ALT Container OS подветка K8S. Создание HA кластера
Настройка узлов
Создание ethernet-моста (bridge)
Для выделения IP-адресов узлов кластера в рамках IP-адресов локальной сети необходимо в интерфейсе создания сетевых интерфейсов
создать в HOST-системе создать мост (например br0) и связать с ним основной ethernet-интерфейс локальной сети.
В нашем примере примем IP-адрес HOST-системы - 10.150.0.4/24 в подсети 10.150.0.0/24.
В дальнейшем при создании виртуальных машин в пункте конфигурирования сетевого интерфейса укажите:
- Создать на базе: Устройство моста
- Название устройства: br0
- Состояние связи: активно
При развертывания виртуальных машин им будут присваиваться статические адреса из подсети 10.150.0.0/24.
Конфигурирование параметров ядра
Проверьте в sysctl настройку переменных ядра :
# sysctl -a | grep net.bridge.bridge-nf-call net.bridge.bridge-nf-call-arptables = 0 net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 0 net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 0
Перечисленные переменные должны иметь нулевое значение, иначе связь между виртуальными может фильтроваться правилами iptables, arptables.
Если вывод команду пустой, подключите модуль br_netfilter:
modprobe br_netfilter
и обеспечьте загрузку этого модуля после перезагрузки.
Если часть переменных имеет ненулевые значения, сформируйте файл /etc/sysctl.d/99-sysctl.conf:
# # Configure kernel parameters at boot. # See sysctl.d(5) for more details. # net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 0 net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 0 net.bridge.bridge-nf-call-arptables = 0
и запустите команду:
sysctl -f /etc/sysctl.d/99-sysctl.conf
Конфигурирование балансировшика
Для работы высоко-доступного (Highly Available) kubernetes-кластера необходимо на всех трех узлах поднять балансировщик, распределяющий входящие запросы между мастер-узлами кластера. Для поддержки отказоустойчивости самого балансировщика на HOST-системах запускаются балансировщики. Одному их балансировщику присваивается виртуальный адрес 10.150.0.160. При выходе из строя или потери доступности основного балансировщика виртуальный адрес присваивается другому доступному балансировщику.
Для создания балансировщика установите пакеты:
apt-get install haproxy keepalived
Конфигурирование haproxy
Создайте файл конфигурации haproxy /etc/haproxy/haproxy.cfg:
# /etc/haproxy/haproxy.cfg #--------------------------------------------------------------------- # Global settings #--------------------------------------------------------------------- global log /dev/log local0 log /dev/log local1 notice daemon #--------------------------------------------------------------------- # common defaults that all the 'listen' and 'backend' sections will # use if not designated in their block #--------------------------------------------------------------------- defaults mode http log global option httplog option dontlognull option http-server-close option forwardfor except 127.0.0.0/8 option redispatch retries 1 timeout http-request 10s timeout queue 20s timeout connect 5s timeout client 20s timeout server 20s timeout http-keep-alive 10s timeout check 10s #--------------------------------------------------------------------- # apiserver frontend which proxys to the control plane nodes #--------------------------------------------------------------------- frontend apiserver bind *:8443 mode tcp option tcplog default_backend apiserver #--------------------------------------------------------------------- # round robin balancing for apiserver #--------------------------------------------------------------------- backend apiserver option httpchk GET /healthz http-check expect status 200 mode tcp option ssl-hello-chk balance roundrobin server master01 10.150.0.161:6443 check server master02 10.150.0.162:6443 check server master03 10.150.0.163:6443 check
В секции balance roundrobin укажите список имен, IP-адресов и портов 6443 API-интерфейсов мастер-узлов.
haproxy будет принимать входящие соединения на порту 8443 и передавать их на один из перечисленных master-серверов на порт 6443.
Конфигурирование keepalived
Создайте файл конфигурации 'keepalived' /etc/keepalived/keepalived.conf:
! /etc/keepalived/keepalived.conf ! Configuration File for keepalived global_defs { router_id LVS_K8S } vrrp_script check_apiserver { script "/etc/keepalived/check_apiserver.sh" interval 3 weight -2 fall 10 rise 2 } vrrp_instance VI_1 { state MASTER interface br0 virtual_router_id 51 priority 101 authentication { auth_type PASS auth_pass 42 } virtual_ipaddress { 10.150.0.160 } track_script { check_apiserver } }
На одном из узлов установите параметр state в значение MASTER и параметр priority в значение 101. На остальных параметр state в значение BACKUP и параметр priority в значение 100.
Скрипт /etc/keepalived/check_apiserver.sh проверяет доступность балансировщика haproxy:
#!/bin/sh errorExit() { echo "*** $*" 1>&2 exit 1 } APISERVER_DEST_PORT=8443 APISERVER_VIP=10.150.0.160 curl --silent --max-time 2 --insecure https://localhost:${APISERVER_DEST_PORT}/ -o /dev/null || errorExit "Error GET https://localhost:${APISERVER_DEST_PORT}/" if ip addr | grep -q ${APISERVER_VIP}; then curl --silent --max-time 2 --insecure https://${APISERVER_VIP}:${APISERVER_DEST_PORT}/ -o /dev/null || errorExit "Error GET https://${APISERVER_VIP}:${APISERVER_DEST_PORT}/" fi
Параметр APISERVER_DEST_PORT задает порт балансировщиков haproxy, параметр APISERVER_VIP виртуальный адрес, через который будут взаимодействовать master (control plane) узлы кластера k8s.
Скрипт проверяет работоспособность haproxy на локальной машине. А если в настоящее время виртуальный адрес принадлежит текущему узлу, то и работоспособность haproxy через виртуальный адрес.
Добавьте флаг на выполнение скрипта:
chmod a+x /etc/keepalived/check_apiserver.sh
При работающем балансировщике и хотя бы одному доступному порту 6443 на master-узлах скрипт должен завершаться с кодом 0.
Запуск сервисов
Для запуска сервисов наберите команды:
systemctl enable haproxy --now systemctl enable keepalived --now
Так как master-узлы k8s еще не подняты haproxy выведет на консоль сообщение
haproxy[nnnn]: backend apiserver has no server available!
Конфигурирование и запуск кластера
Описание базовых butane YML-файлов
На основе базовых butane YML-файлов программой butane создаются ignition-файлы, используемые для создания конечных 'master_NN.ign', 'worker_NN.jgn' ignition-файлов для разворачивания master и worker узлов кластера.
Файл users.yml описания пользователя altcos
yml описания пользователя altcos имеет следующую структуру:
variant: fcos version: 1.3.0 passwd: users: - name: altcos groups: - wheel - docker password_hash: ... ssh_authorized_keys: - ssh-rsa ... - ssh-rsa ... storage: files: - path: /etc/sudoers.d/altcos contents: inline: | altcos ALL=NOPASSWD: ALL
В поле password_hash помещается хеш-пароля, сгенерированный командой
mkpasswd --method=yescrypt
В поле ssh_authorized_keys - массив открытых ключей пользователей для которых необходим беспарольный доступ к пользователю altcos виртуалной машины.
В файл /etc/sudoers.d/altcos записывается строка, обеспечивающая беспарольный доступ пользователя altcos к sudo.
Файл hosts.yml описания имен и IP-адресов узлов
Файл hosts.yml содержит строки привязки имен и IP-адресов виртуальных машин в файле /etc/hosts:
variant: fcos version: 1.3.0 storage: files: - path: /etc/hosts append: - inline: | 10.150.0.161 master01 10.150.0.162 master02 10.150.0.163 master03 10.150.0.171 worker01 10.150.0.172 worker02 10.150.0.173 worker03
Файл btrfs.yml инициализации btrfs тома
variant: fcos version: 1.3.0 storage: disks: - device: /dev/sdb # создадим на диске /dev/sdb партицию /dev/sdb1 wipe_table: true partitions: - number: 1 label: docker filesystems: - device: /dev/sdb1 # создадим в партиции /dev/sdb1 файловую систему BTRFS format: btrfs wipe_filesystem: true label: docker with_mount_unit: false directories: - path: /var/mnt/docker # создадим каталог монтирования тома overwrite: true files: - path: /etc/fstab # добавим строку монтирования btrfs-тома на каталог /var/mnt/docker append: - inline: | LABEL=docker /var/mnt/docker btrfs defaults 0 2 # заменим в конфигурации dockerd-демона: # тип storage-driver с overlay2 на btrfs # изменим каталог размещения данных docker-демона с /var/lib/docker на /var/mnt/docker/docker/ - path: /etc/docker/daemon.json overwrite: true contents: inline: | { "init-path": "/usr/bin/tini", "userland-proxy-path": "/usr/bin/docker-proxy", "default-runtime": "docker-runc", "live-restore": false, "log-driver": "journald", "runtimes": { "docker-runc": { "path": "/usr/bin/runc" } }, "default-ulimits": { "nofile": { "Name": "nofile", "Hard": 64000, "Soft": 64000 } }, "data-root": "/var/mnt/docker/docker/", "storage-driver": "btrfs" } # заменим в конфигурации CRI-O, podman: # тип driver с overlay2 на btrfs # изменим каталог размещения данных docker-демона с /var/lib/containers/storage на /var/mnt/docker/containers/storage - path: /etc/containers/storage.conf overwrite: true contents: inline: | [storage] driver = "btrfs" runroot = "/var/run/containers/storage" graphroot = "/var/mnt/docker/containers/storage" [storage.options] additionalimagestores = [ ] [storage.options.overlay] mountopt = "nodev,metacopy=on"
Файл initk8s.yml описания сервиса инициализации кластера k8s
Файл описывает сервис initk8s инициализации кластера и может быть включен только в YML-файл 1-го master-узла кластера master01.
variant: fcos version: 1.3.0 systemd: units: - name: initk8s.service enabled: false contents: | [Unit] Description=Start up kubernetes in master mode After=crio.service kube-proxy.service kubelet.service systemd-networkd.service systemd-resolved.service [Service] Type=oneshot RemainAfterExit=yes Environment="KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf" ExecStartPre=loadDockerArchiveImages.sh ExecStart=kubeadm init --cri-socket=/var/run/crio/crio.sock \ --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \ --ignore-preflight-errors=SystemVerification \ --kubernetes-version=v1.20.12 \ --control-plane-endpoint 10.150.0.160:8443 \ --upload-certs [Install] WantedBy=multi-user.target
Если вы разворачиваете кластер в локальной сети без доступа или с низкоскоростным доступом в Интернет, то необходимо:
- оставить вызов скрипта loadDockerArchiveImages.sh разворачивания архивов docker-образов, хранящихся в ostree-образе;
- указать версию 'kubernetes' в параметре kubernetes-version (версию можно узнать вызвав команду rpm -qa --dbpath /lib/rpm/ | grep kubernetes или kubectl version);
Если Вы планируете загрузить docker-образы из Интернет, то строки ExecStartPre и --kubernetes-version= можно удалить.
В отличие от варианта разворачивания кластера с одним master-узлом в команду kubeadm init добавлены параметры:
- control-plane-endpoint в котором указан URL основного haproxy-сервера, работающего на виртуальном адресе 10.150.0.160 и предоставляющий доступ на порту 8443.
- upload-certs, обеспечивающий загрузку сгенерированных сертификатов и раздачу их другим master-узлам.
Файл k8senv.yml создание profile инициализации kubernetes-среды
variant: fcos version: 1.3.0 storage: files: - path: /etc/profile.d/kube.sh mode: 0755 contents: inline: | # Set kube environment if [ `id -u ` = 0 ] then export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf else if [ -f /etc/kubernetes/admin.conf ] then if [ ! -d ~/.kube ] then mkdir -p ~/.kube sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf ~/.kube/config sudo chown $(id -u):$(id -g) ~/.kube/config kubectl completion bash >> ~/.bashrc fi fi fi
Файл обеспечивает создание профайла /etc/profile.d/kube.sh. Для привелигированного пользователя (sudo -i bash) в среду добавляется переменная KUBECONFIG. Для непривилигиванного пользователя обеспечивается формирование каталога .kube.
Файл mastersUsers.yml описания открытых ключей мастер-узлов кластера
Данный файл обеспечивает для пользователя altcos беспарольный доступ с master-узлов на 'worker'-узлы. Структура файла следующая:
variant: fcos version: 1.3.0 passwd: users: - name: altcos ssh_authorized_keys: - ssh-rsa ... altcos@master01 - ssh-rsa ... altcos@master02 - ssh-rsa ... altcos@master03
В него помещаются открытые ключи пользователей altcos master-узлов кластера.
Конфигурирование и запуск мастер-узлов
Создание butane-YML файлов описания конфигурации master-узлов
YML-файл для первого узла master01:
variant: fcos version: 1.3.0 ignition: config: merge: - local: users.ign - local: hosts.ign - local: btrfs.ign - local: k8senv.ign - local: initk8s.ign storage: files: - path: /etc/hostname overwrite: true contents: inline: master01 - path: /etc/systemd/network/20-wired.network overwrite: true contents: inline: | [Match] Name=eth0 [Network] DHCP=no Address=10.150.0.161/24 Gateway=10.150.0.1 DNS=10.150.0.1
В элементе ignition.config.merge описываются ignition-файлы сгенерированные командой butane из вышеперечисленных YML-файлов.
В файле /etc/hostname указывается имя узла master01. В файле /etc/systemd/network/20-wired.network описываются адрес Address узла, шлюз Gateway и DNS для узла кластера.
Остальные YML-файлы конфигурации master-узлов master_02.yml, master_03.yml описываются схожим образом за исключением:
- файл описания сервиса local: initk8s.ign можно не подключать, так как инициализация кластера производится с узла master01;
- в файле /etc/hostname указываются имена узлов master02 и master03 соответственно;
- в файле '/etc/systemd/network/20-wired.network в поле Address указываются IP-адреса master-узлов 10.150.0.162 и 10.150.0.163 соответственно.
Скрипт createNode.sh запуска master и worker узлов
Исходный код скрипта:
#!/bin/sh case $1 in master | worker) type=$1;; *) echo "Тип нод может быть только master или worker"; exit 1; esac N=`printf "%02d" $2 2>/dev/null` if [ $N = '00' ] then echo "Номер ноды должен быть числовым и больше нуля"; exit 1; fi if [ ! -f $3 ] then echo "Образ $3 не существует";exit 1; fi IMAGE=$3 prefix=${type}_${N} diskSize=30G sdaDisk=${prefix}_sda.qcow2 sdbDisk=${prefix}_sdb.qcow2 ignFile=$PWD/${prefix}.ign ylmfiles="users k8senv btrfs hosts initk8s $prefix mastersUsers" for ymlfile in $ylmfiles do if ! butane -d . -p $ymlfile.yml > $ymlfile.ign then exit 1; fi done cp $IMAGE $sdaDisk qemu-img create -f qcow2 $sdbDisk $diskSize virt-install --name $prefix \ --vcpus 2 \ --ram 2048 \ --os-variant altlinux1.0 \ --import \ --disk $sdaDisk \ --disk $sdbDisk \ --vnc \ --qemu-commandline="-fw_cfg name=opt/com.coreos/config,file=$ignFile"
Скрипт принимает три параметра:
- Тип узла - master или worker.
- Номер узла (1, 2, 3, ...).
- Тропа до файла qcow2-образа.
Скрипт на основе типа виртуальной машины и ее номера формирует prefix ${type}_${N} (например master_01) который используется для определения:
- имен основных yml и ignition файлов;
- имен основного (/dev/sda) и дополнительного btrfs (/dev/sdb) qcow2-файла дисков;
- имен виртуальных машин.
Далее производятся следующие действия:
- Указанный 3-м параметром файл-образ копируется в файл загрузочного qcow2-образа.
- Команда qemu-img create ... создает образ btrfs-диска указанного размера.
- Команда virt-install --name $prefix ... создает виртуальную машину, передавая ignition файл конфигурации ${prefix}.ign.
Запуск виртуальных машин master-узлов
В HOST-системах NODE3 10.140.0.3, NODE4 10.140.0.4, NODE5 10.140.0.5 запустите виртуальные машины командами:
- NODE3:
createNode.sh master 1 images/k8s.20211125.0.0.qcow2
- NODE4:
createNode.sh master 2 images/k8s.20211125.0.0.qcow2
- NODE5:
createNode.sh master 3 images/k8s.20211125.0.0.qcow2
Генерация ssh-ключей и их использование
Дождитесь запуска виртуальных машин (несколько минут) и зайдите под пользователем altcos на них:
- NODE3:
ssh altcos@10.150.0.161
- NODE4:
ssh altcos@10.150.0.162
- NODE5:
ssh altcos@10.150.0.163
Сгенерируйте ssh-ключи командой:
ssh-keygen
Передайте открытые ключи на остальные master-узлы:
- master01 (10.150.0.161):
ssh-copy-id master02 ssh-copy-id master03
- master02 (10.150.0.162):
ssh-copy-id master01 ssh-copy-id master03
- master03 (10.150.0.163):
ssh-copy-id master01 ssh-copy-id master02
Добавьте открытый ключи из файла ~altcos/.ssh/id_rsa.pub в файл mastersUsers.yml описания открытых ключей мастер-узлов кластера.
Иниализация кластера на первом узле master01
На узле master01 (10.150.0.161) запустите сервис initk8s:
sudo systemctl start initk8s
Инициализация кластера производится несколько минут. После окончания проверьте наличие одного узла в кластере:
kubectl get nodes NAME STATUS ROLES AGE VERSION master01 Ready control-plane,master 1m v1.20.8
Подключение остальных master-узлов
На узле master01 (10.150.0.161) запустите сервис initk8s:
journalctl -u initk8s
Найдите в логах строки подключения master-узлов:
kubeadm join 10.150.0.160:8443 --token ... \ --discovery-token-ca-cert-hash sha256:... \ --control-plane --certificate-key ...
добавьте к ним параметр --cri-socket=/var/run/crio/crio.sock и запишите полученную команду в переменную
joinmaster='kubeadm join ...'
Загрузите необходимые docker-образы на узлах master02, master03:
ssh master02 sudo loadDockerArchiveImages.sh ssh master03 sudo loadDockerArchiveImages.sh
Подключите дополнительные master-узлы командами:
ssh master02 sudo $joinmaster ssh master03 sudo $joinmaster
Подключение master'ов происходит за пару минут.
После подключения проверьте список узлов кластера:
kubectl get nodes NAME STATUS ROLES AGE VERSION master01 Ready control-plane,master 3h9m v1.20.8 master02 Ready control-plane,master 179m v1.20.8 master03 Ready control-plane,master 178m v1.20.8
Конфигурирование и запуск рабочих (worker) узлов
Создание butane-YML файлов описания конфигурации worker-узлов
YML-файл для первого узла worker01:
variant: fcos version: 1.3.0 ignition: config: merge: - local: users.ign - local: btrfs.ign - local: hosts.ign - local: mastersUsers.ign storage: files: - path: /etc/hostname overwrite: true contents: inline: worker01 - path: /etc/systemd/network/20-wired.network overwrite: true contents: inline: | [Match] Name=eth0 [Network] DHCP=no Address=10.150.0.171/24 Gateway=10.150.0.1 DNS=10.150.0.1
Отличие он конфигурации master-файлов:
- отсутствует подключение ignition-файлов k8senv.ign, initk8s.ign;
- подключается файл mastersUsers.ign описания открытых ключей мастер-узлов кластера.
Аналогичным образом конфигурируются файлы для worker02, worker03.
Запуск виртуальных машин worker-узлов
В HOST-системах NODE3 10.140.0.3, NODE4 10.140.0.4, NODE5 10.140.0.5 запустите виртуальные worker-машины командами:
- NODE3:
createNode.sh worker 1 images/k8s.20211125.0.0.qcow2
- NODE4:
createNode.sh worker 2 images/k8s.20211125.0.0.qcow2
- NODE5:
createNode.sh worker 3 images/k8s.20211125.0.0.qcow2
Подключение worker-узлов
На узле master01 (10.150.0.161) запустите сервис initk8s:
journalctl -u initk8s
Найдите в логах строки подключения 'worker'-узлов кластера:
kubeadm join 10.150.0.160:8443 --token ... \ --discovery-token-ca-cert-hash sha256:...
добавьте к ним параметр --cri-socket=/var/run/crio/crio.sock и запишите полученную команду в переменную
joinworker='kubeadm join ...'
Загрузите необходимые docker-образы на узлах master02, master03:
ssh worker01 sudo loadDockerArchiveImages.sh ssh worker02 sudo loadDockerArchiveImages.sh ssh worker03 sudo loadDockerArchiveImages.sh
Подключите дополнительные worker-узлы командами:
ssh worker01 sudo $joinworker ssh worker02 sudo $joinworker ssh worker03 sudo $joinworker
Подключение worker'ов происходит менее минуты.
После подключения проверьте на одном из master-узлов список узлов кластера:
kubectl get nodes NAME STATUS ROLES AGE VERSION master01 Ready control-plane,master 3h9m v1.20.8 master02 Ready control-plane,master 179m v1.20.8 master03 Ready control-plane,master 178m v1.20.8 worker01 Ready <none> 180m v1.20.8 worker02 Ready <none> 185m v1.20.8 worker03 Ready <none> 189m v1.20.8