "CN": "system:kube-controller-manager",
   "hosts": [],
   "key": {
     "algo": "rsa",
     "size": 2048
   },
   "names": [
     {
       "C": "CN",
       "L": "BeiJing",
       "ST": "BeiJing",
       "O": "system:masters",
       "OU": "System"
     }
   ]
 }
 EOF
 ​
 ​
 #生成证书
 cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-controller-manager-csr.json | cfssljson -bare kube-controller-manager
 ​
 #生成kubeconfig文件
 KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig"
 KUBE_APISERVER="https://192.168.126.27:6443"   #master01的IP
 ​
 kubectl config set-cluster kubernetes \
   --certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
   --embed-certs=true \
   --server=${KUBE_APISERVER} \
   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
 kubectl config set-credentials kube-controller-manager \
   --client-certificate=./kube-controller-manager.pem \
   --client-key=./kube-controller-manager-key.pem \
   --embed-certs=true \
   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
 kubectl config set-context default \
   --cluster=kubernetes \
   --user=kube-controller-manager \
   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
 kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
 ​
 ​
 ##创建 kube-controller-manager.service 服务管理文件
 cat >/usr/lib/systemd/system/kube-controller-manager.service <<EOF
 [Unit]
 Description=Kubernetes Controller Manager
 Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
 ​
 [Service]
 EnvironmentFile=-/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager
 ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-controller-manager $KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS
 Restart=on-failure
 ​
 [Install]
 WantedBy=multi-user.target
 EOF
 ​
 ​
 systemctl daemon-reload
 systemctl enable kube-controller-manager
 systemctl restart kube-controller-manager

admin.sh

 #!/bin/bash
 mkdir /root/.kube
 KUBE_CONFIG="/root/.kube/config"
 KUBE_APISERVER="https://192.168.126.27:6443"   #master01的IP
 ​
 cd /opt/k8s/k8s-cert/
 ​
 kubectl config set-cluster kubernetes \
   --certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
   --embed-certs=true \
   --server=${KUBE_APISERVER} \
   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
 kubectl config set-credentials cluster-admin \
   --client-certificate=./admin.pem \
   --client-key=./admin-key.pem \
   --embed-certs=true \
   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
 kubectl config set-context default \
   --cluster=kubernetes \
   --user=cluster-admin \
   --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
 kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

总结：

etcd数据库：

  • 分布式键值对型的数据库，服务发现系统（之前的docker-consul 就是服务发现）
  • go语言开发的，使用raft-a致性算法
  • 部署集群时需要3台或以上的奇数台
  • 2379 对外（客户端）通信的端口
  • 2380 对内（集群内部节点间）通信的端口

etcd安装步骤：

  1. 使用CFSSL工具，生成ca证书和私钥文件，再使用ca签发服务端证书和私钥文件
  2. 使用ca证书、服务端证书和私钥文件加上etcd集群配置文件，去启动etcd服务
  3. 解压etcd软件包
  4. 复制etcd工作目录和服务管理文件到另外几个节点上，修改etcd集群配置文件并启动etcd服务
  5. 使用v3版本的接口执行etcdctl +证书选项+ (endpoint health | endpoint status | member list) 查看etcd 集群和节点状态

正常情况etcd应该生成三套证书：客户端证书，服务端证书，对等体证书（内部）。初学者可以先只生成两套。

master组件安装步骤：

1.先安装apiserver

  • 准备组件的相关证书和私钥文件
  • 准备bootstraptoken认证文件（给kubelet启动时签发证书时使用）
  • 准备组件的启动配置文件
  • 启动apiserver 服务、端口号、6443、https

2.再启动controller-manager 和scheduler

  • 准备启动配置文件
  • 准备证书和私钥文件生成kubeconfig 文件（用于指定对接哪个apiserver，使用什么证书认证）
  • 启动服务

3.检查集群组件状态

  • 需要准备kubeconfig 文件，把kubectl 加入到集群中( 指定对接哪个apiserver,使用什么证书认证)
  • kubectl get cs

# kubernetes # etcd # 数据库
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