Kubernetes se ha convertido rápidamente en el estándar para entregar y escalar aplicaciones en contenedores y administrarlas. Esta es una solución de código abierto muy flexible y versátil. Cuenta con una amplia documentación y no siempre es fácil encontrar la sección correcta. Por lo tanto, Kubernetes es tan difícil de dominar. Después de planificar el clúster, aún necesita instalarlo, pero aquí, también, no todo va bien. Por lo tanto, existen herramientas de implementación, como Kubespray, que simplifican el trabajo. Hablaré sobre la implementación automática de un clúster de Kubernetes usando Kubespray en una nube OpenStack (Open Telekom Cloud).
Para la implementación automática de Kubernetes, Kubespray utiliza la herramienta de inicialización, configuración y entrega de aplicaciones Ansible. Y Kubespray proporciona una biblioteca para inicializar recursos en diferentes plataformas en la nube. Para hacer esto, use la herramienta "infraestructura como código" Terraform. El proyecto Kubespray ahora es compatible con Terraform para AWS, OpenStack y nubes de paquetes. Esta herramienta se usa junto con la biblioteca OpenStack para proporcionar la infraestructura en este escenario.
Requisitos
Primero, veamos los requisitos previos de implementación. Se dividen en dos categorías: requisitos para Kubespray y requisitos para la biblioteca del proveedor.
Kubespray necesita los siguientes componentes:
- Python 2.7 (o superior)
- Ansible 2.7 (o superior)
- Jinja 2.9 (o superior)
Requisitos de la biblioteca de proveedores de OpenStack:
- Terraforma 0.11 (o superior)
Para instalar Terraform necesita descargar el paquete apropiado del sitio web de Hashicorp y descomprimirlo. Luego, la ruta al archivo desempaquetado debe guardarse en la variable PATH. Use el comando terraform para verificar si todo está instalado. Descubre más aquí.
Dependiendo del sistema operativo, Ansible se puede instalar con un par de comandos. Consulte la documentación de Ansible. Aquí uso Ubuntu e instalo Ansible de la siguiente manera.
sudo apt update sudo apt install ansible
Entonces necesita instalar las dependencias de Kubespray. Esto se hace mediante el siguiente comando. Pero primero necesitas clonar el repositorio.
git clone https://github.com/kubernetes-sigs/kubespray sudo pip install -r requirements.txt
Para usar Open Telekom Cloud, configure los datos de acceso usando .ostackrc en el directorio raíz y cargue las variables de entorno.
Planificación de conglomerados
Kubernetes es muy flexible, por lo que el clúster se puede adaptar a sus necesidades. Aquí no consideraremos diferentes opciones para los clústeres. Puede leer sobre esto en la documentación de Kubernetes en Creación de un clúster personalizado desde cero. Por ejemplo, crearemos un clúster desde el asistente con etcd y dos nodos de trabajo. El clúster no tendrá una IP flotante, por lo que no estará disponible en Internet.
También debemos elegir CNI (Interfaz de red de contenedores). Hay varias opciones (cilium, calico, franela, red de tejido, etc.), pero tomaremos una franela, que no necesita ser configurada. Calico funcionará, pero deberá configurar los puertos OpenStack Neutron para las subredes de servicio y pod.
Para administrar los clústeres en el panel de Kubernetes después de la implementación, necesitamos instalar este panel.
Configuración de clúster
Ejecute los siguientes comandos en el directorio del repositorio, especificando el nombre deseado en la variable $ CLUSTER.
cp -LRp contrib/terraform/openstack/sample-inventory \ inventory/$CLUSTER cd inventory/$CLUSTER ln -s ../../contrib/terraform/openstack/hosts ln -s ../../contrib
Después de ejecutar los comandos, edite el archivo de inventario / $ CLUSTER / cluster.tf.
# your Kubernetes cluster name here cluster_name = "k8s-test-cluster" az_list=["eu-de-01", "eu-de-02"] dns_nameservers=["100.125.4.25", "8.8.8.8"] # SSH key to use for access to nodes public_key_path = "~/.ssh/id_rsa.pub" # image to use for bastion, masters, standalone etcd instances, and nodes image = "Standard_CentOS_7_latest" # user on the node (ex. core on Container Linux, ubuntu on Ubuntu, etc.) ssh_user = "linux" # 0|1 bastion nodes number_of_bastions = 0 flavor_bastion = "s2.xlarge.4" # standalone etcds number_of_etcd = 0 flavor_etcd = "s2.xlarge.4" # masters number_of_k8s_masters = 0 number_of_k8s_masters_no_etcd = 0 number_of_k8s_masters_no_floating_ip = 1 number_of_k8s_masters_no_floating_ip_no_etcd = 0 flavor_k8s_master = "s2.xlarge.4" # nodes number_of_k8s_nodes = 0 number_of_k8s_nodes_no_floating_ip = 2 flavor_k8s_node = "s2.xlarge.4" # GlusterFS # either 0 or more than one #number_of_gfs_nodes_no_floating_ip = 1 #gfs_volume_size_in_gb = 150 # Container Linux does not support GlusterFS image_gfs = "Standard_CentOS_7_latest" # May be different from other nodes #ssh_user_gfs = "linux" #flavor_gfs_node = "s2.xlarge.4" # networking network_name = "k8s-test-network" external_net = "Externel_Network_ID" subnet_cidr = "192.168.100.0/24" floatingip_pool = "admin_external_net" bastion_allowed_remote_ips = ["0.0.0.0/0"]
Descripción de las variables leídas aquí. En este ejemplo, crearemos un clúster con un maestro y dos nodos de trabajo Kubernetes basados en la última versión de CentOS 7 y s2.xlarge.4. etcd también se instala en el asistente.
Despliegue de infraestructura
Ahora estamos listos para implementar la infraestructura del clúster utilizando Terraform. La figura muestra cómo se ve la infraestructura después de la implementación. Detalles a continuación.
Para iniciar la implementación de Terraform, vaya al directorio inventario / $ CLUSTER / y ejecute los siguientes comandos. Primero, instale los complementos necesarios. Para hacer esto, necesitamos el argumento init y la ruta a los complementos.
terraform init ../../contrib/terraform/openstack
Esta operación es muy rápida. Terraform ahora está listo para implementar la infraestructura con el argumento de aplicación.
terraform apply -var-file=cluster.tf ../../contrib/terraform/openstack
Después de unos segundos, Terraform debería mostrar un resultado similar, y las instancias estarán disponibles para trabajar.
Apply complete! Resources: 3 added, 0 changed, 0 destroyed.
Para verificar la disponibilidad del servidor, ejecute el siguiente comando Ansible y luego iremos a la carpeta raíz del repositorio.
$ ansible -i inventory/$CLUSTER/hosts -m ping all example-k8s_node-1 | SUCCESS => { "changed": false, "ping": "pong" } example-etcd-1 | SUCCESS => { "changed": false, "ping": "pong" } example-k8s-master-1 | SUCCESS => { "changed": false, "ping": "pong" }
Despliegue de clúster de Kubernetes
La infraestructura está implementada, ahora necesita instalar el clúster de Kubernetes. Primero, configure las variables del clúster en el inventario de archivos / $ CLUSTER / group_vars / all / all.yml. Aquí debe establecer el valor de cloud_provider en openstack, y para bin_dir, la ruta donde se instalarán los archivos. En nuestro ejemplo, usamos la siguiente configuración.
## Directory where etcd data stored etcd_data_dir: /var/lib/etcd ## Directory where the binaries will be installed bin_dir: /usr/local/bin ## The access_ip variable is used to define how other nodes should access ## the node. This is used in flannel to allow other flannel nodes to see ## this node for example. The access_ip is really useful AWS and Google ## environments where the nodes are accessed remotely by the "public" ip, ## but don't know about that address themselves. #access_ip: 1.1.1.1 ## External LB example config ## apiserver_loadbalancer_domain_name: "elb.some.domain" #loadbalancer_apiserver: # address: 1.2.3.4 # port: 1234 ## Internal loadbalancers for apiservers #loadbalancer_apiserver_localhost: true ## Local loadbalancer should use this port instead, if defined. ## Defaults to kube_apiserver_port (6443) #nginx_kube_apiserver_port: 8443 ### OTHER OPTIONAL VARIABLES ## For some things, kubelet needs to load kernel modules. For example, dynamic kernel services are needed ## for mounting persistent volumes into containers. These may not be loaded by preinstall kubernetes ## processes. For example, ceph and rbd backed volumes. Set to true to allow kubelet to load kernel ## modules. #kubelet_load_modules: false ## Upstream dns servers used by dnsmasq #upstream_dns_servers: # - 8.8.8.8 # - 8.8.4.4 ## There are some changes specific to the cloud providers ## for instance we need to encapsulate packets with some network plugins ## If set the possible values are either 'gce', 'aws', 'azure', 'openstack', 'vsphere', 'oci', or 'external' ## When openstack is used make sure to source in the openstack credentials ## like you would do when using nova-client before starting the playbook. ## Note: The 'external' cloud provider is not supported. ## TODO(riverzhang): https://kubernetes.io/docs/tasks/administer-cluster/running-cloud-controller/#running-cloud-controller-manager cloud_provider: openstack ## Set these proxy values in order to update package manager and docker daemon to use proxies #http_proxy: "" #https_proxy: "" ## Refer to roles/kubespray-defaults/defaults/main.yml before modifying no_proxy #no_proxy: "" ## Some problems may occur when downloading files over https proxy due to ansible bug ## https://github.com/ansible/ansible/issues/32750. Set this variable to False to disable ## SSL validation of get_url module. Note that kubespray will still be performing checksum validation. #download_validate_certs: False ## If you need exclude all cluster nodes from proxy and other resources, add other resources here. #additional_no_proxy: "" ## Certificate Management ## This setting determines whether certs are generated via scripts. ## Chose 'none' if you provide your own certificates. ## Option is "script", "none" ## note: vault is removed #cert_management: script ## Set to true to allow pre-checks to fail and continue deployment #ignore_assert_errors: false ## The read-only port for the Kubelet to serve on with no authentication/authorization. Uncomment to enable. #kube_read_only_port: 10255 ## Set true to download and cache container download_container: false ## Deploy container engine # Set false if you want to deploy container engine manually. #deploy_container_engine: true ## Set Pypi repo and cert accordingly #pyrepo_index: https://pypi.example.com/simple #pyrepo_cert: /etc/ssl/certs/ca-certificates.crt
Ahora configure el archivo de inventario / $ CLUSTER / group_vars / k8s-cluster / k8s-cluster.yml. Para la variable kube_network_plugin, establezca flannel o calico (necesita configurar los puertos OpenStack Neutron ). Tendremos esta franela, que no necesita ser configurada. Para la variable resolvconf_mode, establezca docker_dns. Este valor le dice a Kubespray que establezca los parámetros del demonio Docker. A continuación puede ver un ejemplo de configuración para nuestro clúster.
# Kubernetes configuration dirs and system namespace. # Those are where all the additional config stuff goes # the kubernetes normally puts in /srv/kubernetes. # This puts them in a sane location and namespace. # Editing those values will almost surely break something. kube_config_dir: /etc/kubernetes kube_script_dir: "{{ bin_dir }}/kubernetes-scripts" kube_manifest_dir: "{{ kube_config_dir }}/manifests" # This is where all the cert scripts and certs will be located kube_cert_dir: "{{ kube_config_dir }}/ssl" # This is where all of the bearer tokens will be stored kube_token_dir: "{{ kube_config_dir }}/tokens" # This is where to save basic auth file kube_users_dir: "{{ kube_config_dir }}/users" kube_api_anonymous_auth: true ## Change this to use another Kubernetes version, eg a current beta release kube_version: v1.13.3 # kubernetes image repo define kube_image_repo: "gcr.io/google-containers" # Where the binaries will be downloaded. # Note: ensure that you've enough disk space (about 1G) local_release_dir: "/tmp/releases" # Random shifts for retrying failed ops like pushing/downloading retry_stagger: 5 # This is the group that the cert creation scripts chgrp the # cert files to. Not really changeable... kube_cert_group: kube-cert # Cluster Loglevel configuration kube_log_level: 2 # Directory where credentials will be stored credentials_dir: "{{ inventory_dir }}/credentials" # Users to create for basic auth in Kubernetes API via HTTP # Optionally add groups for user kube_api_pwd: "{{ lookup('password', credentials_dir + '/kube_user.creds length=15 chars=ascii_letters,digits') }}" kube_users: kube: pass: "{{kube_api_pwd}}" role: admin groups: - system:masters ## It is possible to activate / deactivate selected authentication methods (basic auth, static token auth) #kube_oidc_auth: false #kube_basic_auth: false #kube_token_auth: false ## Variables for OpenID Connect Configuration https://kubernetes.io/docs/admin/authentication/ ## To use OpenID you have to deploy additional an OpenID Provider (eg Dex, Keycloak, ...) # kube_oidc_url: https:// ... # kube_oidc_client_id: kubernetes ## Optional settings for OIDC # kube_oidc_ca_file: "{{ kube_cert_dir }}/ca.pem" # kube_oidc_username_claim: sub # kube_oidc_username_prefix: oidc: # kube_oidc_groups_claim: groups # kube_oidc_groups_prefix: oidc: # Choose network plugin (cilium, calico, contiv, weave or flannel) # Can also be set to 'cloud', which lets the cloud provider setup appropriate routing kube_network_plugin: flannel # Setting multi_networking to true will install Multus: https://github.com/intel/multus-cni kube_network_plugin_multus: false # Kubernetes internal network for services, unused block of space. kube_service_addresses: 10.233.0.0/18 # internal network. When used, it will assign IP # addresses from this range to individual pods. # This network must be unused in your network infrastructure! kube_pods_subnet: 10.233.64.0/18 # internal network node size allocation (optional). This is the size allocated # to each node on your network. With these defaults you should have # room for 4096 nodes with 254 pods per node. kube_network_node_prefix: 24 # The port the API Server will be listening on. kube_apiserver_ip: "{{ kube_service_addresses|ipaddr('net')|ipaddr(1)|ipaddr('address') }}" kube_apiserver_port: 6443 # (https) #kube_apiserver_insecure_port: 8080 # (http) # Set to 0 to disable insecure port - Requires RBAC in authorization_modes and kube_api_anonymous_auth: true kube_apiserver_insecure_port: 0 # (disabled) # Kube-proxy proxyMode configuration. # Can be ipvs, iptables kube_proxy_mode: ipvs # A string slice of values which specify the addresses to use for NodePorts. # Values may be valid IP blocks (eg 1.2.3.0/24, 1.2.3.4/32). # The default empty string slice ([]) means to use all local addresses. # kube_proxy_nodeport_addresses_cidr is retained for legacy config kube_proxy_nodeport_addresses: >- {%- if kube_proxy_nodeport_addresses_cidr is defined -%} [{{ kube_proxy_nodeport_addresses_cidr }}] {%- else -%} [] {%- endif -%} # If non-empty, will use this string as identification instead of the actual hostname #kube_override_hostname: >- # {%- if cloud_provider is defined and cloud_provider in [ 'aws' ] -%} # {%- else -%} # {{ inventory_hostname }} # {%- endif -%} ## Encrypting Secret Data at Rest (experimental) kube_encrypt_secret_data: false # DNS configuration. # Kubernetes cluster name, also will be used as DNS domain cluster_name: cluster.local # Subdomains of DNS domain to be resolved via /etc/resolv.conf for hostnet pods ndots: 2 # Can be dnsmasq_kubedns, kubedns, coredns, coredns_dual, manual or none dns_mode: coredns # Set manual server if using a custom cluster DNS server #manual_dns_server: 10.xxx # Enable nodelocal dns cache enable_nodelocaldns: False nodelocaldns_ip: 169.254.25.10 # Can be docker_dns, host_resolvconf or none resolvconf_mode: docker_dns # Deploy netchecker app to verify DNS resolve as an HTTP service deploy_netchecker: false # Ip address of the kubernetes skydns service skydns_server: "{{ kube_service_addresses|ipaddr('net')|ipaddr(3)|ipaddr('address') }}" skydns_server_secondary: "{{ kube_service_addresses|ipaddr('net')|ipaddr(4)|ipaddr('address') }}" dnsmasq_dns_server: "{{ kube_service_addresses|ipaddr('net')|ipaddr(2)|ipaddr('address') }}" dns_domain: "{{ cluster_name }}" ## Container runtime ## docker for docker and crio for cri-o. container_manager: docker ## Settings for containerized control plane (etcd/kubelet/secrets) etcd_deployment_type: docker kubelet_deployment_type: host helm_deployment_type: host # K8s image pull policy (imagePullPolicy) k8s_image_pull_policy: IfNotPresent # audit log for kubernetes kubernetes_audit: false # dynamic kubelet configuration dynamic_kubelet_configuration: false # define kubelet config dir for dynamic kubelet #kubelet_config_dir: default_kubelet_config_dir: "{{ kube_config_dir }}/dynamic_kubelet_dir" dynamic_kubelet_configuration_dir: "{{ kubelet_config_dir | default(default_kubelet_config_dir) }}" # pod security policy (RBAC must be enabled either by having 'RBAC' in authorization_modes or kubeadm enabled) podsecuritypolicy_enabled: false # Make a copy of kubeconfig on the host that runs Ansible in {{ inventory_dir }}/artifacts # kubeconfig_localhost: false # Download kubectl onto the host that runs Ansible in {{ bin_dir }} # kubectl_localhost: false # dnsmasq # dnsmasq_upstream_dns_servers: # - /resolvethiszone.with/10.0.4.250 # - 8.8.8.8 # Enable creation of QoS cgroup hierarchy, if true top level QoS and pod cgroups are created. (default true) # kubelet_cgroups_per_qos: true # A comma separated list of levels of node allocatable enforcement to be enforced by kubelet. # Acceptable options are 'pods', 'system-reserved', 'kube-reserved' and ''. Default is "". # kubelet_enforce_node_allocatable: pods ## Supplementary addresses that can be added in kubernetes ssl keys. ## That can be useful for example to setup a keepalived virtual IP # supplementary_addresses_in_ssl_keys: [10.0.0.1, 10.0.0.2, 10.0.0.3] ## Running on top of openstack vms with cinder enabled may lead to unschedulable pods due to NoVolumeZoneConflict restriction in kube-scheduler. ## See https://github.com/kubernetes-sigs/kubespray/issues/2141 ## Set this variable to true to get rid of this issue volume_cross_zone_attachment: false # Add Persistent Volumes Storage Class for corresponding cloud provider ( OpenStack is only supported now ) persistent_volumes_enabled: false ## Container Engine Acceleration ## Enable container acceleration feature, for example use gpu acceleration in containers # nvidia_accelerator_enabled: true ## Nvidia GPU driver install. Install will by done by a (init) pod running as a daemonset. ## Important: if you use Ubuntu then you should set in all.yml 'docker_storage_options: -s overlay2' ## Array with nvida_gpu_nodes, leave empty or comment if you dont't want to install drivers. ## Labels and taints won't be set to nodes if they are not in the array. # nvidia_gpu_nodes: # - kube-gpu-001 # nvidia_driver_version: "384.111" ## flavor can be tesla or gtx # nvidia_gpu_flavor: gtx
Finalmente, edite el archivo de inventario / $ CLUSTER / group_vars / k8s-cluster / addons.yml y configure dashboard_enabled en true para configurar el tablero. Ejemplo de configuración:
# Kubernetes dashboard # RBAC required. see docs/getting-started.md for access details. dashboard_enabled: true # Helm deployment helm_enabled: false # Registry deployment registry_enabled: false # registry_namespace: kube-system # registry_storage_class: "" # registry_disk_size: "10Gi" # Metrics Server deployment metrics_server_enabled: false # metrics_server_kubelet_insecure_tls: true # metrics_server_metric_resolution: 60s # metrics_server_kubelet_preferred_address_types: "InternalIP" # Local volume provisioner deployment local_volume_provisioner_enabled: false # local_volume_provisioner_namespace: kube-system # local_volume_provisioner_storage_classes: # local-storage: # host_dir: /mnt/disks # mount_dir: /mnt/disks # fast-disks: # host_dir: /mnt/fast-disks # mount_dir: /mnt/fast-disks # block_cleaner_command: # - "/scripts/shred.sh" # - "2" # volume_mode: Filesystem # fs_type: ext4 # CephFS provisioner deployment cephfs_provisioner_enabled: false # cephfs_provisioner_namespace: "cephfs-provisioner" # cephfs_provisioner_cluster: ceph # cephfs_provisioner_monitors: "172.24.0.1:6789,172.24.0.2:6789,172.24.0.3:6789" # cephfs_provisioner_admin_id: admin # cephfs_provisioner_secret: secret # cephfs_provisioner_storage_class: cephfs # cephfs_provisioner_reclaim_policy: Delete # cephfs_provisioner_claim_root: /volumes # cephfs_provisioner_deterministic_names: true # Nginx ingress controller deployment ingress_nginx_enabled: false # ingress_nginx_host_network: false # ingress_nginx_nodeselector: # node.kubernetes.io/node: "" # ingress_nginx_tolerations: # - key: "node.kubernetes.io/master" # operator: "Equal" # value: "" # effect: "NoSchedule" # ingress_nginx_namespace: "ingress-nginx" # ingress_nginx_insecure_port: 80 # ingress_nginx_secure_port: 443 # ingress_nginx_configmap: # map-hash-bucket-size: "128" # ssl-protocols: "SSLv2" # ingress_nginx_configmap_tcp_services: # 9000: "default/example-go:8080" # ingress_nginx_configmap_udp_services: # 53: "kube-system/kube-dns:53" # Cert manager deployment cert_manager_enabled: false # cert_manager_namespace: "cert-manager"
Después de cambiar la configuración, ejecute ansible-playbook con nuestra configuración ejecutando el siguiente comando.
ansible-playbook --become -i inventory/$CLUSTER/hosts cluster.yml
Ansible realiza varias operaciones, y si todas se completan con éxito, el clúster se verá como en esta figura.
Prueba
Para probar el clúster, ingrese al asistente, cambie al usuario raíz y en kubectl ejecute el comando kubectl cluster-info para obtener información sobre el clúster. Verá información sobre el punto final del asistente y los servicios en el clúster. Si todo está bien con el clúster, cree el usuario del panel de Kubernetes con los siguientes comandos.
# Create service account kubectl create serviceaccount cluster-admin-dashboard-sa # Bind ClusterAdmin role to the service account kubectl create clusterrolebinding cluster-admin-dashboard-sa \ --clusterrole=cluster-admin \ --serviceaccount=default:cluster-admin-dashboard-sa # Parse the token kubectl describe secret $(kubectl -n kube-system get secret | awk '/^cluster-admin-dashboard-sa-token-/{print $1}') | awk '$1=="token:"{print $2}'
Ahora puede ingresar al tablero usando el token. Primero, debe crear un túnel para el asistente de Kubernetes, porque el tablero todavía está abierto para localhost en el puerto 8001. Después de eso, puede acceder al tablero usando el URL localhost: 8001. Ahora seleccione Token, ingrese el token e inicie sesión.
Está listo para comenzar a trabajar en el clúster de Kubernetes. En este artículo, viste lo fácil que es implementar y configurar un clúster de Kubernetes en la nube de OpenStack.