從0到1使用Kubernetes系列（二）——安裝工具介紹

本文是Kubernetes系列的第二篇，將介紹使用Kubeadm+Ansible搭建Kubernetes集羣所須要的工具及其做用。

主要內容包括：

• Kubeadm
  • Kubeadm是什麼
  • Kubeadm的目標
  • Kubeadm的子命令
  • Kubeadm的安裝
• CFSSL
  • CFSSL的安裝
• Ansible
  • Ansible是什麼
  • Ansible的基本架構
  • Ansible功能特性
  • Ansible的安裝
• 總結user-gold-cdn

Kubeadm

Kubeadm是什麼

Kubeadm是一個提供Kubeadm init 和 Kubeadm join命令，用於建立Kubernetes集羣的最佳實踐「快速路徑」工具。

Kubeadm能夠在多種設備上運行，能夠是Linux筆記本電腦，虛擬機，物理/雲服務器或Raspberry Pi。這使得Kubeadm很是適合與不一樣種類的配置系統（例如Terraform，Ansible等）集成。

開發者能夠在支持安裝deb或rpm軟件包的操做系統上很是輕鬆地安裝Kubeadm。SIG集羣生命週期SIG Cluster Lifecycle Kubeadm的SIG相關維護者提供了預編譯的這些軟件包，也能夠在其餘操做系統上使用。

Kubeadm的目標

Kubeadm的目標是在不安裝其餘功能插件的基礎上，創建一個經過Kubernetes一致性測試Kubernetes Conformance tests的最小可行集羣。它在設計上並不會安裝網絡解決方案，而是須要用戶自行安裝第三方符合CNI的網絡解決方案（如：flannel，calico，weave network等）。

Kubeadm的子任務

• kubeadm init 初始化Kubernetes主節點
• kubeadm join 初始化Kubernetes工做節點並將其加入羣集
• kubeadm upgrade 將Kubernetes集羣升級到更新版本
• kubeadm token 用於管理Kubeadm join所使用的令牌
• kubeadm reset 恢復由Kubeadm init或 Kubeadm join對此主機所作的任何更改
• kubeadm version 版本打印Kubeadm版本

Kubeadm的安裝

安裝Kubeadm須要手動安裝Kubelet和Kubectl，由於Kubeadm是不會安裝和管理這兩個組件的。

• Kubelet：在羣集中的全部計算機上運行的組件，並執行諸如啓動pod和容器之類的操做。
• Kubectl：操做羣集的命令行工具。

▌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
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▌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
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CFSSL

CFSSL是CloudFlare開源的一款PKI/TLS工具。它既是命令行工具，也是用於簽名、驗證和捆綁TLS證書的HTTP API 服務器。

CFSSL包括：

• 一組用於生成自定義 TLS PKI 的工具
• cfssl，即CFSSL的命令行工具
• multirootca 是可使用多個簽名密鑰的證書頒發服務器
• kbundle 用於構建證書池
• cfssljson 從cfssl和multirootca中獲取JSON輸出，並將證書，密鑰，CSR和bundle寫入磁盤

PKI藉助數字證書和公鑰加密技術提供可信任的網絡身份，一般，證書就是一個包含以下身份信息的文件：

• 證書全部組織的信息
• 公鑰
• 證書頒發組織的信息
• 證書頒發組織授予的權限，如：證書有效期、適用的主機名、用途等
• 使用證書頒發組織私鑰建立的數字簽名

CFSSL的安裝

因爲運行環境不一樣，故使用Go命令進行編譯安裝，在安裝以前請確保已安裝1.8版本以上的Go命令行以及配置了環境變量GOPATH。

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

Ansible是什麼

Ansible是個什麼東西呢？官方的title是「Ansible is Simple IT Automation」——簡單的自動化IT工具。這個工具的目標有這麼幾項：自動化部署APP；自動化管理配置項；自動化的持續交付；自動化的雲服務管理。

全部的這幾個目標本質上來講都是在一臺或者幾臺服務器上，執行一系列的命令而已。就像Fabric，以及基於Fabric開發的自動化應用部署的工具： Essay 。都是作了這麼個事——批量地在遠程服務器上執行命令 。

那麼Fabric和Ansible有什麼差異呢？簡單來講Fabric像是一個工具箱，提供了不少好用的工具，用來在Remote執行命令，而Ansible則是提供了一套簡單的流程，你只要按照它的流程來作，就能輕鬆完成任務。這就像是庫和框架的關係同樣。

固然，它們之間也有共同點——都是基於 Paramiko 開發的。這個Paramiko是什麼呢？它是一個純Python實現的ssh協議庫。所以Fabric和Ansible還有一個共同點就是不須要在遠程主機上安裝client/agents，由於它們是基於ssh來和遠程主機通信的。

Ansible基於Python開發，集合了衆多運維工具（puppet、cfengine、chef、func、fabric）的優勢，實現了批量系統配置、批量程序部署、批量運行命令等功能。Ansible是基於模塊工做的，自己沒有批量部署的能力。真正具備批量部署的是Ansible所運行的模塊，Ansible只是提供一種框架，主要包括：

1. 鏈接插件connection plugins：負責和被監控端實現通訊；
2. host inventory：指定操做的主機，是一個配置文件裏面定義監控的主機；
3. 各類模塊：核心模塊、command模塊、自定義模塊；
4. 藉助於插件完成記錄日誌郵件等功能；
5. Playbook：劇本執行多個任務時，非必需可讓節點一次性運行多個任務。

Ansible的基本架構

1. 核心引擎：即圖中所看到的Ansible。

2. 核心模塊（core module）：

   模塊庫（module library）分爲兩部分，一個是核心模塊，另一個就是自定義模塊（custom modules）。核心模塊中都是Ansible自帶的模塊，Ansible模塊資源分發到遠程節點使其執行特定任務或匹配一個特定的狀態。這些核心模塊都遵循 Batteries Included 哲學。其實這裏仍是頗有意思的，Batterires Included：Python has a large standard library, commonly cited as one of Python’s greatest strengths,providing tools suited to many tasks. 這就意味着Python有巨大的庫支持你完成你想完成的任務工做。

3. 自定義模塊（custom modules）：

   若是Ansible沒法知足你所需求的模塊，那麼你能使用 Ansible 添加自定義化的模塊。

4. 插件（plugin）：

   這裏的理解就是完成較小型的任務，輔助模塊來完成某個功能。

5. 劇本（playbook）：

   定義須要給遠程主機執行的一系列任務。好比安裝一個nginx服務，能夠把這拆分爲幾個任務放到一個playbook中。例如：第一步，須要下載nginx的安裝包。第二步，將事先寫好的nginx.conf的配置文件下發的目標服務器上。第三步，把服務啓動起來。第四步，檢查端口是否正常開啓。這些步驟能夠經過playbook來進行整合，而後經過inventory來下發到想要執行劇本的主機上。而且playbook也支持交互式執行playbook裏面的步驟，若是有哪個步驟執行返回了一個錯誤報告，能夠僅僅只單獨執行這個步驟。你能夠把playbook理解成爲一個組策略，控制管理這個OU下全部的主機行爲。

6. 鏈接插件（connectior plugins）：

   Ansible默認是基於SSH鏈接到目標機器上執行操做的。可是一樣的Ansible支持不一樣的鏈接方法，要是這樣的話就須要鏈接插件來完成鏈接了。

7. 主機清單（host inventory）：

   爲Ansible定義了管理主機的策略。通常小型環境下只須要在host文件中寫入主機的IP地址便可，可是到了中大型環境有可能須要使用靜態inventory或者動態主機清單來生成所須要執行的目標主機。

Ansible的功能特性

1. 應用代碼自動化部署

2. 系統管理配置自動化

3. 支持持續交付自動化

4. 支持雲計算，大數據平臺環境

5. 輕量級，無序在客戶端安裝agent，更新時只需在控制機上進行更行便可

6. 批量任務執行能夠寫成腳本，不用分發到遠程就能夠執行

7. 支持非root用戶管理操做，支持sudo

8. 使用python編寫，維護更簡單

Ansible的安裝

▌Ubuntu

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

▌CentOS

sudo yum install epel-release
sudo yum install ansible
複製代碼

總結

經過前面的介紹，能夠大體瞭解Kubeadm、CFSSL、Ansible這三個工具的做用，因爲安裝Kubernetes集羣時執行Kubeadm命令較爲固定和繁瑣，而且有些命令須要全部節點都執行，故將這些命令編寫爲Ansible playbooks，使用Ansible進行執行，從而提升部署效率和下降出錯的機率。

該系列第一篇爲：《從0到1使用Kubernetes系列——Kubernetes入門》，下一篇將介紹如何使用Ansible快速安裝Kubernetes集羣，歡迎各位持續關注。

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