007.Kubernetes二进制部署Flannel

一 部署flannel

1.1 安装flannel

kubernetes 要求集群内各节点(包括 master 节点)能通过 Pod 网段互联互通。flannel 使用 vxlan 技术为各节点创建一个可以互通的 Pod 网络，使用的端口为 UDP 8472。

flanneld 第一次启动时，从 etcd 获取配置的 Pod 网段信息，为本节点分配一个未使用的地址段，然后创建 flannedl.1 网络接口（也可能是其它名称，如 flannel1 等）。

flannel 将分配给自己的 Pod 网段信息写入 /run/flannel/docker 文件，docker 后续使用这个文件中的环境变量设置 docker0 网桥，从而从这个地址段为本节点的所有 Pod 容器分配 IP。

更多flannel参考：《008.Docker Flannel+Etcd分布式网络部署》。

  1 [root@k8smaster01 ~]# cd /opt/k8s/work/
  2 [root@k8smaster01 work]# mkdir flannel
  3 [root@k8smaster01 work]# wget https://github.com/coreos/flannel/releases/download/v0.11.0/flannel-v0.11.0-linux-amd64.tar.gz
  4 [root@k8smaster01 work]# tar -xzvf flannel-v0.11.0-linux-amd64.tar.gz -C flannel

1.2 分发flannel

  1 [root@k8smaster01 ~]# cd /opt/k8s/work
  2 [root@k8smaster01 work]# source /opt/k8s/bin/environment.sh
  3 [root@k8smaster01 work]# for master_ip in ${MASTER_IPS[@]}
  4   do
  5     echo ">>> ${master_ip}"
  6     scp flannel/{flanneld,mk-docker-opts.sh} root@${master_ip}:/opt/k8s/bin/
  7     ssh root@${master_ip} "chmod +x /opt/k8s/bin/*"
  8   done

1.3 创建flannel证书和密钥

  1 [root@k8smaster01 ~]# cd /opt/k8s/work
  2 [root@k8smaster01 work]# cat > flanneld-csr.json <<EOF
  3 {
  4     "CN": "flanneld",
  5     "hosts": [],
  6     "key": {
  7         "algo": "rsa",
  8         "size": 2048
  9     },
 10     "names": [
 11         {
 12             "C": "CN",
 13             "ST": "Shanghai",
 14             "L": "Shanghai",
 15             "O": "k8s",
 16             "OU": "System"
 17         }
 18     ]
 19 }
 20 EOF
 21 #创建flanneld的CA证书请求文件

解释：

该证书只会被 kubectl 当做 client 证书使用，所以 hosts 字段为空。

  1 [root@k8smaster01 ~]# cd /opt/k8s/work
  2 [root@k8smaster01 work]# cfssl gencert -ca=/opt/k8s/work/ca.pem \
  3 -ca-key=/opt/k8s/work/ca-key.pem -config=/opt/k8s/work/ca-config.json \
  4 -profile=kubernetes flanneld-csr.json | cfssljson -bare flanneld	#生成CA密钥（ca-key.pem）和证书（ca.pem）

1.4 分发证书和私钥

  1 [root@k8smaster01 ~]# cd /opt/k8s/work
  2 [root@k8smaster01 work]# source /opt/k8s/bin/environment.sh
  3 [root@k8smaster01 work]# for master_ip in ${MASTER_IPS[@]}
  4   do
  5     echo ">>> ${master_ip}"
  6     ssh root@${master_ip} "mkdir -p /etc/flanneld/cert"
  7     scp flanneld*.pem root@${master_ip}:/etc/flanneld/cert
  8   done

1.5 写入集群 Pod 网段信息

  1 [root@k8smaster01 ~]# cd /opt/k8s/work
  2 [root@k8smaster01 work]# source /opt/k8s/bin/environment.sh
  3 [root@k8smaster01 work]# etcdctl \
  4   --endpoints=${ETCD_ENDPOINTS} \
  5   --ca-file=/opt/k8s/work/ca.pem \
  6   --cert-file=/opt/k8s/work/flanneld.pem \
  7   --key-file=/opt/k8s/work/flanneld-key.pem \
  8   mk ${FLANNEL_ETCD_PREFIX}/config '{"Network":"'${CLUSTER_CIDR}'", "SubnetLen": 21, "Backend": {"Type": "vxlan"}}'

注意：注意：本步骤只需执行一次。

提示：flanneld 当前版本 (v0.11.0) 不支持 etcd v3，故使用 etcd v2 API 写入配置 key 和网段数据；

写入的 Pod 网段 ${CLUSTER_CIDR} 地址段（如 /16）必须小于 SubnetLen，必须与 kube-controller-manager 的 --cluster-cidr 参数值一致。

1.6 创建flanneld的systemd

  1 [root@k8smaster01 ~]# cd /opt/k8s/work
  2 [root@k8smaster01 work]# source /opt/k8s/bin/environment.sh
  3 [root@k8smaster01 work]# cat > flanneld.service << EOF
  4 [Unit]
  5 Description=Flanneld overlay address etcd agent
  6 After=network.target
  7 After=network-online.target
  8 Wants=network-online.target
  9 After=etcd.service
 10 Before=docker.service
 11
 12 [Service]
 13 Type=notify
 14 ExecStart=/opt/k8s/bin/flanneld \\
 15   -etcd-cafile=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \\
 16   -etcd-certfile=/etc/flanneld/cert/flanneld.pem \\
 17   -etcd-keyfile=/etc/flanneld/cert/flanneld-key.pem \\
 18   -etcd-endpoints=${ETCD_ENDPOINTS} \\
 19   -etcd-prefix=${FLANNEL_ETCD_PREFIX} \\
 20   -iface=${IFACE} \\
 21   -ip-masq
 22 ExecStartPost=/opt/k8s/bin/mk-docker-opts.sh -k DOCKER_NETWORK_OPTIONS -d /run/flannel/docker
 23 Restart=always
 24 RestartSec=5
 25 StartLimitInterval=0
 26
 27 [Install]
 28 WantedBy=multi-user.target
 29 RequiredBy=docker.service
 30 EOF

解释：

mk-docker-opts.sh：该脚本将分配给 flanneld 的 Pod 子网段信息写入 /run/flannel/docker 文件，后续 docker 启动时使用这个文件中的环境变量配置 docker0 网桥；

flanneld：使用系统缺省路由所在的接口与其它节点通信，对于有多个网络接口（如内网和公网）的节点，可以用 -iface 参数指定通信接口;

flanneld：运行时需要 root 权限；

-ip-masq: flanneld 为访问 Pod 网络外的流量设置 SNAT 规则，同时将传递给 Docker 的变量 --ip-masq（/run/flannel/docker 文件中）设置为 false，这样 Docker 将不再创建 SNAT 规则； Docker 的 --ip-masq 为 true 时，创建的 SNAT 规则比较“暴力”：将所有本节点 Pod 发起的、访问非 docker0 接口的请求做 SNAT，这样访问其他节点 Pod 的请求来源 IP 会被设置为 flannel.1 接口的 IP，导致目的 Pod 看不到真实的来源 Pod IP。 flanneld 创建的 SNAT 规则比较温和，只对访问非 Pod 网段的请求做 SNAT。

1.7 分发flannel systemd

  1 [root@k8smaster01 ~]# cd /opt/k8s/work
  2 [root@k8smaster01 work]# source /opt/k8s/bin/environment.sh
  3 [root@k8smaster01 work]# for master_ip in ${MASTER_IPS[@]}
  4   do
  5     echo ">>> ${master_ip}"
  6     scp flanneld.service root@${master_ip}:/etc/systemd/system/
  7   done

二 启动并验证

2.1 启动flannel

  1 [root@k8smaster01 ~]# source /opt/k8s/bin/environment.sh
  2 [root@k8smaster01 ~]# for master_ip in ${MASTER_IPS[@]}
  3   do
  4     echo ">>> ${master_ip}"
  5     ssh root@${master_ip} "systemctl daemon-reload && systemctl enable flanneld && systemctl restart flanneld"
  6   done

2.2 检查flannel启动

  1 [root@k8smaster01 ~]# source /opt/k8s/bin/environment.sh
  2 [root@k8smaster01 ~]# for master_ip in ${MASTER_IPS[@]}
  3   do
  4     echo ">>> ${master_ip}"
  5     ssh root@${master_ip} "systemctl status flanneld|grep Active"
  6   done

2.3 检查pod网段信息

  1 [root@k8smaster01 ~]# source /opt/k8s/bin/environment.sh
  2 [root@k8smaster01 ~]# etcdctl \
  3   --endpoints=${ETCD_ENDPOINTS} \
  4   --ca-file=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
  5   --cert-file=/etc/flanneld/cert/flanneld.pem \
  6   --key-file=/etc/flanneld/cert/flanneld-key.pem \
  7   get ${FLANNEL_ETCD_PREFIX}/config			#查看集群 Pod 网段(/16)

  1 [root@k8smaster01 ~]# source /opt/k8s/bin/environment.sh
  2 [root@k8smaster01 ~]# etcdctl \
  3   --endpoints=${ETCD_ENDPOINTS} \
  4   --ca-file=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
  5   --cert-file=/etc/flanneld/cert/flanneld.pem \
  6   --key-file=/etc/flanneld/cert/flanneld-key.pem \
  7   ls ${FLANNEL_ETCD_PREFIX}/subnets			#查看已分配的 Pod 子网段列表(/24)
  8 [root@k8smaster01 ~]# source /opt/k8s/bin/environment.sh
  9 [root@k8smaster01 ~]# etcdctl \
 10   --endpoints=${ETCD_ENDPOINTS} \
 11   --ca-file=/etc/kubernetes/cert/ca.pem \
 12   --cert-file=/etc/flanneld/cert/flanneld.pem \
 13   --key-file=/etc/flanneld/cert/flanneld-key.pem \
 14   get ${FLANNEL_ETCD_PREFIX}/subnets/172.30.32.0-21	#查看某一 Pod 网段对应的节点 IP 和 flannel 接口地址

解释：

172.30.32.0/21 被分配给节点 k8smaster01 （172.24.8.71）；

VtepMAC 为 k8smaster01 节点的 flannel.1 网卡 MAC 地址。

2.4 检查flannel网络信息

  1 [root@k8smaster01 ~]# ip addr show

解释：flannel.1 网卡的地址为分配的 Pod 子网段的第一个 IP（.0），且是 /32 的地址。

  1 [root@k8smaster01 ~]# ip route show |grep flannel.1
  2 172.30.128.0/21 via 172.30.128.0 dev flannel.1 onlink
  3 172.30.208.0/21 via 172.30.208.0 dev flannel.1 onlink

解释：

到其它节点 Pod 网段请求都被转发到 flannel.1 网卡；

flanneld 根据 etcd 中子网段的信息，如 ${FLANNEL_ETCD_PREFIX}/subnets/172.30.32.0-21 ，来决定进请求发送给哪个节点的互联 IP。

2.5 验证各节点flannel

在各节点上部署 flannel 后，检查是否创建了 flannel 接口(名称可能为 flannel0、flannel.0、flannel.1 等)：

  1 [root@k8smaster01 ~]# source /opt/k8s/bin/environment.sh
  2 [root@k8smaster01 ~]# for master_ip in ${MASTER_IPS[@]}
  3   do
  4     echo ">>> ${master_ip}"
  5     ssh ${master_ip} "/usr/sbin/ip addr show flannel.1|grep -w inet"
  6   done

输出：

  1 >>> 172.24.8.71
  2     inet 172.30.32.0/32 scope global flannel.1
  3 >>> 172.24.8.72
  4     inet 172.30.128.0/32 scope global flannel.1
  5 >>> 172.24.8.73
  6     inet 172.30.208.0/32 scope global flannel.1

在各节点上 ping 所有 flannel 接口 IP，确保能通：

  1 [root@k8smaster01 ~]# source /opt/k8s/bin/environment.sh
  2 [root@k8smaster01 ~]# for master_ip in ${MASTER_IPS[@]}
  3   do
  4     echo ">>> ${master_ip}"
  5     ssh ${master_ip} "ping -c 1 172.30.32.0"
  6     ssh ${master_ip} "ping -c 1 172.30.128.0"
  7     ssh ${master_ip} "ping -c 1 172.30.208.0"
  8   done