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怎么用edgeadm一键安装边缘K8s集群和原生K8s集群

本篇内容主要讲解“怎么用edgeadm一键安装边缘K8s集群和原生K8s集群”，感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷，实用性强。下面就让小编来带大家学习“怎么用edgeadm一键安装边缘K8s集群和原生K8s集群”吧!

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门槛太高

  • 用户需要提前准备一个 Kubernetes 集群，对于很多用户来说门槛太高，搭建的流程比较复杂，容易失败，把很多想使用边缘能力的人群拒之门外；

限制性太大

  • 往往要求特定工具搭建的特定版本的 Kubernetes 集群，通用性太差，用户在想在实际生产环境上使用限制性太大；

添加边缘节点比较麻烦

  • 添加边缘节点需要依靠搭建 Kubernetes 集群本身的工具添加 Kubernetes 原生的节点再进行转化，对第三方工具依赖性较强，并且操作流程比较麻烦，容易出错；

自动化能力较差

  • 无论 Kubernetes 集群的搭建，还是添加边缘节点都很难在生产环境自动化起来，相关流程还需要自己的团队进行二次开发，集成难度较大；

为了降低用户体验边缘能力的门槛，云原生社区的同学打算开发一个可以一键部署边缘 Kubernetes 集群的方法，让用户可以更容易、更简单的体验边缘 Kubernetes 集群。

架构设计

针对上述问题，为了降低用户使用边缘 Kubernetes 集群的门槛，让边缘 Kubernetes 集群具备生产能力，我们设计了一键就可以部署出来一个边缘 Kubernetes 集群的方案，完全屏蔽安装细节，让用户可以零门槛的体验边缘能力。

初衷

  • 让用户很简单、无门槛的使用边缘 Kubernetes 集群，并能在生产环境真正把边缘能力用起来；

目标

一键化使用

  • 能够一键搭建起一个边缘 Kubernetes 集群；

  • 能够一键很简单、很灵活的添加边缘节点；

两种安装创景

  • 支持在线安装；

  • 支持离线安装，让私有化环境也能很简单；

可生产使用

  • 不要封装太多，可以让想使用边缘 Kubernetes 集群的团队能在内部系统进行简单的集成，就生产可用；

零学习成本

  • 尽可能的和 kubeadm 的使用方式保持一致，让用户无额外的学习成本，会用 kubeadm 就会用 edgeadm；

原则

  • 不修改 kubeadm 源码

    • 尽量引用和复用 kubeadm 的源码，尽量不修改 kubeadm 的源码，避免后面升级的隐患；

    • 基于 kubeadm 但又高于 kubeadm，不必被 kubeadm 的设计所局限，只要能让用户使用起来更简单就可以被允许；

  • 允许用户选择是否部署边缘能力组件;

  • 允许用户自定义边缘能力组件的配置；

设计与实现

我们研究了 kubeadm 的源码，发现可以借用 kubeadm 创建原生 Kubernetes集群、join 节点、workflow 思想来一键部署边缘 Kubernetes 集群，并且可以分步去执行安装步骤。这正是我们想要的简单、灵活、低学习成本的部署方案。于是我们站在巨人的肩膀上，利用 Kubedam 的思想，复用 kubeadm 的源码，设计出了如下的解决方案。

怎么用edgeadm一键安装边缘K8s集群和原生K8s集群

其中 kubeadm init cluster/join node部分完全复用了 kubadm 的源码，所有逻辑和 kubeadm 完全相同。

这个方案有如下几个优点：

完全兼容 kubeadm

我们只是站在 kubeadm 的肩膀上，在 kubeadm init/join 之前设置了一些边缘集群需要的配置参数，将初始化 Master 或 Node 节点自动化，安装了容器运行时。在 kubeadm init/join 完成之后，安装了 CNI 网络插件和部署了相应的边缘能力组件。

我们以 Go Mod 方式引用了 kubeadm 源码，整个过程中并未对 kubeadm 的源码修改过一行，完全的原生，为后面升级更高版本的 kubeadm 做好了准备。

一键化，用起来简单、灵活、自动化

edgeadm init 集群和 join 节点完全保留了 kubeadm init/join 原有的参数和流程，只是自动了初始化节点和安装容器运行时，可以用edgeadm --enable-edge=fasle参数来一键化安装原生 Kubernetes 集群， 也可以用edgeadm --enable-edge=true参数一键化来安装边缘 Kubernetes 集群。

可以 Join 任何只要能够访问到 Kube-apiserver 位于任何位置的节点, 也可以 join master。join master 也延续了 kubeadm 的的方式，搭建高可用的节点可以在需要的时候，直接用 join master 去扩容 Master 节点，实现高可用。

无学习成本，和 kubeadm 的使用完全相同

因为kubeadm init cluster/join node部分完全复用了 kubadm 的源码，所有逻辑和 kubeadm 完全相同，完全保留了 kubeadm 的使用习惯和所有 flag 参数，用法和 kubeadm 使用完全一样，没有任何新的学习成本，用户可以按 kubeadm 的参数或者使用 kubeadm.config 去自定义边缘 Kubernetes 集群。

边缘节点安全增强

借助 Kubernetes Node鉴权机制，我们默认开启了NodeRestriction准入插件，确保每个节点身份都唯一，只具有最小权限集，即使某个边缘节点被攻破也无法操作其他边缘节点。

Kubelet 我们也默认开启了Kubelet配置证书轮换机制，在 Kubelet 证书即将过期时， 将自动生成新的秘钥，并从 Kubernetes API 申请新的证书。 一旦新的证书可用，它将被用于与 Kubernetes API 间的连接认证。

用 edgeadm 安装边缘 Kubernetes 集群

以下流程社区已经录制了详细教程视频，可结合文档进行安装：

视频资源链接：用edgeadm一键安装边缘Kubernetes 集群和原生Kubernetes 集群

安装条件

  • 遵循 kubeadm 的最低要求 ，Master && Node 最低2C2G，磁盘空间不小于1G；

  • 目前支持 amd64、arm64 两个体系；

    其他体系可自行编译 edgeadm 和制作相应体系安装包，可参考 5. 自定义Kubernetes静态安装包

  • 支持的 Kubernetes 版本：大于等于v1.18，提供的安装包仅提供 Kubernetes v1.18.2 版本；

    其他 Kubernetes 版本可参考 5. 自定义 Kubernetes 静态安装包，自行制作。

下载 edgeadm 静态安装包

下载 edgeadm 静态安装包，并拷贝到所有 Master 和 Node 节点。

注意修改"arch=amd64"参数，目前支持[amd64, amd64], 下载自己机器对应的体系结构，其他参数不变

arch=amd64 version=v0.3.0-beta.0 && rm -rf edgeadm-linux-* && wget https://superedge-1253687700.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com/$version/$arch/edgeadm-linux-$arch-$version.tgz && tar -xzvf edgeadm-linux-* && cd edgeadm-linux-$arch-$version && ./edgeadm

安装包大约200M，关于安装包的详细信息可查看 5. 自定义Kubernetes静态安装包。

如果下载安装包比较慢，可直接查看相应SuperEdge相应版本, 下载edgeadm-linux-amd64/arm64-*.0.tgz，并解压也是一样的。

一键安装边缘独立 Kubernetes 集群功能从 SuperEdge-v0.3.0-beta.0开始支持，注意下载 v0.3.0-beta.0 及以后版本。

安装边缘 Kubernetes Master 节点

./edgeadm init --kubernetes-version=1.18.2 --image-repository superedge.tencentcloudcr.com/superedge --service-cidr=10.96.0.0/12 --pod-network-cidr=192.168.0.0/16 --install-pkg-path ./kube-linux-*.tar.gz --apiserver-cert-extra-sans= --apiserver-advertise-address= --enable-edge=true -v=6

其中：

  • --enable-edge=true: 是否部署边缘能力组件，默认 true

--enable-edge=false 表示安装原生 Kubernetes 集群，和 kubeadm 搭建的集群完全一样；

  • --install-pkg-path: Kubernetes 静态安装包的地址

--install-pkg-path的值可以为机器上的路径，也可以为网络地址（比如：http://xxx/xxx/kube-linux-arm64/amd64-*.tar.gz, 能免密wget到就可以），注意用和机器体系匹配的Kubernetes静态安装包；

  • --apiserver-cert-extra-sans： kube-apiserver的证书扩展地址

    • 推荐签订Master节点外网IP或者域名，只要签订的Master节点的IP或者域名能被边缘节点访问到就可以，当然内网IP也被允许，前提是边缘节点可以通过此IP访问 Kube-apiserver。自定义域名的话可自行在所有 Matser和Node节点配置 hosts；

    • 签订外网IP和域名，是因为边缘节点一般和 Master 节点不在同一局域网，需要通过外网来加入和访问Master;

  • --image-repository：镜像仓库地址

要是 superedge.tencentcloudcr.com/superedge 比较慢，可换成其他加速镜像仓库，只要能 Pull 下来 kube-apiserver，kube-controller-manager，kube-scheduler，kube-proxy，etcd， pause……镜像就可以。

其他参数和 kubeadm 含义完全相同，可按 kubeadm 的要求进行配置。

也可用 kubeadm.config 配置 kubeadm 的原参数，通过edgeadm init --config kubeadm.config --install-pkg-path ./kube-linux-*.tar.gz 来创建边缘 Kubernetes 集群。

要是执行过程中没有问题，集群成功初始化，会输出如下内容：

Your Kubernetes control-plane 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/
  
Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:

edgeadm join xxx.xxx.xxx.xxx:xxx --token xxxx \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:xxxxxxxxxx
    --install-pkg-path 

执行过程中如果出现问题会直接返回相应的错误信息，并中断集群的初始化，可使用./edgeadm reset命令回滚集群的初始化操作。

设置Master kube-config 文件

要使非 root 用户可以运行 kubectl，请运行以下命令，它们也是 edgeadm init 输出的一部分：

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

或者，如果你是 root 用户，则可以运行：

export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf

注意保存./edgeadm init输出的./edgeadm join命令，后面添加Node节点时会用到。

其中token的有效期和kubeadm一样24h，过期之后可以用./edgeadm token create创建新的token。

--discovery-token-ca-cert-hash 的值生成也同 kubeadm，可在 Master 节点执行下面命令生成。

openssl x509 -pubkey -in /etc/kubernetes/pki/ca.crt | openssl rsa -pubin -outform der 2>/dev/null | openssl dgst -sha256 -hex | sed 's/^.* //'

Join 边缘节点

在边缘节点上执行 <2>.下载edgeadm静态安装包，或者通过其他方式把 edgeadm 静态安装包上传到边缘节点，然后执行如下命令：

./edgeadm join :Port --token xxxx \
     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:xxxxxxxxxx 
     --install-pkg-path  --enable-edge=true

其中：

  • :Port 是节点访问 Kube-apiserver 服务的地址

可以把edgeadm init加入节点提示的 Kube-apiserver 服务的地址视情况换成Master节点外网IP/Master节点内网IP/域名，主要取决于想让节点通过外网还是内网访问 Kube-apiserver 服务。

  • --enable-edge=true: 加入的节点是否作为边缘节点（是否部署边缘能力组件），默认 true

--enable-edge=false 表示 join 原生 Kubernetes 集群节点，和 kubeadm join 的节点完全一样；

如果执行过程中没有问题，新的 Node 成功加入集群，会输出如下内容：

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 control-plane to see this node join the cluster.

执行过程中如果出现问题会直接返回相应的错误信息，并中断节点的添加，可使用./edgeadm reset命令回滚加入节点的操作，重新 join。

提示：如果边缘节点 join 成功后都会给边缘节点打一个label: superedge.io/edge-node=enable，方便后续应用用 nodeSelector 选择应用调度到边缘节点；

原生 Kubernetes 节点和 kubeadm 的 join 一样，不会做任何操作。

用 edgeadm 安装边缘高可用 Kubernetes 集群

安装前提

  • 准备一个Master VIP，做为可用负载均衡统一入口；

  • 3台满足 kubeadm 的最低要求 的机器作为Master节点；

  • 3台满足 kubeadm 的最低要求 的机器做worker节点；

安装 Haproxy

在 Master 上安装 Haproxy 作为集群总入口

注意：替换配置文件中的 < Master VIP >

# yum install -y haproxy# cat << EOF >/etc/haproxy/haproxy.cfgglobal    log         127.0.0.1 local2    chroot      /var/lib/haproxy    pidfile     /var/run/haproxy.pid    maxconn     4000    user        haproxy    group       haproxy    daemon    stats socket /var/lib/haproxy/statsdefaults    mode                    http    log                     global    option                  httplog    option                  dontlognull    option http-server-close    option forwardfor       except 127.0.0.0/8    option                  redispatch    retries                 3    timeout http-request    10s    timeout queue           1m    timeout connect         10s    timeout client          1m    timeout server          1m    timeout http-keep-alive 10s    timeout check           10s    maxconn                 3000frontend  main *:5000    acl url_static       path_beg       -i /static /images /javascript /stylesheets    acl url_static       path_end       -i .jpg .gif .png .css .js    use_backend static          if url_static    default_backend             appfrontend kubernetes-apiserver    mode                 tcp    bind                 *:16443    option               tcplog    default_backend      kubernetes-apiserverbackend kubernetes-apiserver    mode        tcp    balance     roundrobin    server  master-0  :6443 check # 这里替换 Master VIP 为用户自己的 VIPbackend static    balance     roundrobin    server      static 127.0.0.1:4331 checkbackend app    balance     roundrobin    server  app1 127.0.0.1:5001 check    server  app2 127.0.0.1:5002 check    server  app3 127.0.0.1:5003 check    server  app4 127.0.0.1:5004 checkEOF

安装 Keepalived

在所有 Master 安装 Keepalived，执行同样操作： 注意：

  • 替换配置文件中的 < Master VIP >

  • 下面的 keepalived.conf 配置文件中 < Master 本机外网 IP > 和 < 其他 Master 外网 IP > 在不同 Master 的配置需要调换位置，不要填错。

  ## 安装keepalived  yum install -y keepalived  cat << EOF >/etc/keepalived/keepalived.conf   ! Configuration File for keepalived  global_defs {     smtp_connect_timeout 30     router_id LVS_DEVEL_EDGE_1  }  vrrp_script checkhaproxy{  script "/etc/keepalived/do_sth.sh"  interval 5  }  vrrp_instance VI_1 {      state BACKUP      interface eth0      nopreempt      virtual_router_id 51      priority 100      advert_int 1      authentication {          auth_type PASS          auth_pass aaa      }      virtual_ipaddress {           # 这里替换 Master VIP 为用户自己的 VIP      }      unicast_src_ip       unicast_peer {        <其他 Master 外网 IP>        <其他 Master 外网 IP>      }  notify_master "/etc/keepalived/notify_action.sh master"  notify_backup "/etc/keepalived/notify_action.sh BACKUP"  notify_fault "/etc/keepalived/notify_action.sh FAULT"  notify_stop "/etc/keepalived/notify_action.sh STOP"  garp_master_delay 1  garp_master_refresh 5     track_interface {       eth0     }     track_script {       checkhaproxy      }  }  EOF

安装高可用边缘 Kubernetes Master

在其中一台 Master 中执行集群初始化操作

./edgeadm init --control-plane-endpoint  --upload-certs --kubernetes-version=1.18.2 --image-repository superedge.tencentcloudcr.com/superedge --service-cidr=10.96.0.0/12 --pod-network-cidr=192.168.0.0/16 --apiserver-cert-extra-sans= --install-pkg-path  -v=6

参数含义同 3. 用 edgeadm 安装边缘 Kubernetes 集群，其他和 kubeadm 一致，这里不在解释；

要是执行过程中没有问题，集群成功初始化，会输出如下内容：

Your Kubernetes control-plane 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 the control-plane node running the following command on each as root:  edgeadm join xxx.xxx.xxx.xxx:xxx --token xxxx \    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:xxxxxxxxxx \    --control-plane --certificate-key xxxxxxxxxx    --install-pkg-path     Please note that the certificate-key gives access to cluster sensitive data, keep it secret!As a safeguard, uploaded-certs will be deleted in two hours; If necessary, you can use"edgeadm init phase upload-certs --upload-certs" to reload certs afterward.Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:edgeadm join xxx.xxx.xxx.xxx:xxxx --token xxxx \    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:xxxxxxxxxx      --install-pkg-path 

执行过程中如果出现问题会直接返回相应的错误信息，并中断集群的初始化，使用./edgeadm reset命令回滚集群的初始化操作。

要使非 root 用户可以运行 kubectl，请运行以下命令，它们也是 edgeadm init 输出的一部分：

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

或者，如果你是 root 用户，则可以运行：

export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf

注意保存./edgeadm init输出的./edgeadm join命令，后面添加Master节点和边缘节点需要用到。

Join Master 节点

在另一台 Master 执行./edgeadm join命令

./edgeadm join xxx.xxx.xxx.xxx:xxx --token xxxx    \    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:xxxxxxxxxx \    --control-plane --certificate-key xxxxxxxxxx     \    --install-pkg-path 
要是执行过程中没有问题，新的 Master 成功加入集群，会输出如下内容：
This node has joined the cluster and a new control plane instance was created:* Certificate signing request was sent to apiserver and approval was received.* The Kubelet was informed of the new secure connection details.* Control plane (master) label and taint were applied to the new node.* The Kubernetes control plane instances scaled up.* A new etcd member was added to the local/stacked etcd cluster.To start administering your cluster from this node, 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        Run 'kubectl get nodes' to see this node join the cluster.
执行过程中如果出现问题会直接返回相应的错误信息，并中断节点的添加，使用./edgeadm reset命令回滚集群的初始化操作。
Join node 边缘节点
./edgeadm join xxx.xxx.xxx.xxx:xxxx --token xxxx \    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:xxxxxxxxxx     --install-pkg-path 
要是执行过程中没有问题，新的 node 成功加入集群，会输出如下内容：
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 control-plane to see this node join the cluster.
执行过程中如果出现问题会直接返回相应的错误信息，并中断节点的添加，使用./edgeadm reset命令回滚集群的初始化操作。
自定义 Kubernetes 静态安装包
Kubernetes 静态安装包的目录结构如下：
kube-linux-arm64-v1.18.2.tar.gz ## kube-v1.18.2 arm64的Kubernetes静态安装包├── bin                         ## 二进制目录│   ├── conntrack               ## 连接跟踪的二进制文件│   ├── kubectl                 ## kube-v1.18.2的kubectl│   ├── kubelet                 ## kube-v1.18.2的kubelet│   └── lite-apiserver          ## 相应版本的lite-apiserver，可编译SuperEdge的lite-apiserver生成├── cni                         ## cin的配置│   └── cni-plugins-linux-v0.8.3.tar.gz ## v0.8.3的CNI插件二进制压缩包└── container                   ## 容器运行时目录    └── docker-19.03-linux-arm64.tar.gz ## docker 19.03 arm64体系的安装脚本和安装包
自定义其他 Kubernetes 版本
自定义其他 Kubernetes 版本需要做的有两件事：
  • 替换二进制目录中的 kubectl 和 kubelet 文件，版本需要大于等于 Kubernetes v1.18.0；
  • 确保 init 使用的镜像仓库中有相应 Kubernetes 版本的基础镜像；
自定义其他体系 Kubernetes 静态安装包
自定义 Kubernetes 静态安装包其他体系需要做三件事：
  • 将 Kubernetes 静态安装包的所有二进制换成目标体系，包括 cni 和 container 相应安装包中的二进制；
  • 确保 init 使用的镜像仓库中有相应体系的 Kubernetes 版本的基础镜像，推荐使用多体系镜像；
  • 充分测试，确保没有什么兼容问题。要有相关问题，也可以在 SuperEdge 社区提 Issues 一块来修复。
到此，相信大家对“怎么用edgeadm一键安装边缘K8s集群和原生K8s集群”有了更深的了解，不妨来实际操作一番吧！这里是创新互联网站，更多相关内容可以进入相关频道进行查询，关注我们，继续学习！
            
            
                        

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