## 14.1 使用 kubeadm 部署 Kubernetes

`kubeadm` 提供了 `kubeadm init` 以及 `kubeadm join` 这两个命令，作为快速创建 `Kubernetes` 集群的常用工具。

> **版本说明**：Kubernetes 版本更新较快 (约每 4 个月一个新版本)，本文档基于 Kubernetes 1.36 编写。更完整的安装和兼容性说明请以 [Kubernetes 官方 kubeadm 文档](https://kubernetes.io/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/install-kubeadm/) 和 [containerd 官方文档](https://containerd.io/docs/) 为准。

### 14.1.1 安装 containerd

参考[安装 Docker](../03_install/README.md) 一节添加 apt/yum 源，之后执行如下命令。

```bash
# debian 系

$ sudo apt install containerd.io

# rhel 系

$ sudo yum install containerd.io
```

### 14.1.2 配置 containerd

先生成默认配置文件，然后只调整与 kubeadm 相关的关键项：

```bash
$ sudo mkdir -p /etc/containerd
$ containerd config default | sudo tee /etc/containerd/config.toml > /dev/null
```

打开 `/etc/containerd/config.toml`，确认 `runc` 选项使用 `systemd` cgroup 驱动：

```toml
# containerd 2.x（当前默认版本）
[plugins."io.containerd.cri.v1.runtime".containerd.runtimes.runc.options]
  SystemdCgroup = true

# containerd 1.x（旧版本）使用以下路径，2.x 亦兼容
# [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.runtimes.runc.options]
#   SystemdCgroup = true
```

> **提示**：`containerd config default` 生成的默认配置会自动使用当前版本的正确路径。如果你使用的是 containerd 2.x，配置中的插件路径将以 `io.containerd.cri.v1.runtime` 开头；如果仍在使用 1.x，则为 `io.containerd.grpc.v1.cri`。

默认配置里的其它内容通常可以保持不变。修改完成后重启 containerd：

```bash
$ sudo systemctl restart containerd
```

### 14.1.3 安装 **kubelet**、**kubeadm**、**kubectl**、**cri-tools**、**kubernetes-cni**

需要在每台机器上安装以下的软件包：

#### Ubuntu/Debian

```bash
$ K8S_MINOR="v1.36"

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install -y ca-certificates curl gpg

$ sudo install -m 0755 -d /etc/apt/keyrings
$ curl -fsSL "https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/${K8S_MINOR}/deb/Release.key" | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg
$ sudo chmod a+r /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg

$ echo "deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg] https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/${K8S_MINOR}/deb/ /" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list > /dev/null

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl cri-tools kubernetes-cni

$ sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl
```

#### CentOS/Fedora

```bash
$ K8S_MINOR="v1.36"

$ cat <<EOF | sudo tee /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/${K8S_MINOR}/rpm/
enabled=1
gpgcheck=1
repo_gpgcheck=1
gpgkey=https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/${K8S_MINOR}/rpm/repodata/repomd.xml.key
EOF

$ sudo yum install -y kubelet kubeadm kubectl cri-tools kubernetes-cni
```

### 14.1.4 修改内核的运行参数

#### 加载内核模块

```bash
$ cat <<EOF | sudo tee /etc/modules-load.d/k8s.conf
overlay
br_netfilter
EOF

$ sudo modprobe overlay
$ sudo modprobe br_netfilter
```

#### cgroup v2 要求：必须

Kubernetes v1.36 要求节点使用 cgroup v2（不再支持 cgroup v1）。kubelet 在 cgroup v1 节点上会拒绝启动。验证节点是否支持 cgroup v2：

```bash
$ mount | grep cgroup2
```

如果输出包含 `cgroup2`，则系统已支持 cgroup v2。对于仍在使用 cgroup v1 的系统（如较旧的 RHEL 8），需要升级内核或更新系统配置。

#### 禁用 swap：必须

kubelet 默认要求禁用 swap，否则可能导致初始化失败或节点无法加入集群。

```bash
$ sudo swapoff -a

# 如需永久禁用，可在 /etc/fstab 中注释 swap 对应行
```
```bash
$ cat <<EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/99-kubernetes-cri.conf
net.bridge.bridge-nf-call-iptables  = 1
net.ipv4.ip_forward                 = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
EOF

# 应用配置

$ sysctl --system
```

### 14.1.5 配置 kubelet

为了让 kubelet 正确运行，我们需要对其进行一些必要的配置。

#### 修改 `kubelet.service`

`/etc/systemd/system/kubelet.service.d/10-proxy-ipvs.conf` 写入以下内容

```bash
# 启用 ipvs 相关内核模块

[Service]
ExecStartPre=-/sbin/modprobe ip_vs
ExecStartPre=-/sbin/modprobe ip_vs_rr
ExecStartPre=-/sbin/modprobe ip_vs_wrr
ExecStartPre=-/sbin/modprobe ip_vs_sh
```
执行以下命令应用配置。

```bash
$ sudo systemctl daemon-reload
```

### 14.1.6 部署

安装配置完成后，我们将分别在 Master 节点和 Worker 节点上进行部署操作。

#### master

```bash
$ sudo systemctl enable containerd

$ sudo systemctl start containerd

$ sudo kubeadm init \
      --image-repository registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers \
      --pod-network-cidr 10.244.0.0/16 \
      --cri-socket unix:///run/containerd/containerd.sock \
      --v 5 \
      --ignore-preflight-errors=all
```

* `--pod-network-cidr 10.244.0.0/16` 参数与后续 CNI 插件有关，这里以 `flannel` 为例，若后续部署其他类型的网络插件请更改此参数。

> 执行可能出现错误，例如缺少依赖包，根据提示安装即可。

执行成功会输出

```bash
...
[addons] Applied essential addon: CoreDNS
I1116 12:35:13.270407   86677 request.go:538] Throttling request took 181.409184ms, request: POST:https://192.168.199.100:6443/api/v1/namespaces/kube-system/serviceaccounts
I1116 12:35:13.470292   86677 request.go:538] Throttling request took 186.088112ms, request: POST:https://192.168.199.100:6443/api/v1/namespaces/kube-system/configmaps
[addons] Applied essential addon: kube-proxy

Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!

To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:

  mkdir -p $HOME/.kube
  sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
  sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

You should now deploy a pod network to the cluster.
Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:
  https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/

Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:

kubeadm join 192.168.199.100:6443 --token cz81zt.orsy9gm9v649e5lf \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:5edb316fd0d8ea2792cba15cdf1c899a366f147aa03cba52d4e5c5884ad836fe
```

#### node 工作节点

在 **另一主机** 重复 **部署** 小节以前的步骤，安装配置好 kubelet。根据提示，加入到集群。

```bash
$ systemctl enable containerd

$ systemctl start containerd

$ kubeadm join 192.168.199.100:6443 \
    --token cz81zt.orsy9gm9v649e5lf \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:5edb316fd0d8ea2792cba15cdf1c899a366f147aa03cba52d4e5c5884ad836fe \
    --cri-socket unix:///run/containerd/containerd.sock
```

### 14.1.7 查看服务

所有服务启动后，通过 `crictl` 查看本地实际运行的容器。这些服务大概分为三类：主节点服务、工作节点服务和其它服务。

```bash
CONTAINER_RUNTIME_ENDPOINT=unix:///run/containerd/containerd.sock crictl ps -a
```

#### 主节点服务

* `apiserver` 是整个系统的对外接口，提供 RESTful 方式供客户端和其它组件调用；

* `scheduler` 负责对资源进行调度，分配某个 pod 到某个节点上；

* `controller-manager` 负责管理控制器，包括 endpoint-controller (刷新服务和 pod 的关联信息) 和 replication-controller (维护某个 pod 的复制为配置的数值)。

#### 工作节点服务

* `proxy` 为 pod 上的服务提供访问的代理。

#### 其它服务

* Etcd 是所有状态的存储数据库；

### 14.1.8 使用

将 `/etc/kubernetes/admin.conf` 复制到 `~/.kube/config`

执行 `$ kubectl get all -A` 查看启动的服务。

由于未部署 CNI 插件，CoreDNS 未正常启动。如何使用 Kubernetes，请参考后续章节。

### 14.1.9 部署 CNI

这里以 `flannel` 为例进行介绍。

#### flannel

检查 podCIDR 设置

```bash
$ kubectl get node -o yaml | grep CIDR

# 输出

    podCIDR: 10.244.0.0/16
    podCIDRs:
```
```bash
# 注意：v0.28.2 为编写本文档时的最新版本，请根据需要替换为当前版本
# 参见 https://github.com/flannel-io/flannel/releases
$ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/flannel-io/flannel/v0.28.2/Documentation/kube-flannel.yml
```

### 14.1.10 master 节点默认不能运行 pod

如果用 `kubeadm` 部署一个单节点集群，默认情况下无法使用，请执行以下命令解除限制

```bash
$ kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/control-plane-

# 较旧版本使用 master taint

# $ kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/master-

# 恢复默认值

# $ kubectl taint nodes NODE_NAME node-role.kubernetes.io/control-plane=true:NoSchedule

...
```
