从0到1使用Kubernetes系列（二）：安装工具介绍

该系列第一篇为：《从0到1使用Kubernetes系列——Kubernetes入门》。本文是Kubernetes系列的第二篇，将介绍使用Kubeadm+Ansible搭建Kubernetes集群所需要的工具及其作用。

主要内容包括：

• Kubeadm
  • Kubeadm是什么
  • Kubeadm的目标
  • Kubeadm的子命令
  • Kubeadm的安装
• CFSSL
  • CFSSL的安装
• Ansible
  • Ansible是什么
  • Ansible的基本架构
  • Ansible功能特性
  • Ansible的安装
• 总结user-gold-cdn

Kubeadm

Kubeadm是什么

Kubeadm是一个提供Kubeadm init 和 Kubeadm join命令，用于创建Kubernetes集群的最佳实践“快速路径”工具。

Kubeadm可以在多种设备上运行，可以是Linux笔记本电脑，虚拟机，物理/云服务器或Raspberry Pi。这使得Kubeadm非常适合与不同种类的配置系统（例如Terraform，Ansible等）集成。

开发者可以在支持安装deb或rpm软件包的操作系统上非常轻松地安装Kubeadm。SIG集群生命周期SIG Cluster Lifecycle Kubeadm的SIG相关维护者提供了预编译的这些软件包，也可以在其他操作系统上使用。

Kubeadm的目标

Kubeadm的目标是在不安装其他功能插件的基础上，建立一个通过Kubernetes一致性测试Kubernetes Conformance tests的最小可行集群。它在设计上并不会安装网络解决方案，而是需要用户自行安装第三方符合CNI的网络解决方案（如：flannel，calico，weave network等）。

Kubeadm的子任务

• kubeadm init 初始化Kubernetes主节点
• kubeadm join 初始化Kubernetes工作节点并将其加入群集
• kubeadm upgrade 将Kubernetes集群升级到更新版本
• kubeadm token 用于管理Kubeadm join所使用的令牌
• kubeadm reset 恢复由Kubeadm init或 Kubeadm join对此主机所做的任何更改
• kubeadm version 版本打印Kubeadm版本

Kubeadm的安装

安装Kubeadm需要手动安装Kubelet和Kubectl，因为Kubeadm是不会安装和管理这两个组件的。

• Kubelet：在群集中的所有计算机上运行的组件，并执行诸如启动pod和容器之类的操作。
• Kubectl：操作群集的命令行工具。

▌Ubuntu

apt-get update && apt-get install -y apt-transport-https curl
curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | apt-key add -
cat <<EOF >/etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
deb http://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main
EOF
apt-get update
apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl
apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

▌CentOS

cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://packages.cloud.google.com/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://packages.cloud.google.com/yum/doc/yum-key.gpg https://packages.cloud.google.com/yum/doc/rpm-package-key.gpg
exclude=kube*
EOF
setenforce 0
yum install -y kubelet kubeadm kubectl --disableexcludes=kubernetes
systemctl enable kubelet && systemctl start kubelet

CFSSL

CFSSL是CloudFlare开源的一款PKI/TLS工具。它既是命令行工具，也是用于签名、验证和捆绑TLS证书的HTTP API 服务器。

CFSSL包括： - 一组用于生成自定义 TLS PKI 的工具 - cfssl，即CFSSL的命令行工具 - multirootca 是可以使用多个签名密钥的证书颁发服务器 - kbundle 用于构建证书池 - cfssljson 从cfssl和multirootca中获取JSON输出，并将证书，密钥，CSR和bundle写入磁盘

PKI借助数字证书和公钥加密技术提供可信任的网络身份，通常，证书就是一个包含如下身份信息的文件： - 证书所有组织的信息 - 公钥 - 证书颁发组织的信息 - 证书颁发组织授予的权限，如：证书有效期、适用的主机名、用途等 - 使用证书颁发组织私钥创建的数字签名

CFSSL的安装

由于运行环境不同，故使用Go命令进行编译安装，在安装之前请确保已安装1.8版本以上的Go命令行以及配置了环境变量GOPATH。

go get -u github.com/cloudflare/cfssl/cmd/...

Ansible

Ansible是什么

Ansible是个什么东西呢？官方的title是“Ansible is Simple IT Automation”——简单的自动化IT工具。这个工具的目标有这么几项：自动化部署APP；自动化管理配置项；自动化的持续交付；自动化的云服务管理。

所有的这几个目标本质上来说都是在一台或者几台服务器上，执行一系列的命令而已。就像Fabric，以及基于Fabric开发的自动化应用部署的工具： Essay 。都是做了这么个事——批量地在远程服务器上执行命令 。

那么Fabric和Ansible有什么差别呢？简单来说Fabric像是一个工具箱，提供了很多好用的工具，用来在Remote执行命令，而Ansible则是提供了一套简单的流程，你只要按照它的流程来做，就能轻松完成任务。这就像是库和框架的关系一样。

当然，它们之间也有共同点——都是基于 Paramiko 开发的。这个Paramiko是什么呢？它是一个纯Python实现的ssh协议库。因此Fabric和Ansible还有一个共同点就是不需要在远程主机上安装client/agents，因为它们是基于ssh来和远程主机通讯的。

Ansible基于Python开发，集合了众多运维工具（puppet、cfengine、chef、func、fabric）的优点，实现了批量系统配置、批量程序部署、批量运行命令等功能。Ansible是基于模块工作的，本身没有批量部署的能力。真正具有批量部署的是Ansible所运行的模块，Ansible只是提供一种框架，主要包括： 1. 连接插件connection plugins：负责和被监控端实现通信； 2. host inventory：指定操作的主机，是一个配置文件里面定义监控的主机； 3. 各种模块：核心模块、command模块、自定义模块； 4. 借助于插件完成记录日志邮件等功能； 5. Playbook：剧本执行多个任务时，非必需可以让节点一次性运行多个任务。

Ansible的基本架构

1. 核心引擎：即图中所看到的Ansible。

2. 核心模块（core module）：

   模块库（module library）分为两部分，一个是核心模块，另外一个就是自定义模块（custom modules）。核心模块中都是Ansible自带的模块，Ansible模块资源分发到远程节点使其执行特定任务或匹配一个特定的状态。这些核心模块都遵循 Batteries Included 哲学。其实这里还是很有意思的，Batterires Included：Python has a large standard library, commonly cited as one of Python’s greatest strengths,providing tools suited to many tasks. 这就意味着Python有巨大的库支持你完成你想完成的任务工作。

3. 自定义模块（custom modules）：

   如果Ansible无法满足你所需求的模块，那么你能使用 Ansible 添加自定义化的模块。

4. 插件（plugin）：

   这里的理解就是完成较小型的任务，辅助模块来完成某个功能。

5. 剧本（playbook）：

   定义需要给远程主机执行的一系列任务。比如安装一个nginx服务，可以把这拆分为几个任务放到一个playbook中。例如：第一步，需要下载nginx的安装包。第二步，将事先写好的nginx.conf的配置文件下发的目标服务器上。第三步，把服务启动起来。第四步，检查端口是否正常开启。这些步骤可以通过playbook来进行整合，然后通过inventory来下发到想要执行剧本的主机上。并且playbook也支持交互式执行playbook里面的步骤，如果有哪一个步骤执行返回了一个错误报告，可以仅仅只单独执行这个步骤。你可以把playbook理解成为一个组策略，控制管理这个OU下所有的主机行为。

6. 连接插件（connectior plugins）：

   Ansible默认是基于SSH连接到目标机器上执行操作的。但是同样的Ansible支持不同的连接方法，要是这样的话就需要连接插件来完成连接了。

7. 主机清单（host inventory）：

   为Ansible定义了管理主机的策略。一般小型环境下只需要在host文件中写入主机的IP地址即可，但是到了中大型环境有可能需要使用静态inventory或者动态主机清单来生成所需要执行的目标主机。

Ansible的功能特性

1. 应用代码自动化部署

2. 系统管理配置自动化

3. 支持持续交付自动化

4. 支持云计算，大数据平台环境

5. 轻量级，无序在客户端安装agent，更新时只需在控制机上进行更行即可

6. 批量任务执行可以写成脚本，不用分发到远程就可以执行

7. 支持非root用户管理操作，支持sudo

8. 使用python编写，维护更简单

Ansible的安装

▌Ubuntu

sudo apt-get install software-properties-common
sudo apt-add-repository ppa:ansible/ansible
sudo apt-get update
sudo apt-get install ansible

▌CentOS

sudo yum install epel-release
sudo yum install ansible

总结

通过前面的介绍，可以大致了解Kubeadm、CFSSL、Ansible这三个工具的作用，由于安装Kubernetes集群时执行Kubeadm命令较为固定和繁琐，并且有些命令需要所有节点都执行，故将这些命令编写为Ansible playbooks，使用Ansible进行执行，从而提高部署效率和降低出错的概率。

该系列第一篇为：《从0到1使用Kubernetes系列——Kubernetes入门》，下一篇将介绍如何使用Ansible快速安装Kubernetes集群，欢迎各位持续关注。

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