kubernetes集群安裝指南：kube-apiserver組件部署

在kubernetes組件中，master節點組件主要包括：kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler等三個組件，每個組件功能職責分工不同，這里我們將三個組件部署在同一機器上，分別部署了三臺機器。

1 安裝準備

1.1 環境變量定義

#################### Variable parameter setting ######################
KUBE_NAME=kube-apiserver
K8S_INSTALL_PATH=/data/apps/k8s/kubernetes
K8S_BIN_PATH=${K8S_INSTALL_PATH}/sbin
K8S_LOG_DIR=${K8S_INSTALL_PATH}/logs
K8S_CONF_PATH=/etc/k8s/kubernetes
CA_DIR=/etc/k8s/ssl
SOFTWARE=/root/software
VERSION=v1.14.2
PACKAGE="kubernetes-server-${VERSION}-linux-amd64.tar.gz"
DOWNLOAD_URL=“”https://github.com/devops-apps/download/raw/master/kubernetes/${PACKAGE}"
ETCD_ENDPOIDS=https://10.10.10.22:2379,https://10.10.10.23:2379,https://10.10.10.24:2379
ETH_INTERFACE=eth2
LISTEN_IP=$(ifconfig | grep -A 1 ${ETH_INTERFACE} |grep inet |awk '{print $2}')
USER=k8s
SERVICE_CIDR=10.254.0.0/22
NODE_PORT_RANG=8400-9400

1.2 下載和分發 kubernetes 二進制文件

登陸devops機器，訪問kubernetes github 官方地址下載穩定的 realease 包至本機；

wget  $DOWNLOAD_URL -P $SOFTWARE

將kubernetes 軟件包分發到各個master節點服務器；

sudo ansible master_k8s_vgs -m copy -a "src=${SOFTWARE}/$PACKAGE dest=${SOFTWARE}/" -b

2 安裝kube-apiserver組件服務

2.1 安裝kube-apiserver二進制文件

### 1.Check if the install directory exists.
if [ ! -d "$K8S_BIN_PATH" ]; then
     mkdir -p $K8S_BIN_PATH
fi

if [ ! -d "$K8S_LOG_DIR/$KUBE_NAME" ]; then
     mkdir -p $K8S_LOG_DIR/$KUBE_NAME
fi

if [ ! -d "$K8S_CONF_PATH" ]; then
     mkdir -p $K8S_CONF_PATH
fi

### 2.Install kube-apiserver binary of kubernetes.
if [ ! -f "$SOFTWARE/kubernetes-server-${VERSION}-linux-amd64.tar.gz" ]; then
     wget $DOWNLOAD_URL -P $SOFTWARE >>/tmp/install.log  2>&1
fi
cd $SOFTWARE && tar -xzf kubernetes-server-${VERSION}-linux-amd64.tar.gz -C ./
cp -fp kubernetes/server/bin/$KUBE_NAME $K8S_BIN_PATH
ln -sf  $K8S_BIN_PATH/$KUBE_NAM /usr/local/bin
chown -R $USER:$USER $K8S_INSTALL_PATH
chmod -R 755 $K8S_INSTALL_PATH

2.3 分發 kubeconfig 文件和證書

分發證書

cd ${CA_DIR}
sudo ansible master_k8s_vgs -m  copy -a "src=ca.pem dest=${CA_DIR}/" -b
sudo ansible master_k8s_vgs -m  copy -a "src=ca-key.pem dest=${CA_DIR}/" -b
sudo ansible master_k8s_vgs -m  copy -a "src=kubernetes.pem dest=${CA_DIR}/" -b
sudo ansible master_k8s_vgs -m  copy -a  "src=kubernetes-key.pem dest=${CA_DIR}/" -b
sudo ansible master_k8s_vgs -m  copy -a  "src=proxy-clinet.pem dest=${CA_DIR}/" -b、
sudo ansible master_k8s_vgs -m  copy -a  "src=proxy-client-key.pem dest=${CA_DIR}/" -b

• 因為master節點相關組件都部署在同一臺節點上，所有這里把ca根證書公鑰和私鑰都同步到每個master節點主機上；
• proxy-client主要用于apiserver收集metric server資源使用；

2.4 創建審計策略文件

cat>${K8S_CONF_PATH}/audit-policy.yaml<<EOF
apiVersion: audit.k8s.io/v1beta1
kind: Policy
rules:
  # The following requests were manually identified as high-volume and low-risk, so drop them.
  - level: None
    resources:
      - group: ""
        resources:
          - endpoints
          - services
          - services/status
    users:
      - 'system:kube-proxy'
    verbs:
      - watch
  - level: None
    resources:
      - group: ""
        resources:
          - nodes
          - nodes/status
    userGroups:
      - 'system:nodes'
    verbs:
      - get
  - level: None
    namespaces:
      - kube-system
    resources:
      - group: ""
        resources:
          - endpoints
    users:
      - 'system:kube-controller-manager'
      - 'system:kube-scheduler'
      - 'system:serviceaccount:kube-system:endpoint-controller'
    verbs:
      - get
      - update
  - level: None
    resources:
      - group: ""
        resources:
          - namespaces
          - namespaces/status
          - namespaces/finalize
    users:
      - 'system:apiserver'
    verbs:
      - get
  # Don't log HPA fetching metrics.
  - level: None
    resources:
      - group: metrics.k8s.io
    users:
      - 'system:kube-controller-manager'
    verbs:
      - get
      - list
  # Don't log these read-only URLs.
  - level: None
    nonResourceURLs:
      - '/healthz*'
      - /version
      - '/swagger*'
  # Don't log events requests.
  - level: None
    resources:
      - group: ""
        resources:
          - events
  # node and pod status calls from nodes are high-volume and can be large
  - level: Request
    omitStages:
      - RequestReceived
    resources:
      - group: ""
        resources:
          - nodes/status
          - pods/status
    users:
      - kubelet
      - 'system:node-problem-detector'
      - 'system:serviceaccount:kube-system:node-problem-detector'
    verbs:
      - update
      - patch
  - level: Request
    omitStages:
      - RequestReceived
    resources:
      - group: ""
        resources:
          - nodes/status
          - pods/status
    userGroups:
      - 'system:nodes'
    verbs:
      - update
      - patch
  # deletecollection calls can be large, don't log responses for expected namespace deletions
  - level: Request
    omitStages:
      - RequestReceived
    users:
      - 'system:serviceaccount:kube-system:namespace-controller'
    verbs:
      - deletecollection
  # Secrets, ConfigMaps, and TokenReviews can contain sensitive & binary data,
  # so only log at the Metadata level.
  - level: Metadata
    omitStages:
      - RequestReceived
    resources:
      - group: ""
        resources:
          - secrets
          - configmaps
      - group: authentication.k8s.io
        resources:
          - tokenreviews
  # Get repsonses can be large; skip them.
  - level: Request
    omitStages:
      - RequestReceived
    resources:
      - group: ""
      - group: admissionregistration.k8s.io
      - group: apiextensions.k8s.io
      - group: apiregistration.k8s.io
      - group: apps
      - group: authentication.k8s.io
      - group: authorization.k8s.io
      - group: autoscaling
      - group: batch
      - group: certificates.k8s.io
      - group: extensions
      - group: metrics.k8s.io
      - group: networking.k8s.io
      - group: policy
      - group: rbac.authorization.k8s.io
      - group: scheduling.k8s.io
      - group: settings.k8s.io
      - group: storage.k8s.io
    verbs:
      - get
      - list
      - watch
  # Default level for known APIs
  - level: RequestResponse
    omitStages:
      - RequestReceived
    resources:
      - group: ""
      - group: admissionregistration.k8s.io
      - group: apiextensions.k8s.io
      - group: apiregistration.k8s.io
      - group: apps
      - group: authentication.k8s.io
      - group: authorization.k8s.io
      - group: autoscaling
      - group: batch
      - group: certificates.k8s.io
      - group: extensions
      - group: metrics.k8s.io
      - group: networking.k8s.io
      - group: policy
      - group: rbac.authorization.k8s.io
      - group: scheduling.k8s.io
      - group: settings.k8s.io
      - group: storage.k8s.io
  # Default level for all other requests.
  - level: Metadata
    omitStages:
      - RequestReceived
EOF

2.5 創建kube-apiserver 啟動服務

at >/usr/lib/systemd/system/${KUBE_NAME}.service<<EOF
[Unit]
Description=Kubernetes API Server
Documentation=https://github.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes
After=network.target
[Service]
User=${USER}
Type=notify
WorkingDirectory=${K8S_INSTALL_PATH}
EnvironmentFile=-${K8S_CONF_PATH}/${KUBE_NAME}
ExecStart=${K8S_BIN_PATH}/${KUBE_NAME} \\
  --enable-admission-plugins=NodeRestriction \\
  --bind-address=0.0.0.0 \\
  --insecure-bind-address=${LISTEN_IP} \\
  --insecure-port=8080 \\
  --secure-port=6443 \\
  --advertise-address=${LISTEN_IP} \\
  --authorization-mode=Node,RBAC \\
  --anonymous-auth=false \\
  --runtime-config=api/all \\
  --enable-bootstrap-token-auth=true \\
  --token-auth-file=${K8S_CONF_PATH}/token.csv \\
  --service-cluster-ip-range=${SERVICE_CIDR} \\
  --service-node-port-range=${NODE_PORT_RANG} \\
  --requestheader-allowed-names="" \\
  --requestheader-client-ca-file=${CA_DIR}/ca.pem \\
  --requestheader-extra-headers-prefix="X-Remote-Extra-" \\
  --requestheader-group-headers=X-Remote-Group \\
  --requestheader-username-headers=X-Remote-User \\
  --tls-cert-file=${CA_DIR}/kubernetes.pem \\
  --tls-private-key-file=${CA_DIR}/kubernetes-key.pem \\
  --client-ca-file=${CA_DIR}/ca.pem \\
  --service-account-key-file=${CA_DIR}/ca.pem \\
  --etcd-cafile=${CA_DIR}/ca.pem \\
  --etcd-certfile=${CA_DIR}/etcd.pem \\
  --etcd-keyfile=${CA_DIR}/etcd-key.pem \\
  --etcd-servers=${ETCD_ENDPOIDS} \\
  --delete-collection-workers=2 \\
  --default-watch-cache-size=200 \\
  --kubelet-certificate-authority=${CA_DIR}/ca.pem \\
  --kubelet-client-certificate=${CA_DIR}/kubernetes.pem \\
  --kubelet-client-key=${CA_DIR}/kubernetes-key.pem \\
  --kubelet-https=true \\
  --kubelet-timeout=10s \\
  --proxy-client-cert-file=${CA_DIR}/proxy-client.pem \\
  --proxy-client-key-file=${CA_DIR}/proxy-client-key.pem \\
  --enable-aggregator-routing=true \\
  --enable-swagger-ui=true \\
  --allow-privileged=true \\
  --apiserver-count=3 \\
  --audit-log-mode=batch \\
  --audit-log-truncate-enabled=true \\
  --audit-log-batch-buffer-size=20000 \\
  --audit-log-batch-max-size=3 \\
  --audit-log-maxage=15 \\
  --audit-log-maxbackup=3 \\
  --audit-log-maxsize=100 \\
  --audit-log-path=${K8S_LOG_DIR}/${KUBE_NAME}/audit.log \\
  --audit-policy-file=${K8S_CONF_PATH}/audit-policy.yaml \\
  --storage-backend=etcd3 \\
  --max-mutating-requests-inflight=2000 \\
  --max-requests-inflight=4000 \\
  --event-ttl=168h \\
  --alsologtostderr=true \\
  --logtostderr=false \\
  --log-dir=${K8S_LOG_DIR}/${KUBE_NAME} \\
  --v=2
Restart=on-failure
RestartSec=5
LimitNOFILE=65536
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

• --advertise-address：apiserver 對外通告的 IP（kubernetes 服務后端節點 IP）；
• --default-*-toleration-seconds：設置節點異常相關的閾值；
• --max-*-requests-inflight：請求相關的最大閾值；
• --etcd-*：訪問 etcd 的證書和 etcd 服務器地址；
• --experimental-encryption-provider-config：指定用于加密 etcd 中 secret 的配置；
• --bind-address： https 監聽的 IP，不能為 127.0.0.1，否則外界不能訪問它的安全端口 6443；
• --secret-port：https 監聽端口；
• --insecure-port=0：關閉監聽 http 非安全端口(8080)；
• --tls-*-file：指定 apiserver 使用的證書、私鑰和 CA 文件；
• --audit-*：配置審計策略和審計日志文件相關的參數；
• --client-ca-file：驗證 client (kue-controller-manager、kube-scheduler、kubelet、kube-proxy 等)請求所帶的證書；
• --enable-bootstrap-token-auth：啟用 kubelet bootstrap 的 token 認證；
• --requestheader-*：kube-apiserver 的 aggregator layer 相關的配置參數，proxy-client & HPA 需要使用；
• --requestheader-client-ca-file：用于簽名 --proxy-client-cert-file 和 --proxy-client-key-file 指定的證書；在啟用了 metric aggregator 時使用；
• --requestheader-allowed-names：不能為空，值為逗號分割的 --proxy-client-cert-file 證書的 CN 名稱，這里設置為 "aggregator"；
• --service-account-key-file：簽名 ServiceAccount Token 的公鑰文件，kube-controller-manager 的 --service-account-private-key-file 指定私鑰文件，兩者配對使用；
• --runtime-config=api/all=true： 啟用所有版本的 APIs，如 autoscaling/v2alpha1；
• --authorization-mode=Node,RBAC、--anonymous-auth=false： 開啟 Node 和 RBAC 授權模式，拒絕未授權的請求；
• --enable-admission-plugins：啟用一些默認關閉的 plugins；
• --allow-privileged：運行執行 privileged 權限的容器；
• --apiserver-count=3：指定 apiserver 實例的數量；
• --event-ttl：指定 events 的保存時間；
• --kubelet-：如果指定，則使用 https 訪問 kubelet APIs；需要為證書對應的用戶(上面 kubernetes.pem 證書的用戶為 kubernetes) 用戶定義 RBAC 規則，否則訪問 kubelet API 時提示未授權；
• --proxy-client-*：apiserver 訪問 metrics-server 使用的證書；
• --service-cluster-ip-range： 指定 Service Cluster IP 地址段；
• --service-node-port-range： 指定 NodePort 的端口范圍；
• kube-apiserver 的 --requestheader-allowed-names 參數需要與metric證書CN字段一致，否則后續訪問 metrics 時會提示權限不足。
• 如果 kube-apiserver 機器沒有運行 kube-proxy，則還需要添加 --enable-aggregator-routing=true 參數；

• 關于 --requestheader-XXX 相關參數，參考：

  https://github.com/kubernetes-incubator/apiserver-builder/blob/master/docs/concepts
  https://docs.bitnami.com/kubernetes/how-to/configure-autoscaling-custom-metrics/

  注意：

  1. requestheader-client-ca-file 指定的 CA 證書，必須具有 client auth and server auth；
  2. 如果 --requestheader-allowed-names 為空，或者 --proxy-client-cert-file 證書的 CN 名稱不在 allowed-names 中，則后續查看 node 或 pods 的 metrics 失敗，提示：
• requestheader-client-ca-file 指定的 CA 證書，必須具有 client auth and server auth；
• 如果 --requestheader-allowed-names 為空，或者 --proxy-client-cert-file 證書的 CN 名稱不在 allowed-names 中，則后續查看 node 或 pods 的 metrics 失敗，提示：

  ###### Error from server (Forbidden): nodes.metrics.k8s.io is forbidden..

2.6 檢查kube-apiserver服務及監聽的端口

sudo systemctl status kube-apiserver |grep 'Active:'

確保狀態為 active (running)，否則查看日志，確認原因：

sudo journalctl -u kube-apiserver

2.7 打印 kube-apiserver 寫入 etcd 的數據(可選)

ETCDCTL_API=3 etcdctl \
    --endpoints=${ETCD_ENDPOINTS} \
    --cacert=/etc/k8s/ssl/ca.pem \
    --cert=/etc/k8s/ssl/etcd.pem \
    --key=/etc/k8s/ssl/etcd-key.pem \
    get /registry/ --prefix --keys-only

2.8 檢查集群信息

kubectl cluster-info

2.9 授予 kube-apiserver 訪問 kubelet API 的權限

在執行 kubectl exec、run、logs 等命令時，apiserver 會將請求轉發到 kubelet 的 https 端口。這里定義 RBAC 規則，授權 apiserver 使用的證書（kubernetes.pem）用戶名（CN：kuberntes）訪問 kubelet API 的權限：

kubectl create \
  clusterrolebinding kube-apiserver:kubelet-apis \
  --clusterrole=system:kubelet-api-admin \
  --user kubernetes

kube-apiserver安裝完成，繼續安裝其他master組件：kube-controller-manager，具體安裝文檔請參考：kubernetes集群安裝指南：kube-controller-manager組件集群部署，關于kube-apiserver腳本請從此處獲取；