基于 Sealos 的镜像构建能力,快速部署自定义 k8s 集群

Sealos 是一个快速构建高可用 k8s 集群的命令行工具,该工具部署时会在第一个 k8s master 节点部署 registry 服务(sealos.hub),该域名通过 hosts 解析到第一个 k8s master 节点 ip;基于内核 ipvs 对 apiserver 进行负载均衡,其默认虚拟 ip 地址为 10.103.97.2(apiserver.cluster.local),所有 k8s Worker 节点通过该虚拟 ip 访问 kube-apiserver

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环境配置

# 各组件版本 CenOS7.9 Min(Kernel 5.4.220) Sealos:v4.1.3 flannel:v0.20.0 kubernetes:v1.25.3 kubernetes-dashboard:v2.7.0  # 设置各节点主机名与 IP 地址映射关系 cat >> /etc/hosts << EOF 192.168.31.51 t1 192.168.31.52 t2 192.168.31.53 t3 192.168.31.54 t4 192.168.31.55 t5 EOF  # 安装依赖 yum install socat conntrack-tools -y 

flanneld 默认容器

flanneld 默认配置清单 kube-flannel.yml 中的容器配置,简要说明如下

initContainers:   docker.io/rancher/mirrored-flannelcni-flannel-cni-plugin:v1.1.0   # 通过卷挂载方式,将 CNI 插件 /opt/cni/bin/flannel 挂载到宿主机对应位置   docker.io/rancher/mirrored-flannelcni-flannel:v0.20.0             # 通过卷挂载方式,将配置目录 /etc/cni/net.d 和 /etc/kube-flannel/ 挂载到宿主机对应位置 containers   docker.io/rancher/mirrored-flannelcni-flannel:v0.20.0             # flanneld 守护进程 

自定义 kube-flannel.yml

修改 pod 网段

修改 kube-flannel.yml 配置,其默认 pod 网段为 10.244.0.0/16,可按需修改
wget https://raw.githubusercontent.com/flannel-io/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml -C ./manifests/

kind: ConfigMap apiVersion: v1 metadata:   name: kube-flannel-cfg   namespace: kube-flannel   labels:     tier: node     app: flannel data:   ...   ...   net-conf.json: |     {       "Network": "10.15.0.0/16",     # pod 网段, 该网段必须与 kube-controller-manager 配置参数 --cluster-cidr 值匹配       "Backend": {         "Type": "vxlan"       }     } 

添加 init 容器

修改 kube-flannel.yml 添加 Init 容器 install-cni-plugin-sealos,其作用是通过卷挂载,将宿主机目录 /opt/cni/bin 挂载到容器目录 /opt/cni/bin

initContainers: - name: install-cni-plugin-sealos   image: docker.io/labring/docker-cni-plugins:v1.1.0   command: ["/bin/sh"]   args: ["-c", "cp -f /cni-plugins/* /opt/cni/bin/"]   volumeMounts:   - name: cni-plugin-sealos     mountPath: /opt/cni/bin # 定义卷 cni-plugin-sealos volumes: - name: cni-plugin-sealos   hostPath:     path: /opt/cni/bin 

部署 Sealos

wget  https://github.com/labring/sealos/releases/download/v4.1.3/sealos_4.1.3_linux_amd64.tar.gz  &&  tar -zxvf sealos_4.1.3_linux_amd64.tar.gz sealos &&   chmod +x sealos && mv sealos /usr/bin 

创建 Dockerfile

1、创建镜像构建配置文件,目录 registry 构建时会自动生成,用于存放构建该镜像时依赖的其它镜像信息 !!

cat > Dockerfile << EOF FROM scratch COPY manifests ./manifests COPY registry ./registry CMD ["kubectl apply -f manifests/kube-flannel.yml"] EOF 

2、使用 sealos 打包构建镜像

# 执行自定义镜像构建 sealos build -f Dockerfile -t it123.me/flannel:v0.20.0 . # 查看本地镜像 sealos images # > REPOSITORY                     TAG       IMAGE ID       CREATED          SIZE # > it123.me/flannel               v0.20.0   6f0563e3df50   19 minutes ago   72.9 MB # > docker.io/labring/kubernetes   v1.25.3   6f1de58f84c4   8 days ago       589 MB # > docker.io/labring/calico       v3.24.1   e2122fc58fd3   8 weeks ago      354 MB # > docker.io/labring/helm         v3.8.2    1123e8b4b455   3 months ago     45.1 MB # > docker.io/labring/calico       v3.22.1   29516dc98b4b   4 months ago     546 MB 

生成 Clusterfile

1、生成集群配置文件

sealos gen labring/kubernetes:v1.25.3 it123.me/flannel:v0.20.0 --masters 192.168.31.51 --nodes 192.168.31.54 -p rootroot > Clusterfile # 参数解析 --masters    # 集群 master 节点,可逗号分隔指定多个 --nodes      # 集群 worker 节点,可逗号分隔指定多个 -p rootroot  # 部署时的 ssh 密码,默认 ssh 用户 root,可通过 -u 参数修改 # 创建集群时需要的镜像 it123.me/flannel:v0.20.0 labring/kubernetes:v1.25.3 

2、配置文件 Clusterfile 内容如下

apiVersion: apps.sealos.io/v1beta1 kind: Cluster metadata:   creationTimestamp: null   name: default spec:   hosts:   - ips:     - 192.168.31.51:22     roles:     - master     - amd64   - ips:     - 192.168.31.54:22     roles:     - node     - amd64   image:   - labring/kubernetes:v1.25.3   - it123.me/flannel:v0.20.0   ssh:     passwd: rootroot     pk: /root/.ssh/id_rsa     port: 22 status: {} 

3、向 Clusterfile 文件尾行添加如下内容,以自定义集群的 pod 和 service 网段,将会分别用于设置组件 kube-controller-manager 启动参数 --cluster-cidr 和 --service-cluster-ip-range 的值

--- apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2 kind: ClusterConfiguration networking:   podSubnet: 10.15.0.0/16               # 该值必须与 flanneld 配置清单 kube-flannel.yaml 中的配置一致,   serviceSubnet: 10.16.0.0/16 

创建集群

1、基于如上配置创建集群

# 创建集群, 并验证节点状态 sealos apply -f Clusterfile kubectl get node -o wide # > NAME   STATUS   ROLES           AGE   VERSION   INTERNAL-IP     EXTERNAL-IP   OS-IMAGE                KERNEL-VERSION                CONTAINER-RUNTIME # > t1     Ready    control-plane   41m   v1.25.3   192.168.31.51   <none>        CentOS Linux 7 (Core)   5.4.220-1.el7.elrepo.x86_64   containerd://1.6.2 # > t4     Ready    <none>          41m   v1.25.3   192.168.31.54   <none>        CentOS Linux 7 (Core)   5.4.220-1.el7.elrepo.x86_64   containerd://1.6.2 

2、在需要执行集群管理的节点添加 kubeconfig 配置

mkdir -p $HOME/.kube cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config 

集群维护

添加 Work 节点

1、添加工作节点 192.168.31.55

sealos add --nodes 192.168.31.55        # 执行 sealos delete --nodes 192.168.31.50 删除节点 kubectl get node -o wide # > NAME   STATUS   ROLES           AGE   VERSION   INTERNAL-IP     EXTERNAL-IP   OS-IMAGE                KERNEL-VERSION                CONTAINER-RUNTIME # > t1     Ready    control-plane   41m   v1.25.3   192.168.31.51   <none>        CentOS Linux 7 (Core)   5.4.220-1.el7.elrepo.x86_64   containerd://1.6.2 # > t4     Ready    <none>          41m   v1.25.3   192.168.31.54   <none>        CentOS Linux 7 (Core)   5.4.220-1.el7.elrepo.x86_64   containerd://1.6.2 # > t5     Ready    <none>          38s   v1.25.3   192.168.31.55   <none>        CentOS Linux 7 (Core)   5.4.221-1.el7.elrepo.x86_64   containerd://1.6.2 

2、验证 pod 、service 网段

kubectl get pod,svc -o wide -A # > NAMESPACE      NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP              NODE   NOMINATED NODE   READINESS GATES # > kube-system    pod/coredns-565d847f94-4lr8z     1/1     Running   0          44m     10.15.0.5       t8     <none>           <none> # > kube-system    pod/coredns-565d847f94-65v47     1/1     Running   0          44m     10.15.0.4       t8     <none>           <none>  # > NAMESPACE     NAME                 TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)                  AGE   SELECTOR # > default       service/kubernetes   ClusterIP   10.16.0.1    <none>        443/TCP                  44m   <none> # > kube-system   service/kube-dns     ClusterIP   10.16.0.10   <none>        53/UDP,53/TCP,9153/TCP   44m   k8s-app=kube-dns 

添加 Master 节点

1、添加控制器节点 192.168.31.52 和 192.168.31.53

sealos add --masters 192.168.31.52,192.168.31.53 

执行该操作时,sealos 会自动在对应 master 节点添加 etcd 服务,但是集群 kube-apiserver 配置项 --etcd-servers 并未更新,因此、还需到各 master 节点更新配置文件 /etc/kubernetes/manifests/kube-apiserver.yaml,设置配置项--etcd-servers=https://192.168.31.51:2379,https://192.168.31.52:2379,https://192.168.31.53:2379 实现 etcd 服务的高可用
备注: 该配置项修改后会自动生效,因为 k8s 会自动监视这些配置文件,当被修改时,k8s 会自动重建对应节点 kube-apiserver 的 pod 实例

2、验证节点

kubectl get node -o wide # > NAME   STATUS   ROLES           AGE     VERSION   INTERNAL-IP     EXTERNAL-IP   OS-IMAGE                KERNEL-VERSION                CONTAINER-RUNTIME # > t1     Ready    control-plane   54m     v1.25.3   192.168.31.51   <none>        CentOS Linux 7 (Core)   5.4.220-1.el7.elrepo.x86_64   containerd://1.6.2 # > t2     Ready    control-plane   2m      v1.25.3   192.168.31.52   <none>        CentOS Linux 7 (Core)   5.4.220-1.el7.elrepo.x86_64   containerd://1.6.2 # > t3     Ready    control-plane   2m      v1.25.3   192.168.31.53   <none>        CentOS Linux 7 (Core)   5.4.220-1.el7.elrepo.x86_64   containerd://1.6.2 # > t4     Ready    <none>          54m     v1.25.3   192.168.31.54   <none>        CentOS Linux 7 (Core)   5.4.220-1.el7.elrepo.x86_64   containerd://1.6.2 # > t5     Ready    <none>          13m     v1.25.3   192.168.31.55   <none>        CentOS Linux 7 (Core)   5.4.220-1.el7.elrepo.x86_64   containerd://1.6.2 

部署 dashboard

sealos run --cluster demo01 labring/kubernetes-dashboard:v2.7.0 

清理集群

sealos reset 

Q&A

1、error execution phase control-plane-prepare/certs: error creating PKI assets: failed to write or validate certificate "apiserver": certificate apiserver is invalid: x509: certificate is valid for 192.168.31.53, 10.96.0.1, 10.103.97.2, 127.0.0.1, 192.168.31.51, 192.168.31.52, not 10.16.0.1 (生成的 apiserver.cert 证书不包含 10.16.0.1)
使用 sealos apply -f Clusterfile 创建集群时,并未将 Clusterfile 中 kubeadm 的自定义集群配置 ClusterConfiguration 添加至 .sealos/demo01/Clusterfile 文件,因此当使用如下命令添加 master 节点时报错提示,生成的 apiserver.cert 证书中不包含自定义的 service 网段 ip

# 使用默认配置文件 .sealos/demo01/Clusterfile sealos add --cluster demo01 --masters 192.168.31.52,192.168.31.53 

解决方案:在文件 .sealos/demo01/Clusterfile 尾行添加如下配置, 再执行 master 节点添加命令:

--- apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta2 kind: ClusterConfiguration networking:   podSubnet: 10.15.0.0/16   serviceSubnet: 10.16.0.0/16 

2、若执行 sealos apply -f Clusterfile 操作时,提示 no change apps | nodes, 则需要用 Clusterfile 覆盖 /root/.sealos/default/Clusterfile 文件
cp Clusterfile /root/.sealos/default/Clusterfile 或删除 /root/.sealos/default/Clusterfile 状态部分 status:{} 或 sealos reset

3、socat not found in system path !!
集群所有节点安装 yum install socat -y

4、ERROR [2022-11-02 20:11:43] >> Port: 10249 occupied. Please turn off port service.
本次安装受到环境残留干扰,需清理节点环境

5、error execution phase preflight: couldn't validate the identity of the API Server: could not find a JWS signature in the cluster-info ConfigMap for token ID "fk63j7"
新建 default 集群时,执行 sealos reset --cluster default 清除之前创建的集群证书及其它信息

重 要 提 醒: 由于笔者时间、视野、认知有限,本文难免出现错误、疏漏等问题,期待各位读者朋友、业界大佬指正交流, 共同进步 !!

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