O Kubernetes tornou-se rapidamente o padrão para entregar e dimensionar aplicativos em contêineres e gerenciá-los. Esta é uma solução de código aberto muito flexível e versátil. Possui extensa documentação e nem sempre é fácil encontrar a seção correta nela. Portanto, o Kubernetes é tão difícil de dominar. Depois de planejar o cluster, você ainda precisará instalá-lo, mas também aqui tudo não está indo bem. Portanto, existem ferramentas de implantação, como o Kubespray, que simplificam o trabalho. Vou falar sobre a implantação automática de um cluster Kubernetes usando o Kubespray em uma nuvem do OpenStack (Open Telekom Cloud).
Para implantação automática do Kubernetes, o Kubespray usa a ferramenta Ansible de inicialização, configuração e entrega de aplicativos. E o Kubespray fornece uma biblioteca para inicializar recursos em diferentes plataformas na nuvem. Para fazer isso, use a ferramenta "infrastructure as code" Terraform. O projeto Kubespray agora suporta Terraform para nuvens da AWS, OpenStack e Packet. Essa ferramenta é usada em conjunto com a biblioteca OpenStack para fornecer a infraestrutura neste cenário.
Exigências
Primeiro, vamos examinar os pré-requisitos de implantação. Eles são divididos em duas categorias: requisitos para o Kubespray e requisitos para a biblioteca do provedor.
O Kubespray precisa dos seguintes componentes:
- Python 2.7 (ou superior)
- Resolvido 2.7 (ou superior)
- Jinja 2.9 (ou superior)
Requisitos da biblioteca do provedor OpenStack:
- Terraform 0.11 (ou superior)
Para instalar o Terraform, você precisa fazer o download do pacote apropriado no site da Hashicorp e descompactá-lo. Em seguida, o caminho para o arquivo descompactado deve ser salvo na variável PATH. Use o comando terraform para verificar se tudo está instalado. Saiba mais aqui.
Dependendo do sistema operacional, o Ansible pode ser instalado com alguns comandos. Veja a documentação Ansible. Aqui eu uso o Ubuntu e instalo o Ansible da seguinte maneira.
sudo apt update sudo apt install ansible
Então você precisa instalar as dependências do Kubespray. Isso é feito pelo seguinte comando. Mas primeiro você precisa clonar o repositório.
git clone https://github.com/kubernetes-sigs/kubespray sudo pip install -r requirements.txt
Para usar o Open Telekom Cloud, configure os dados de acesso usando .ostackrc no diretório raiz e carregue as variáveis de ambiente.
Planejamento de cluster
O Kubernetes é muito flexível, portanto o cluster pode ser adaptado às suas necessidades. Aqui não consideraremos opções diferentes para clusters. Você pode ler sobre isso na documentação do Kubernetes em Criando um cluster personalizado a partir do zero. Por exemplo, criaremos um cluster a partir do assistente com o etcd e dois nós de trabalho. O cluster não terá um IP flutuante, portanto não estará disponível na Internet.
Também precisamos escolher CNI (Container Network Interface). Existem várias opções (cílio, chita, flanela, rede de tecer, etc.), mas usaremos uma flanela, que não precisa ser configurada. O Calico funcionará, mas você precisará configurar as portas do OpenStack Neutron para sub-redes de serviços e pods.
Para gerenciar os clusters no painel do Kubernetes após a implantação, precisamos instalar esse painel.
Configuração de Cluster
Execute os seguintes comandos no diretório do repositório, especificando o nome desejado na variável $ CLUSTER.
cp -LRp contrib/terraform/openstack/sample-inventory \ inventory/$CLUSTER cd inventory/$CLUSTER ln -s ../../contrib/terraform/openstack/hosts ln -s ../../contrib
Após executar os comandos, edite o arquivo inventário / $ 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"]
Descrição das variáveis lidas aqui. Neste exemplo, criaremos um cluster com um mestre e dois nós de trabalho do Kubernetes com base na versão mais recente do CentOS 7 e s2.xlarge.4. O etcd também instala no assistente.
Implantação de infraestrutura
Agora estamos prontos para implantar a infraestrutura de cluster usando o Terraform. A figura mostra a aparência da infraestrutura após a implantação. Detalhes abaixo.
Para iniciar a implantação do Terraform, vá para o diretório inventário / $ CLUSTER / e execute os seguintes comandos. Primeiro, instale os plugins necessários. Para fazer isso, precisamos do argumento init e do caminho para os plugins.
terraform init ../../contrib/terraform/openstack
Esta operação é muito rápida. Agora, o Terraform está pronto para implantar a infraestrutura com o argumento apply.
terraform apply -var-file=cluster.tf ../../contrib/terraform/openstack
Após alguns segundos, o Terraform deve mostrar um resultado semelhante e as instâncias estarão disponíveis para o trabalho.
Apply complete! Resources: 3 added, 0 changed, 0 destroyed.
Para verificar a disponibilidade do servidor, execute o seguinte comando Ansible e iremos para a pasta raiz do repositório.
$ 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" }
Implantação de Cluster Kubernetes
A infraestrutura está implantada, agora você precisa instalar o cluster Kubernetes. Primeiro, configure as variáveis de cluster no inventário de arquivos / $ CLUSTER / group_vars / all / all.yml. Aqui você precisa definir o valor de cloud_provider como openstack e, para bin_dir, o caminho em que os arquivos serão instalados. No nosso exemplo, usamos a seguinte configuração.
## 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
Agora configure o arquivo inventário / $ CLUSTER / group_vars / k8s-cluster / k8s-cluster.yml. Para a variável kube_network_plugin, configure flannel ou chita (você precisa configurar as portas do OpenStack Neutron ). Teremos essa flanela, que não precisa ser configurada. Para a variável resolvconf_mode, configure docker_dns. Este valor informa ao Kubespray para definir os parâmetros do daemon do Docker. Abaixo, você vê um exemplo de configuração para nosso cluster.
# 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
Por fim, edite o arquivo inventário / $ CLUSTER / group_vars / k8s-cluster / addons.yml e defina dashboard_enabled como true para configurar o painel. Exemplo de configuração:
# 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"
Após alterar a configuração, execute o ansible-playbook com nossa configuração, executando o seguinte comando.
ansible-playbook --become -i inventory/$CLUSTER/hosts cluster.yml
O Ansible executa várias operações e, se todas forem concluídas com êxito, o cluster será semelhante a esta figura.
Teste
Para testar o cluster, vá para o assistente, alterne para o usuário root e, no kubectl, execute o comando kubectl cluster-info para obter informações do cluster. Você verá informações sobre o terminal do assistente e serviços no cluster. Se tudo estiver bem com o cluster, crie o usuário do painel Kubernetes usando os seguintes 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}'
Agora você pode entrar no painel usando o token. Primeiro, você precisa criar um encapsulamento para o assistente do Kubernetes, porque o painel ainda está aberto para o host local na porta 8001. Depois disso, você pode acessar o painel usando a URL localhost: 8001. Agora selecione Token, insira o token e faça o login.
Você está pronto para começar a trabalhar no cluster Kubernetes. Neste artigo, você viu como é fácil implantar e configurar um cluster Kubernetes na nuvem do OpenStack.