二进制部署Kubernetes集群

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概述

什么是Kubernetes？

Kubernetes是Google开源的一个容器编排引擎，它支持自动化部署、大规模可伸缩、应用容器化管理。在生产环境中部署一个应用程序时，通常要部署该应用的多个实例以便对应用请求进行负载均衡。

在Kubernetes中，我们可以创建多个容器，每个容器里面运行一个应用实例，然后通过内置的负载均衡策略，实现对这一组应用实例的管理、发现、访问，而这些细节都不需要运维人员去进行复杂的手工配置和处理。

Kubernetes 官方提供的三种部署方式

minikube

Minikube是一个工具，可以在本地快速运行一个单点的Kubernetes，仅用于尝试Kubernetes或日常开发的用户使用。部署地址：https://kubernetes.io/docs/setup/minikube/

kubeadm

Kubeadm也是一个工具，提供kubeadm init和kubeadm join，用于快速部署Kubernetes集群。

Kubeadm 降低部署门槛，但屏蔽了很多细节，遇到问题很难排查。如果想更容易可控，推荐使 用二进制包部署 Kubernetes 集群，虽然手动部署麻烦点，期间可以学习很多工作原理，也利 于后期维护。

部署地址：https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/

二进制包

推荐，从官方下载发行版的二进制包，手动部署每个组件，组成Kubernetes集群。下载地址：https://github.com/kubernetes/kubernetes/releases

这里采用二进制包的方式部署Kubernetes集群

安装要求

在开始之前，部署 Kubernetes 集群机器需要满足以下几个条件：

  • 一台或多台机器，操作系统 CentOS7.x-86_x64

  • 硬件配置：2GB 或更多 RAM，2 个 CPU 或更多 CPU，硬盘 30GB 或更多

  • 集群中所有机器之间网络互通

  • 可以访问外网，需要拉取镜像，如果服务器不能上网，需要提前下载镜像并导入节点

  • 禁止 swap 分区

集群环境规划

软件环境

软件 版本
操作系统 CentOS Linux release 7.8.2003 (Core)
Docker 19-ce
Etcd 3.4.9
Kubernetes 1.20

集群规划

角色 IP 组件
mster 10.150.1.35 kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler， etcd
node1 10.150.1.36 kubelet，kube-proxy，docker，etcd
node2 10.150.1.37 kubelet，kube-proxy，docker，etcd

系统初始化

所有节点均需执行

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# 关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
# 关闭 selinux
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config # 永久
setenforce 0 # 临时
# 关闭 swap
swapoff -a # 临时
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab # 永久
# 根据规划设置主机名
hostnamectl set-hostname <hostname>
# 在 master 添加 hosts
cat >> /etc/hosts << EOF
10.150.1.35 k8s-master
10.150.1.36 k8s-node1
10.150.1.37 k8s-node2
EOF
# 将桥接的 IPv4 流量传递到 iptables 的链
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
sysctl --system # 生效
# 时间同步
yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com

部署etcd集群

Etcd 是一个分布式键值存储系统，Kubernetes 使用 Etcd 进行数据存储，所以先准备一个 Etcd 数据库，为解决Etcd 单点故障，应采用集群方式部署，这里使用 3 台组建集群，可容忍 1 台 机器故障，当然，你也可以使用 5 台组建集群，可容忍 2 台机器故障。

节点名称 IP
etcd-1 10.150.1.35
etcd-2 10.150.1.36
etcd-3 10.150.1.37

注：为了节省机器，这里与 K8s 节点机器复用。也可以独立于 k8s 集群之外部署，只要 apiserver 能连接到就行。

准备 cfssl 证书生成工具

cfssl 是一个开源的证书管理工具，使用 json 文件生成证书，相比 openssl 更方便使用。 找任意一台服务器操作，这里用 Master 节点。

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wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64
chmod +x cfssl_linux-amd64 cfssljson_linux-amd64 cfssl-certinfo_linux-amd64
mv cfssl_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl
mv cfssljson_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssljson
mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/bin/cfssl-certinfo

生成 etcd 证书

自签证书颁发机构（CA）

创建工作目录：

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mkdir -p ~/TLS/{etcd,k8s}
cd TLS/etcd

自签CA：

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cat > ca-config.json << EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "www": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF

cat > ca-csr.json << EOF
{
     "CN": "etcd CA",
     "key": {"algo": "rsa",
     "algo": "rsa",
     "size": 2048
     },
     "names": [
         {
             "C": "CN",
             "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing"
         }
     ]
}
EOF

生成证书：

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cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -
ls *pem
ca-key.pem ca.pem

使用自签CA签发Etcd HTTPS证书

创建证书申请文件：

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cat > server-csr.json << EOF
{
     "CN": "etcd",
     "hosts": [
     "10.150.1.35",
     "10.150.1.36",
     "10.150.1.37"
     ],
     "key": {
         "algo": "rsa",
         "size": 2048
     },
     "names": [
          {
             "C": "CN",
             "L": "BeiJing",
             "ST": "BeiJing"
          }
     ]
}
EOF

注：上述文件 hosts 字段中 IP 为所有 etcd 节点的集群内部通信 IP，一个都不能少！为了方便 后期扩容可以多写几个预留的 IP。

生成证书：

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cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=www server-csr.json | cfssljson -bare server

从 Github 下载二进制文件

下载地址： https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.4.9/etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz

部署 Etcd 集群

以下在节点 1 上操作，为简化操作，待会将节点 1 生成的所有文件拷贝到节点 2 和节点3

创建工作目录并解压二进制包

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mkdir /opt/etcd/{bin,cfg,ssl} -p
tar zxvf etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
mv etcd-v3.4.9-linux-amd64/{etcd,etcdctl} /opt/etcd/bin/

创建etcd配置文件

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cat > /opt/etcd/cfg/etcd.conf << EOF
#[Member]
ETCD_NAME="etcd-1"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://10.150.1.35:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://10.150.1.35:2379"
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://10.150.1.35:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://10.150.1.35:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://10.150.1.35:2380,etcd-2=https://10.150.1.36:2380,etcd-3=https://10.150.1.37:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
EOF

  • ETCD_NAME：节点名称，集群中唯一

  • ETCD_DATA_DIR：数据目录

  • ETCD_LISTEN_PEER_URLS：集群通信监听地址

  • ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS：客户端访问监听地址

  • ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS：集群通告地址

  • ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS：客户端通告地址

  • ETCD_INITIAL_CLUSTER：集群节点地址

  • ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN：集群 Token

  • ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE：加入集群的当前状态，new 是新集群，existing 表示加入已有 集群

systemd管理etcd

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cat > /usr/lib/systemd/system/etcd.service << EOF
[Unit]
Description=Etcd Server
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target
[Service]
Type=notify
EnvironmentFile=/opt/etcd/cfg/etcd.conf
ExecStart=/opt/etcd/bin/etcd \
--cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem \
--key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \
--peer-cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem \
--peer-key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \
--trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem \
--peer-trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem \
--logger=zap
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

拷贝刚才生成的证书

把刚才生成的证书拷贝到配置文件中的路径：

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cp ~/TLS/etcd/ca*pem ~/TLS/etcd/server*pem /opt/etcd/ssl/

启动并设置开机启动

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systemctl daemon-reload
systemctl start etcd
systemctl enable etcd

注：1节点的etcd需要等2节点和3节点启动后才可启动，不然会起不来

将上面节点 1 所有生成的文件拷贝到节点 2 和节点 3

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scp -r /opt/etcd/ root@k8s-node1:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@k8s-node1:/usr/lib/systemd/system/
scp -r /opt/etcd/ root@k8s-node2:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@k8s-node2:/usr/lib/systemd/system/

然后在节点 2 和节点 3 分别修改 etcd.conf 配置文件中的节点名称和当前服务器 IP：

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vi /opt/etcd/cfg/etcd.conf
#[Member]
ETCD_NAME="etcd-1" # 修改此处，节点 2 改为 etcd-2，节点 3 改为 etcd3
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://10.150.1.35:2380" # 修改此处为当前服务器 IP
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://10.150.1.35:2379" # 修改此处为当前服务器 IP
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://10.150.1.35:2380" # 修改此处为当前服务
器 IP
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://10.150.1.35:2379" # 修改此处为当前服务器 IP
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://10.150.1.35:2380,etcd-2=https://10.150.1.36:2380,etcd-3=https://10.150.1.37:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"

最后启动 etcd 并设置开机启动，同上。注：首先需要启动2节点和3节点后才可启动1节点

查看集群状态

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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://10.150.1.35:2379,https://10.150.1.36:2379,https://10.150.1.37:2379" endpoint health
https://10.150.1.35:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 25.510959ms
https://10.150.1.37:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 32.2567ms
https://10.150.1.36:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 34.589319ms

如果输出上面信息，就说明集群部署成功。如果有问题第一步先看日志：/var/log/message 或 journalctl -u etcd

安装Docker

下载地址： https://download.docker.com/linux/static/stable/x86_64/docker-19.03.9.tgz

以下在所有节点操作。这里采用二进制安装，用 yum 安装也一样

解压二进制包

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tar zxvf docker-19.03.9.tgz
mv docker/* /usr/bin

systemd管理docker

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cat > /usr/lib/systemd/system/docker.service << EOF
[Unit]
Description=Docker Application Container Engine
Documentation=https://docs.docker.com
After=network-online.target firewalld.serviceWants=network-online.target
[Service]
Type=notify
ExecStart=/usr/bin/dockerd
ExecReload=/bin/kill -s HUP \$MAINPID
LimitNOFILE=infinity
LimitNPROC=infinity
LimitCORE=infinity
TimeoutStartSec=0
Delegate=yes
KillMode=process
Restart=on-failure
StartLimitBurst=3
StartLimitInterval=60s
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

创建配置文件

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mkdir /etc/docker
cat > /etc/docker/daemon.json << EOF
{
"registry-mirrors": ["https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF

registry-mirrors 阿里云镜像加速器

启动并设置开机启动

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systemctl daemon-reload
systemctl start docker
systemctl enable docker

部署Master Node

部署 kube-apiserver

生成kube-apiserver证书（CA）

1.自签证书颁发机构（CA）

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#进入到工作目录
cd TLS/k8s
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cat > ca-config.json << EOF
{
   "signing": {
     "default": {
       "expiry": "87600h"
     },
     "profiles": {
       "kubernetes": {
          "expiry": "87600h",
          "usages": [
             "signing",
             "key encipherment",
             "server auth",
             "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF
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cat > ca-csr.json << EOF
{
    "CN": "kubernetes",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
         {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
           "ST": "Beijing",
            "O": "k8s",
           "OU": "System"
         }
   ]
}
EOF

生成证书：

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cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -
ls *pem
ca-key.pem ca.pem

使用自签CA签发kube-apiserver HTTPS证书

创建证书申请文件：

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cat > server-csr.json << EOF
{
    "CN": "kubernetes",
    "hosts": [
      "10.0.0.1",
      "127.0.0.1",
      "10.150.1.35",
      "10.150.1.36",
      "10.150.1.37",
      "10.150.1.38",
      "10.150.1.39",
      "10.150.1.40",
      "10.150.1.41",
      "10.150.1.42",
      "10.150.1.43",
      "10.150.1.44",
      "10.150.1.45",
      "kubernetes",
      "kubernetes.default",
      "kubernetes.default.svc",
      "kubernetes.default.svc.cluster",
      "kubernetes.default.svc.cluster.local"
    ],
    "key": {
         "algo": "rsa",
         "size": 2048
    },
    "names": [
         {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
           "ST": "BeiJing",
            "O": "k8s",
           "OU": "System"
         }
    ]
}
EOF

生成证书：

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cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes server-csr.json | cfssljson -bare server
ls server*pem
server-key.pem server.pem

从 Github 下载二进制文件

https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/CHANGELOG/CHANGELOG-1.20.md

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。

解压二进制包

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wget https://dl.k8s.io/v1.20.6/kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}
tar zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
cd kubernetes/server/bin
cp kube-apiserver kube-scheduler kube-controller-manager /opt/kubernetes/bin
cp kubectl /usr/bin/

部署kube-apiserver

创建配置文件

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cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf << EOF
KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--etcd-servers=https://10.150.1.35:2379,https://10.150.1.36:2379,https://10.150.1.37:2379 \\
--bind-address=10.150.1.35 \\
--secure-port=6443 \\
--advertise-address=10.150.1.35 \\
--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=30000-32767 \\
--kubelet-client-certificate=/opt/kubernetes/ssl/server.pem \\
--kubelet-client-key=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \\
--tls-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/server.pem  \\
--tls-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/server-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/server-key.pem \\
--etcd-cafile=/opt/etcd/ssl/ca.pem \\
--etcd-certfile=/opt/etcd/ssl/server.pem \\
--etcd-keyfile=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \\
--requestheader-client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--proxy-client-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/server.pem \\
--proxy-client-key-file=/opt/kubernetes/ssl/server-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

注：上面两个\ \ 第一个是转义符，第二个是换行符，使用转义符是为了使用 EOF 保留换行符

  • –logtostderr：启用日志

  • —v：日志等级

  • –log-dir：日志目录

  • –etcd-servers：etcd集群地址

  • –bind-address：监听地址

  • –secure-port：https安全端口

  • –advertise-address：集群通告地址

  • –allow-privileged：启用授权

  • –service-cluster-ip-range：Service虚拟IP地址段

  • –enable-admission-plugins：准入控制模块

  • –authorization-mode：认证授权，启用RBAC授权和节点自管理

  • –enable-bootstrap-token-auth：启用TLS bootstrap机制

  • –token-auth-file：bootstrap token文件

  • –service-node-port-range：Service nodeport类型默认分配端口范围

  • –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

拷贝刚才生成的证书 把刚才生成的证书拷贝到配置文件中的路径：

1
cp ~/TLS/k8s/ca*pem ~/TLS/k8s/server*pem /opt/kubernetes/ssl/

启用 TLS Bootstrapping 机制

TLS Bootstraping：Master apiserver 启用 TLS 认证后，Node 节点 kubelet 和 kube-proxy 要 与 kube-apiserver 进行通信，必须使用 CA 签发的有效证书才可以，当 Node 节点很多时，这 种客户端证书颁发需要大量工作，同样也会增加集群扩展复杂度。为了简化流程，Kubernetes 引入了 TLS bootstraping 机制来自动颁发客户端证书，kubelet 会以一个低权限用户自动向 apiserver 申请证书，kubelet 的证书由 apiserver 动态签署。所以强烈建议在 Node 上使用这 种方式，目前主要用于 kubelet，kube-proxy 还是由我们统一颁发一个证书。

TLS bootstraping 工作流程：

创建上述配置文件中 token 文件：

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cat > /opt/kubernetes/cfg/token.csv << EOF 
741b5f19602dedbbcd4b1fb5c5248225,kubelet-bootstrap,10001,system:node-bootstrapper 
EOF

格式：token,用户名，UID，用户组

注意： 741b5f19602dedbbcd4b1fb5c5248225,kubelet-bootstrap,10001,“system:node-bootstrapper” 引号会导致error: invalid authentication config: parse error on line 1, column 82: extraneous or missing “ in quoted-field

token 也可自行生成替换：

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head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' '

systemd管理apiserver

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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.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-apiserver \$KUBE_APISERVER_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

注：“\$KUBE_APISERVER_OPTS” \号为cat命令$符号转义所需，实际生成的文件里面是没有\符号的。

启动并设置开机启动

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systemctl daemon-reload
systemctl start kube-apiserver
systemctl enable kube-apiserver

部署 kube-controller-manager

创建配置文件

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cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.conf << 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
  • –kubeconfig：连接apiserver配置文件
  • –leader-elect：当该组件启动多个时，自动选举（HA）
  • –cluster-signing-cert-file/–cluster-signing-key-file：自动为kubelet颁发证书的CA，与apiserver保持一致

生成kubeconfig文件

生成kube-controller-manager证书：

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# 切换工作目录
cd ~/TLS/k8s

# 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（以下是shell命令，直接在终端执行）：

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KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://10.150.1.35:6443"

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}

systemd管理controller-manager

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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.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-controller-manager \$KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

启动并设置开机启动

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systemctl daemon-reload
systemctl start kube-controller-manager
systemctl enable kube-controller-manager

部署kube-scheduler

创建配置文件

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cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.conf << EOF
KUBE_SCHEDULER_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--leader-elect \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig \\
--bind-address=127.0.0.1"
EOF
  • –master:通过本地非安全本地端口 8080 连接 apiserver。
  • –leader-elect：当该组件启动多个时，自动选举（HA）

生成kubeconfig文件

生成kube-scheduler证书：

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# 切换工作目录
cd ~/TLS/k8s

# 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

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KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://10.150.1.35:6443"

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}

systemd 管理 scheduler

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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.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-scheduler \$KUBE_SCHEDULER_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

启动并设置开机启动

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systemctl daemon-reload
systemctl start kube-scheduler
systemctl enable kube-scheduler

查看集群状态

创建集群证书

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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kubeconfig文件

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mkdir /root/.kube

KUBE_CONFIG="/root/.kube/config"
KUBE_APISERVER="https://10.150.1.35:6443"

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}

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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"}

部署Worker Node

下面还是在Master Node 上操作，即同时作为Worker Node

创建工作目录并拷贝二进制文件

在所有worker node创建工作目录：

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mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}

从master节点拷贝：

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cd kubernetes/server/bin
cp kubelet kube-proxy /opt/kubernetes/bin

部署kubelet

创建配置文件

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cat > /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf << EOF
KUBELET_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--hostname-override=k8s-master \\
--network-plugin=cni \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig \\
--bootstrap-kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig \\
--config=/opt/kubernetes/cfg/kubelet-config.yml \\
--cert-dir=/opt/kubernetes/ssl \\
--pod-infra-container-image=lizhenliang/pause-amd64:3.0"
EOF

  • -–hostname-override：显示名称，集群中唯一

  • –network-plugin：启用 CNI

  • –kubeconfig：空路径，会自动生成，后面用于连接 apiserver

  • –bootstrap-kubeconfig：首次启动向 apiserver 申请证书

  • –config：配置参数文件

  • –cert-dir：kubelet 证书生成目录

  • –pod-infra-container-image：管理 Pod 网络容器的镜像

配置参数文件

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cat > /opt/kubernetes/cfg/kubelet-config.yml << EOF
kind: KubeletConfiguration
apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
address: 0.0.0.0
port: 10250
readOnlyPort: 10255
cgroupDriver: cgroupfs
clusterDNS:
- 10.0.0.2
clusterDomain: cluster.local 
failSwapOn: false
authentication:
  anonymous:
    enabled: false
  webhook:
    cacheTTL: 2m0s
    enabled: true
  x509:
    clientCAFile: /opt/kubernetes/ssl/ca.pem 
authorization:
  mode: Webhook
  webhook:
    cacheAuthorizedTTL: 5m0s
    cacheUnauthorizedTTL: 30s
evictionHard:
  imagefs.available: 15%
  memory.available: 100Mi
  nodefs.available: 10%
  nodefs.inodesFree: 5%
maxOpenFiles: 1000000
maxPods: 110
EOF

生成kubelet初次加入集群引导kubeconfig文件

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KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://10.150.1.35:6443" # apiserver IP:PORT
TOKEN="741b5f19602dedbbcd4b1fb5c5248225" # 与token.csv里保持一致

# 生成 kubelet bootstrap kubeconfig 配置文件
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 "kubelet-bootstrap" \
  --token=${TOKEN} \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \
  --cluster=kubernetes \
  --user="kubelet-bootstrap" \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

systemd 管理 kubelet

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cat > /usr/lib/systemd/system/kubelet.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Kubelet
After=docker.service
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kubelet \$KUBELET_OPTS
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

授权kubelet-bootstrap用户允许请求证书

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kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap --clusterrole=system:node-bootstrapper --user=kubelet-bootstrap

启动并设置开机启动

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systemctl daemon-reload
systemctl start kubelet
systemctl enable kubelet

批准 kubelet 证书申请并加入集群

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[root@k8s-master cfg]# kubectl get csr
NAME                                                   AGE   SIGNERNAME                                    REQUESTOR           CONDITION
node-csr-OPLNZD3CWwDvP7PZv0pyJhJl1jEL9M9733IiVSzfWUc   11s   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Pending
[root@localhost cfg]# kubectl certificate approve node-csr-OPLNZD3CWwDvP7PZv0pyJhJl1jEL9M9733IiVSzfWUc
certificatesigningrequest.certificates.k8s.io/node-csr-OPLNZD3CWwDvP7PZv0pyJhJl1jEL9M9733IiVSzfWUc approved
[root@k8s-master cfg]# kubectl get csr
NAME                                                   AGE   SIGNERNAME                                    REQUESTOR           CONDITION
node-csr-OPLNZD3CWwDvP7PZv0pyJhJl1jEL9M9733IiVSzfWUc   14m   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Approved,Issued

[root@k8s-master cfg]# kubectl get node
NAME         STATUS     ROLES    AGE   VERSION
k8s-master   NotReady   <none>   75s   v1.20.6

尚未部署网络插件，故node状态会显示NotReady，待网络插件部署完成，就会显示Ready

部署kube-proxy

创建配置文件

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cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.conf << EOF
KUBE_PROXY_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--config=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml"
EOF

配置参数文件

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cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml << EOF
kind: KubeProxyConfiguration
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
bindAddress: 0.0.0.0
metricsBindAddress: 0.0.0.0:10249
clientConnection:
  kubeconfig: /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig
hostnameOverride: k8s-master
clusterCIDR: 10.0.0.0/24
EOF

生成kube-proxy证书：

切换到工作目录

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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

生成kubeconfig文件：

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生成kubeconfig文件：
KUBE_CONFIG="/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig"
KUBE_APISERVER="https://10.150.1.35:6443"

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-proxy \
  --client-certificate=./kube-proxy.pem \
  --client-key=./kube-proxy-key.pem \
  --embed-certs=true \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config set-context default \
  --cluster=kubernetes \
  --user=kube-proxy \
  --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}
kubectl config use-context default --kubeconfig=${KUBE_CONFIG}

systemd 管理 kube-proxy

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cat > /usr/lib/systemd/system/kube-proxy.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Proxy
After=network.target

[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-proxy \$KUBE_PROXY_OPTS
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

启动并设置开机启动

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systemctl daemon-reload
systemctl start kube-proxy
systemctl enable kube-proxy

部署网络组件

Calico是一个纯三层的数据中心网络方案，是目前Kubernetes主流的网络方案。

部署Calico：

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wget https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml
kubectl apply -f calico.yaml
kubectl get pods -n kube-system

等Calico Pod都Running，节点也会准备就绪：

授权 apiserver 访问 kubelet

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cat > apiserver-to-kubelet-rbac.yaml << EOF
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  annotations:
    rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate: "true"
  labels:
    kubernetes.io/bootstrapping: rbac-defaults
  name: system:kube-apiserver-to-kubelet
rules:
  - apiGroups:
      - ""
    resources:
      - nodes/proxy
      - nodes/stats
      - nodes/log
      - nodes/spec
      - nodes/metrics
      - pods/log
    verbs:
      - "*"
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: system:kube-apiserver
  namespace: ""
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: system:kube-apiserver-to-kubelet
subjects:
  - apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
    kind: User
    name: kubernetes
EOF

kubectl apply -f apiserver-to-kubelet-rbac.yaml

新增加 Worker Node

拷贝已部署好的 Node 相关文件到新节点

在 master 节点将 Worker Node 涉及文件拷贝到新节点 k8s-node1/k8s-node2

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scp -r /opt/kubernetes root@k8s-node1:/opt/
scp -r /usr/lib/systemd/system/{kubelet,kube-proxy}.service root@k8s-node1:/usr/lib/systemd/system
scp -r /opt/cni/ root@k8s-node2:/opt/
scp /opt/kubernetes/ssl/ca.pem root@k8s-node2:/opt/kubernetes/ssl

删除 kubelet 证书和 kubeconf

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rm /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig
rm -f /opt/kubernetes/ssl/kubelet*

注：这几个文件是证书申请审批后自动生成的，每个 Node 不同，必须删除重新生成。

修改主机名

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vi /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
--hostname-override=k8s-node1
vi /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml
hostnameOverride: k8s-node1

启动并设置开机启动

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systemctl daemon-reload
systemctl start kubelet
systemctl enable kubelet
systemctl start kube-proxy
systemctl enable kube-proxy

在 Master 上批准新 Node kubelet 证书申请

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[root@k8s-master ~]# kubectl get csr
NAME                                                   AGE   SIGNERNAME                                    REQUESTOR           CONDITION
node-csr-0bcLNxV1KJ56XaNq2acgAK77rPhwOsfCsl6lqverGoM   52s   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Pending
node-csr-KzSmPqstZsx8uQUfcCWKiipMY6x8az8CH7xcCSQRo9s   52s   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Pending
node-csr-OPLNZD3CWwDvP7PZv0pyJhJl1jEL9M9733IiVSzfWUc   29m   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Approved,Issued

查看 Node 状态

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[root@k8s-master ~]# kubectl get node
NAME         STATUS   ROLES    AGE   VERSION
k8s-master   Ready    <none>   17m   v1.20.6
k8s-node1    Ready    <none>   96s   v1.20.6
k8s-node2    Ready    <none>   84s   v1.20.6

至此，Kubernetes搭建完成。

故障排查

kubectl get csr No resources found

检查 KUBE_APISERVER 和TOKEN和实际的是否一致，如不一致，重新执行后，重启kubectl restart kubelet。然后kubectl get csr

kube-apiserver起不来

检测配置文件网段是否与物理网段重复，检查配置是否生效

etcd节点起不来

需要首先启动2节点和3节点 才可启动1节点

error: invalid authentication config: parse error on line 1, column 82: extraneous or missing “ in quoted-field

创建token.csv文件的时候需去掉“”号

参考来源

1.搭建一套生产级K8s高可用集群

2.https://www.cnblogs.com/digdeep/p/12252073.html

3.http://blog.leanote.com/post/wang2020/k8s%E9%83%A8%E7%BD%B2