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vssueId: 171
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description: Kuboard_快速在Kubernetes上落地微服务_本文详细介绍如何离线安装Kubernetes
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meta:
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- name: keywords
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content: Kubernetes离线安装
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# Sealos安装Kubernetes集群1.16（离线）
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<AdSenseTitle/>
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::: tip Sealos
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* Kubernetes 离线安装工具（golang开发），由 [Sealos](https://github.com/fanux/sealos) 提供。
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* Sealos 是一个商业化的 Kubernetes 安装工具
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* 安装 Kubernetes 1.16.0 版本的工具包为免费试用
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* 安装 Kubernetes 1.16.x 版本的工具包需要付大约一杯咖啡的钱
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:::
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## 概述与设计原则
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sealos旨在做一个简单干净轻量级稳定的kubernetes安装工具，能很好的支持高可用安装。 其实把一个东西做的功能强大并不难，但是做到极简且灵活可扩展就比较难。
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所以在实现时就必须要遵循这些原则。
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sealos特性与优势：
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* 支持离线安装，工具与资源包（二进制程序 配置文件 镜像 yaml文件等）分离,这样不同版本替换不同离线包即可
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* 证书延期
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* 使用简单
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* 支持自定义配置
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* 内核负载，极其稳定，因为简单所以排查问题也极其简单
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> 为什么不使用ansilbe
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1.0版本确实是用ansible实现，但是用户还是需要先装ansible，装ansible有需要装python和一些依赖等，为了不让用户那么麻烦把ansible放到了容器里供用户使用。如果不想配置免密钥使用用户名密码时又需要ssh-pass等，总之不能让我满意，不是我想的极简。
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所以我想就来一个二进制文件工具，没有任何依赖，文件分发与远程命令都通过调用sdk实现所以不依赖其它任何东西，总算让我这个有洁癖的人满意了。
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> 为什么不用keepalived haproxy
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haproxy用static pod跑没有太大问题还算好管理，keepalived现在大部分开源ansible脚本都用yum 或者apt等装，这样非常的不可控，有如下劣势：
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* 源不一致可能导致版本不一致，版本不一直连配置文件都不一样，我曾经检测脚本不生效一直找不到原因，后来才知道是版本原因
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* 系统原因安装不上，依赖库问题某些环境就直接装不上了
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* 看了网上很多安装脚本，很多检测脚本与权重调节方式都不对，直接去检测haproxy进程在不在，其实是应该去检测apiserver是不是healthz的,api挂了即使haproxy在集群也会不正常了，就是伪高可用了。
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* 管理不方便，通过prometheus对集群进行监控，是能直接监控到static pod的但是用systemd跑又需要单独设置监控，且重启啥的还需要单独拉起。不如kubelet统一管理来的干净简洁。
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* 我们还出现过keepalived把CPU占满的情况。
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所以为了解决这个问题，我把keepalived跑在了容器中(社区提供的镜像基本是不可用的) 改造中间也是发生过很多问题，最终好在解决了。
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总而言之，累觉不爱，所以在想能不能甩开haproxy和keepalived做出更简单更可靠的方案出来，还真找到了。。。
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> 本地负载为什么不使用envoy或者nginx
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我们通过本地负载解决高可用问题
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解释一下本地负载，就是在每个node节点上都启动一个负载均衡，上游就是三个master，负载方式有很多 ipvs envoy nginx等，我们最终使用内核ipvs
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如果使用envoy等需要在每个节点上都跑一个进程，消耗更多资源，这是我不希望的。ipvs实际也多跑了一个进程lvscare，但是lvscare只是负责管理ipvs规则，和kube-proxy类似，真正的流量还是从很稳定的内核走的，不需要再把包走到用户态中去处理。
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实现上有个问题会让使用envoy等变得非常尴尬，就是join时如果负载均衡没有建立那是会卡住的，kubelet就不会起，所以为此你需要先把envory起起来，意味着你又不能用static pod去管理它，同上面keepalived宿主机部署一样的问题，用static pod就会相互依赖，逻辑死锁，鸡说要先有蛋，蛋说要先有鸡，最后谁都没有。
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使用ipvs就不一样，我可以在join之前先把ipvs规则建立好，再去join就可以join进去了，然后对规则进行守护即可。一旦apiserver不可访问了，会自动清理掉所有node上对应的ipvs规则， master恢复正常时添加回来。
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> 为什么要定制kubeadm
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首先是由于kubeadm把证书时间写死了，所以需要定制把它改成99年，虽然大部分人可以自己去签个新证书，但是我们还是不想再依赖个别的工具，就直接改源码了。
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其次就是做本地负载时修改kubeadm代码是最方便的，因为在join时我们需要做两个事，第一join之前先创建好ipvs规则，第二创建static pod，如果这块不去定制kubeadm就把报静态pod目录已存在的错误，忽略这个错误很不优雅。 而且kubeadm中已经提供了一些很好用的sdk供我们去实现这个功能。
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且这样做之后最核心的功能都集成到kubeadm中了，sealos就单单变成分发和执行上层命令的轻量级工具了，增加节点时我们也就可以直接用kubeadm了
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## 使用教程
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### 安装依赖
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* 安装并启动docker
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* 下载[kubernetes 离线安装包](https://github.com/sealstore/cloud-kernel/releases/).
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* 下载[最新版本sealos](https://github.com/fanux/sealos/releases).
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* 支持kuberentes 1.14.0+
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* 务必同步服务器时间
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### 安装教程
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多master HA:
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```
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sealos init --master 192.168.0.2 \
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--master 192.168.0.3 \
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--master 192.168.0.4 \
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--node 192.168.0.5 \
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--user root \
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--passwd your-server-password \
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--version v1.14.1 \
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--pkg-url /root/kube1.14.1.tar.gz
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```
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或者单master多node:
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```
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sealos init --master 192.168.0.2 \
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--node 192.168.0.5 \
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--user root \
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--passwd your-server-password \
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--version v1.14.1 \
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--pkg-url /root/kube1.14.1.tar.gz
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```
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使用免密钥或者密钥对：
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```
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sealos init --master 172.16.198.83 \
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--node 172.16.198.84 \
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--pkg-url https://YOUR_HTTP_SERVER/kube1.15.0.tar.gz \
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--pk /root/kubernetes.pem \
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--version v1.15.0
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```
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```
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--master master服务器地址列表
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--node node服务器地址列表
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--user 服务器ssh用户名
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--passwd 服务器ssh用户密码
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--pkg-url 离线包位置，可以放在本地目录，也可以放在一个http服务器上，sealos会wget到安装目标机
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--version kubernetes版本
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--pk ssh私钥地址，配置免密钥默认就是/root/.ssh/id_rsa
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```
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Other flags:
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```
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--kubeadm-config string kubeadm-config.yaml kubeadm配置文件，可自定义kubeadm配置文件
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--vip string virtual ip (default "10.103.97.2") 本地负载时虚拟ip，不推荐修改，集群外不可访问
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```
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检查安装是否正常:
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```
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[root@iZj6cdqfqw4o4o9tc0q44rZ ~]# kubectl get node
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NAME STATUS ROLES AGE VERSION
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izj6cdqfqw4o4o9tc0q44rz Ready master 2m25s v1.14.1
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izj6cdqfqw4o4o9tc0q44sz Ready master 119s v1.14.1
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izj6cdqfqw4o4o9tc0q44tz Ready master 63s v1.14.1
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izj6cdqfqw4o4o9tc0q44uz Ready <none> 38s v1.14.1
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[root@iZj6cdqfqw4o4o9tc0q44rZ ~]# kubectl get pod --all-namespaces
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NAMESPACE NAME READY STATUS RESTARTS AGE
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kube-system calico-kube-controllers-5cbcccc885-9n2p8 1/1 Running 0 3m1s
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kube-system calico-node-656zn 1/1 Running 0 93s
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kube-system calico-node-bv5hn 1/1 Running 0 2m54s
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kube-system calico-node-f2vmd 1/1 Running 0 3m1s
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kube-system calico-node-tbd5l 1/1 Running 0 118s
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kube-system coredns-fb8b8dccf-8bnkv 1/1 Running 0 3m1s
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kube-system coredns-fb8b8dccf-spq7r 1/1 Running 0 3m1s
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kube-system etcd-izj6cdqfqw4o4o9tc0q44rz 1/1 Running 0 2m25s
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kube-system etcd-izj6cdqfqw4o4o9tc0q44sz 1/1 Running 0 2m53s
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kube-system etcd-izj6cdqfqw4o4o9tc0q44tz 1/1 Running 0 118s
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kube-system kube-apiserver-izj6cdqfqw4o4o9tc0q44rz 1/1 Running 0 2m15s
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kube-system kube-apiserver-izj6cdqfqw4o4o9tc0q44sz 1/1 Running 0 2m54s
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kube-system kube-apiserver-izj6cdqfqw4o4o9tc0q44tz 1/1 Running 1 47s
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kube-system kube-controller-manager-izj6cdqfqw4o4o9tc0q44rz 1/1 Running 1 2m43s
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kube-system kube-controller-manager-izj6cdqfqw4o4o9tc0q44sz 1/1 Running 0 2m54s
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kube-system kube-controller-manager-izj6cdqfqw4o4o9tc0q44tz 1/1 Running 0 63s
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kube-system kube-proxy-b9b9z 1/1 Running 0 2m54s
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kube-system kube-proxy-nf66n 1/1 Running 0 3m1s
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kube-system kube-proxy-q2bqp 1/1 Running 0 118s
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kube-system kube-proxy-s5g2k 1/1 Running 0 93s
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kube-system kube-scheduler-izj6cdqfqw4o4o9tc0q44rz 1/1 Running 1 2m43s
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kube-system kube-scheduler-izj6cdqfqw4o4o9tc0q44sz 1/1 Running 0 2m54s
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kube-system kube-scheduler-izj6cdqfqw4o4o9tc0q44tz 1/1 Running 0 61s
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kube-system kube-sealyun-lvscare-izj6cdqfqw4o4o9tc0q44uz 1/1 Running 0 86s
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### 安装APP(addons)
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我们把诸如dashboard,prometheus,ingress等等都称之为APP
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所有APP都可使用类似 `sealos install --pkg-url dashboard.tar`的方式安装
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为什么不直接kubectl apply? 因为我们把镜像与配置文件和一些脚本都放入tar包中来保障一致性，并可以在没有镜像仓库的情况下帮用户导入镜像
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还有就是很多情况下不可避免的要在执行完yaml之后执行一些命令，如安装完dashboard获取token这些
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APP名|安装示例
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[kuboard](https://github.com/sealstore/dashboard/tree/kuboard) | sealos install --pkg-url https://github.com/sealstore/dashboard/releases/download/v1.0-1/kuboard.tar
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[dashboard](https://github.com/sealstore/dashboard/tree/dashboard) | sealos install --pkg-url https://github.com/sealstore/dashboard/releases/download/v2.0.0-bata5/dashboard.tar
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[prometheus](https://github.com/sealstore/prometheus) | sealos install --pkg-url https://github.com/sealstore/prometheus/releases/download/v0.31.1/prometheus.tar
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[ingress](https://github.com/sealstore/ingress) | sealos install --pkg-url https://github.com/sealstore/ingress/releases/download/v0.15.2/contour.tar
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[设计原理](https://github.com/fanux/sealos/blob/master/docs/v3.0.md)
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### 清理
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```
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sealos clean \
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--master 192.168.0.2 \
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--master 192.168.0.3 \
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--master 192.168.0.4 \
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--node 192.168.0.5 \
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--user root \
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--passwd your-server-password
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```
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### [视频教程](http://mp.weixin.qq.com/mp/video?__biz=Mzg2NzAzODE5Ng==&mid=100000268&sn=e932ef75dfc38414c21b6b365df07c8e&vid=wxv_1003349861900664832&idx=1&vidsn=e934d4cf8bacd1f569514b69c1344cf6&fromid=1&scene=18&xtrack=1#wechat_redirect)
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### 增加节点
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获取 join command, 在master上执行:
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```
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kubeadm token create --print-join-command
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```
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可以使用super kubeadm, 但是join时需要增加一个`--master` 参数:
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```
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cd kube/shell && init.sh
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echo "10.103.97.2 apiserver.cluster.local" >> /etc/hosts # using vip
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kubeadm join 10.103.97.2:6443 --token 9vr73a.a8uxyaju799qwdjv \
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--master 10.103.97.100:6443 \
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--master 10.103.97.101:6443 \
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--master 10.103.97.102:6443 \
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--discovery-token-ca-cert-hash sha256:7c2e69131a36ae2a042a339b33381c6d0d43887e2de83720eff5359e26aec866
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```
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也可以用sealos join命令：
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```
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sealos join
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--master 192.168.0.2 \
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--master 192.168.0.3 \
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--master 192.168.0.4 \
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--vip 10.103.97.2 \
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--node 192.168.0.5 \
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--user root \
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--passwd your-server-password \
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--pkg-url /root/kube1.15.0.tar.gz
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```
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### 使用自定义kubeadm配置文件
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比如我们需要在证书里加入 `sealyun.com`:
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先获取配置文件模板：
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```
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sealos config -t kubeadm >> kubeadm-config.yaml.tmpl
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```
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修改`kubeadm-config.yaml.tmpl`,文件即可， 编辑增加 `sealyun.com`, 注意其它部分不用动，sealos会自动填充模板里面的内容:
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```
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apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta1
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kind: ClusterConfiguration
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kubernetesVersion: {{.Version}}
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controlPlaneEndpoint: "apiserver.cluster.local:6443"
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networking:
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podSubnet: 100.64.0.0/10
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apiServer:
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certSANs:
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- sealyun.com # this is what I added
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- 127.0.0.1
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- apiserver.cluster.local
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{{range .Masters -}}
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- {{.}}
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{{end -}}
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- {{.VIP}}
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apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
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kind: KubeProxyConfiguration
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mode: "ipvs"
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ipvs:
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excludeCIDRs:
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- "{{.VIP}}/32"
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```
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使用 --kubeadm-config 指定配置文件模板即可:
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```
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sealos init --kubeadm-config kubeadm-config.yaml.tmpl \
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--master 192.168.0.2 \
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--master 192.168.0.3 \
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--master 192.168.0.4 \
|
||
--node 192.168.0.5 \
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--user root \
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--passwd your-server-password \
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--version v1.14.1 \
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--pkg-url /root/kube1.14.1.tar.gz
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```
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### 版本升级
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本教程以1.14版本升级到1.15为例，其它版本原理大差不差，懂了这个其它的参考[官方教程](https://kubernetes.io/docs/tasks/administer-cluster/kubeadm/kubeadm-upgrade-1-14/)即可
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#### 升级过程
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1. 升级kubeadm,所有节点导入镜像
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2. 升级控制节点
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3. 升级master(控制节点)上的kubelet
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4. 升级其它master(控制节点)
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5. 升级node
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6. 验证集群状态
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#### 升级kubeadm
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把离线包拷贝到所有节点执行 `cd kube/shell && sh init.sh`
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这里会把kubeadm kubectl kubelet bin文件都更新掉，而且会导入高版本镜像
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#### 升级控制节点
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```
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kubeadm upgrade plan
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kubeadm upgrade apply v1.15.0
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```
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重启kubelet:
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```
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systemctl restart kubelet
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```
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其实kubelet升级简单粗暴，我们只需要把新版本的kubelet拷贝到/usr/bin下面，重启kubelet service即可，如果程序正在使用不让覆盖那么就停一下kubelet再进行拷贝，kubelet bin文件在 `conf/bin` 目录下
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#### 升级其它控制节点
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```
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kubeadm upgrade apply
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```
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#### 升级node
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驱逐节点（要不要驱逐看情况, 喜欢粗暴的直接来也没啥）
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```
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kubectl drain $NODE --ignore-daemonsets
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```
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更新kubelet配置：
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```
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kubeadm upgrade node config --kubelet-version v1.15.0
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```
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然后升级kubelet 一样是替换二进制再重启 kubelet service
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```
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||
systemctl restart kubelet
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```
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召回失去的爱情：
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```
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kubectl uncordon $NODE
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```
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#### 验证
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```
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kubectl get nodes
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```
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如果版本信息对的话基本就ok了
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#### kubeadm upgrade apply 干了啥
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1. 检查集群是否可升级
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2. 执行版本升级策略 哪些版本之间可以升级
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3. 确认镜像可在
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4. 执行控制组件升级，如果失败就回滚，其实就是apiserver controller manager scheduler 等这些容器
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5. 执行kube-dns 和kube-proxy的升级
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6. 创建新的证书文件,备份老的如果其超过180天
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### 源码编译
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因为使用了netlink库，所以推荐在容器内进行编译
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```
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docker run --rm -v $GOPATH/src/github.com/fanux/sealos:/go/src/github.com/fanux/sealos -w /go/src/github.com/fanux/sealos -it golang:1.12.7 go build
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```
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如果使用go mod 指定通过vendor 编译：
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```
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go build -mod vendor
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```
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## 原理
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### 执行流程
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* 通过sftp或者wget把离线安装包拷贝到目标机器上（masters和nodes）
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* 在master0上执行kubeadm init
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* 在其它master上执行kubeadm join 并设置控制面，这个过程会在其它master上起etcd并与master0的etcd组成集群，并启动控制组建（apiserver controller等）
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* join node节点，会在node上配置ipvs规则，配置/etc/hosts等
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有个细节是所有对apiserver进行访问都是通过域名，因为master上连接自己就行，node需要通过虚拟ip链接多个master，这个每个节点的kubelet与kube-proxy访问apiserver的地址是不一样的，而kubeadm又只能在配置文件中指定一个地址，所以使用一个域名但是每个节点解析不同。
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使用域名的好处还有就是IP地址发生变化时仅需要修改解析即可。
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### 本地内核负载
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通过这样的方式实现每个node上通过本地内核负载均衡访问masters：
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```
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+----------+ +---------------+ virturl server: 127.0.0.1:6443
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| mater0 |<----------------------| ipvs nodes | real servers:
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+----------+ |+---------------+ 10.103.97.200:6443
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||
| 10.103.97.201:6443
|
||
+----------+ | 10.103.97.202:6443
|
||
| mater1 |<---------------------+
|
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+----------+ |
|
||
|
|
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+----------+ |
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| mater2 |<---------------------+
|
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+----------+
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```
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在node上起了一个lvscare的static pod去守护这个 ipvs, 一旦apiserver不可访问了，会自动清理掉所有node上对应的ipvs规则， master恢复正常时添加回来。
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所以在你的node上加了三个东西，可以直观的看到：
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```
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cat /etc/kubernetes/manifests # 这下面增加了lvscare的static pod
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ipvsadm -Ln # 可以看到创建的ipvs规则
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cat /etc/hosts # 增加了虚拟IP的地址解析
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```
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### 定制kubeadm
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对kubeadm改动非常少，主要是证书时间延长和join命令的扩展,主要讲讲join命令的改造：
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首先join命令增加--master参数用于指定master地址列表
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```
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||
flagSet.StringSliceVar(
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||
&locallb.LVScare.Masters, "master", []string{},
|
||
"A list of ha masters, --master 192.168.0.2:6443 --master 192.168.0.2:6443 --master 192.168.0.2:6443",
|
||
)
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```
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这样就可以拿到master地址列表去做ipvs了
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如果不是控制节点切不是单master，那么就创建一条ipvs规则,控制节点上不需要创建，连自己的apiserver即可：
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```
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if data.cfg.ControlPlane == nil {
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fmt.Println("This is not a control plan")
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if len(locallb.LVScare.Masters) != 0 {
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locallb.CreateLocalLB(args[0])
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}
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}
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```
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然后再去创建lvscare static pod去守护ipvs:
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```
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if len(locallb.LVScare.Masters) != 0 {
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locallb.LVScareStaticPodToDisk("/etc/kubernetes/manifests")
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}
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```
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所以哪怕你不使用sealos，也可以直接用定制过的kubeadm去装集群，只是麻烦一些：
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##### kubeadm配置文件
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```
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apiVersion: kubeadm.k8s.io/v1beta1
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kind: ClusterConfiguration
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kubernetesVersion: v1.14.0
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controlPlaneEndpoint: "apiserver.cluster.local:6443" # apiserver DNS name
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apiServer:
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certSANs:
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- 127.0.0.1
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- apiserver.cluster.local
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- 172.20.241.205
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||
- 172.20.241.206
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- 172.20.241.207
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- 172.20.241.208
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- 10.103.97.1 # virturl ip
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---
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apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
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kind: KubeProxyConfiguration
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mode: "ipvs"
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ipvs:
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excludeCIDRs:
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- "10.103.97.1/32" # 注意不加这个kube-proxy会清理你的规则
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```
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##### master0 10.103.97.100 上
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```
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echo "10.103.97.100 apiserver.cluster.local" >> /etc/hosts # 解析的是master0的地址
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kubeadm init --config=kubeadm-config.yaml --experimental-upload-certs
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mkdir ~/.kube && cp /etc/kubernetes/admin.conf ~/.kube/config
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kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/v3.6/getting-started/kubernetes/installation/hosted/kubernetes-datastore/calico-networking/1.7/calico.yaml
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```
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##### master1 10.103.97.101 上
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```
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echo "10.103.97.100 apiserver.cluster.local" >> /etc/hosts #解析的是master0的地址,为了能正常join进去
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kubeadm join 10.103.97.100:6443 --token 9vr73a.a8uxyaju799qwdjv \
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--discovery-token-ca-cert-hash sha256:7c2e69131a36ae2a042a339b33381c6d0d43887e2de83720eff5359e26aec866 \
|
||
--experimental-control-plane \
|
||
--certificate-key f8902e114ef118304e561c3ecd4d0b543adc226b7a07f675f56564185ffe0c07
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||
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sed "s/10.103.97.100/10.103.97.101/g" -i /etc/hosts # 解析再换成自己的地址，否则就都依赖master0的伪高可用了
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```
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##### master2 10.103.97.102 上，同master1
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```
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echo "10.103.97.100 apiserver.cluster.local" >> /etc/hosts
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kubeadm join 10.103.97.100:6443 --token 9vr73a.a8uxyaju799qwdjv \
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||
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:7c2e69131a36ae2a042a339b33381c6d0d43887e2de83720eff5359e26aec866 \
|
||
--experimental-control-plane \
|
||
--certificate-key f8902e114ef118304e561c3ecd4d0b543adc226b7a07f675f56564185ffe0c07
|
||
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||
sed "s/10.103.97.100/10.103.97.101/g" -i /etc/hosts
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```
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##### nodes 上
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join时加上--master指定master地址列表
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```
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echo "10.103.97.1 apiserver.cluster.local" >> /etc/hosts # 需要解析成虚拟ip
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kubeadm join 10.103.97.1:6443 --token 9vr73a.a8uxyaju799qwdjv \
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--master 10.103.97.100:6443 \
|
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--master 10.103.97.101:6443 \
|
||
--master 10.103.97.102:6443 \
|
||
--discovery-token-ca-cert-hash sha256:7c2e69131a36ae2a042a339b33381c6d0d43887e2de83720eff5359e26aec866
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```
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### 离线包结构分析
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```
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.
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├── bin # 指定版本的bin文件，只需要这三个，其它组件跑容器里
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│ ├── kubeadm
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│ ├── kubectl
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│ └── kubelet
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├── conf
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│ ├── 10-kubeadm.conf # 这个文件新版本没用到，我在shell里直接生成，这样可以检测cgroup driver
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||
│ ├── dashboard
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│ │ ├── dashboard-admin.yaml
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||
│ │ └── kubernetes-dashboard.yaml
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||
│ ├── heapster
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||
│ │ ├── grafana.yaml
|
||
│ │ ├── heapster.yaml
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||
│ │ ├── influxdb.yaml
|
||
│ │ └── rbac
|
||
│ │ └── heapster-rbac.yaml
|
||
│ ├── kubeadm.yaml # kubeadm的配置文件
|
||
│ ├── kubelet.service # kubelet systemd配置文件
|
||
│ ├── net
|
||
│ │ └── calico.yaml
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||
│ └── promethus
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||
├── images # 所有镜像包
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||
│ └── images.tar
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||
└── shell
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||
├── init.sh # 初始化脚本
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└── master.sh # 运行master脚本
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```
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init.sh脚本中拷贝bin文件到$PATH下面，配置systemd，关闭swap防火墙等，然后导入集群所需要的镜像。
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master.sh主要执行了kubeadm init
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conf下面有有我需要的如kubeadm的配置文件，calico yaml文件等等
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sealos会调用二者。 所以大部分兼容不同版本都可以微调脚本做到。
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