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Kubernetes学习之搭建集群

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原创 字数统计: 4.5k字   |   预计阅读时长≈ 18分钟

搭建 K8S 集群

搭建 k8s 环境平台规划

单 master 集群

单个 master 节点，然后管理多个 node 节点

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多 master 集群

多个 master 节点，管理多个 node 节点，同时中间多了一个负载均衡的过程

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服务器硬件配置要求

测试环境

master：2 核 4G 20G

node： 4 核 8G 40G

生产环境

master：8 核 16G 100G

node： 16 核 64G 200G

目前生产部署 Kubernetes 集群主要有两种方式

kubeadm

kubeadm 是一个 K8S 部署工具，提供 kubeadm init 和 kubeadm join，用于快速部署 Kubernetes 集群

官网地址：点我传送

二进制包

从 github 下载发行版的二进制包，手动部署每个组件，组成 Kubernetes 集群。

Kubeadm 降低部署门槛，但屏蔽了很多细节，遇到问题很难排查。如果想更容易可控，推荐使用二进制包部署 Kubernetes 集群，虽然手动部署麻烦点，期间可以学习很多工作原理，也利于后期维护。

Kubeadm 部署集群

kubeadm 是官方社区推出的一个用于快速部署 kubernetes 集群的工具，这个工具能通过两条指令完成一个 kubernetes 集群的部署：

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# 创建一个 Master 节点
kubeadm init

# 将一个 Node 节点加入到当前集群中
kubeadm join <Master节点的IP和端口 >

步骤

使用 kubeadm 方式搭建 K8s 集群主要分为以下几步

  • 准备三台虚拟机，同时安装操作系统 CentOS 7.x
  • 对三个安装之后的操作系统进行初始化操作
  • 在三个节点安装 docker kubelet kubeadm kubectl
  • 在 master 节点执行 kubeadm init 命令初始化
  • 在 node 节点上执行 kubeadm join 命令，把 node 节点添加到当前集群
  • 配置 CNI 网络插件，用于节点之间的连通【失败了可以多试几次】
  • 通过拉取一个 nginx 进行测试，能否进行外网测试

安装要求

在开始之前，部署 Kubernetes 集群机器需要满足以下几个条件：

  • 一台或多台机器，操作系统 CentOS7.x-86_x64
  • 硬件配置：2GB 或更多 RAM，2 个 CPU 或更多 CPU，硬盘 30GB 或更多【注意 master 需要两核】
  • 可以访问外网，需要拉取镜像，如果服务器不能上网，需要提前下载镜像并导入节点
  • 禁止 swap 分区

准备环境

根据自己实际的开发环境来

角色 IP
master 192.168.177.130
node1 192.168.177.131
node2 192.168.177.132

然后开始在每台机器上执行下面的命令

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# 关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

# 关闭selinux
# 永久关闭
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
# 临时关闭
setenforce 0

# 关闭swap
# 临时关闭
swapoff -a
# 永久关闭
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab

# 根据规划设置主机名【master节点上操作】
hostnamectl set-hostname k8smaster
# 根据规划设置主机名【node1节点操作】
hostnamectl set-hostname k8snode1
# 根据规划设置主机名【node2节点操作】
hostnamectl set-hostname k8snode2
# 查看主机名
hostname

# 在master添加hosts，设置成你自己的ip地址
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.177.130 k8smaster
192.168.177.131 k8snode1
192.168.177.132 k8snode2
EOF


# 将桥接的IPv4流量传递到iptables的链，三台机器都要设置
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
# 生效
sysctl --system

# 时间同步，三台机器都要设置
yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com

所有节点安装 Docker/kubeadm/kubelet

所有节点安装 Docker/kubeadm/kubelet ，Kubernetes 默认 CRI（容器运行时）为 Docker，因此先安装 Docker

安装 Docker

这个地方可以根据我的那篇docker博客文章配置

首先配置一下 Docker 的阿里 yum 源

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# 可以使用 docker info 查看，yum源是否是阿里云的，不是的话，执行以下命令
cat >/etc/yum.repos.d/docker.repo<<EOF
[docker-ce-edge]
name=Docker CE Edge - \$basearch
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/7/\$basearch/edge
enabled=1
gpgcheck=1
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/gpg
EOF

然后 yum 方式安装 docker

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# yum安装
yum -y install docker-ce

# 查看docker版本
docker --version

# 启动docker
systemctl enable docker
systemctl start docker

配置 docker 的镜像源，可以到阿里云容器镜像那里获取

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cat >> /etc/docker/daemon.json << EOF
{
  "registry-mirrors": ["https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF

然后重启 docker

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systemctl restart docker

添加 kubernetes 软件源

然后我们还需要配置一下 yum 的 k8s 软件源

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cat > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo << EOF
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF

安装 kubeadm，kubelet 和 kubectl

由于版本更新频繁，这里指定版本号部署：

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# 安装kubelet、kubeadm、kubectl，同时指定版本
yum install -y kubelet-1.18.0 kubeadm-1.18.0 kubectl-1.18.0
# 设置开机启动
systemctl enable kubelet

部署 Kubernetes Master【master 节点】

在 192.168.177.130 执行，也就是 master 节点

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kubeadm init \
--apiserver-advertise-address=192.168.177.130 \
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers \
--kubernetes-version v1.18.0 \
--service-cidr=10.96.0.0/12  \
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16

由于默认拉取镜像地址 k8s.gcr.io 国内无法访问，这里指定阿里云镜像仓库地址，【执行上述命令会比较慢，因为后台其实已经在拉取镜像了】，我们 另开窗口 docker images 命令即可查看已经拉取的镜像

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当我们出现下面的情况时，表示 kubernetes 的镜像已经安装成功

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使用 kubectl 工具 【master 节点操作】

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

执行完成后，我们使用下面命令，查看我们正在运行的节点

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kubectl get nodes

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能够看到，目前有一个 master 节点已经运行了，但是还处于未准备状态

下面我们还需要在 Node 节点执行其它的命令，将 node1 和 node2 加入到我们的 master 节点上

加入 Kubernetes Node【Slave 节点】

下面我们需要到 node1 和 node2 服务器，执行下面的代码向集群添加新节点

执行 kubeadm init 输出的 kubeadm join 命令：

注意，以下的命令是在 master 初始化完成后，每个人的都不一样！！！需要复制自己生成的！

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kubeadm join 192.168.177.130:6443 --token 8j6ui9.gyr4i156u30y80xf \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:eda1380256a62d8733f4bddf926f148e57cf9d1a3a58fb45dd6e80768af5a500

默认 token 有效期为 24 小时，当过期之后，该 token 就不可用了。这时就需要重新创建 token，操作如下：

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kubeadm token create --print-join-command

当我们把两个节点都加入进来后，我们就可以去 Master 节点 执行下面命令查看情况

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kubectl get node

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部署 CNI 网络插件

上面的状态还是 NotReady，下面我们需要网络插件，来进行联网访问

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# 下载网络插件配置
# 记得安装wget    yum install wget
wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

默认镜像地址无法访问，sed 命令修改为 docker hub 镜像仓库。

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# 添加
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

# 查看状态 【kube-system是k8s中的最小单元】
kubectl get pods -n kube-system

运行后的结果

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运行完成后，我们查看状态可以发现，已经变成了 Ready 状态了

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如果上述操作完成后，还存在某个节点处于 NotReady 状态，可以在 Master 将该节点删除

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# master节点将该节点删除
kubectl delete node k8snode1

# 然后到k8snode1节点进行重置
 kubeadm reset
# 重置完后在加入
kubeadm join 192.168.177.130:6443 --token 8j6ui9.gyr4i156u30y80xf     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:eda1380256a62d8733f4bddf926f148e57cf9d1a3a58fb45dd6e80768af5a500

测试 kubernetes 集群

我们都知道 K8S 是容器化技术，它可以联网去下载镜像，用容器的方式进行启动

在 Kubernetes 集群中创建一个 pod，验证是否正常运行：

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# 下载nginx 【会联网拉取nginx镜像】
kubectl create deployment nginx --image=nginx
# 查看状态
kubectl get pod

如果我们出现 Running 状态的时候，表示已经成功运行了

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下面我们就需要将端口暴露出去，让其它外界能够访问

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# 暴露端口
kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=NodePort
# 查看一下对外的端口
kubectl get pod,svc

能够看到，我们已经成功暴露了 80 端口 到 30529 上

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我们到我们的宿主机浏览器上，访问如下地址，ip 地址可以是三台机器的任何一台的 ip，因为是集群搭建

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http://192.168.177.130:30529/

发现我们的 nginx 已经成功启动了

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到这里为止，我们就搭建了一个单 master 的 k8s 集群

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使用二进制方式搭建 K8S 集群

准备工作

在开始之前，部署 Kubernetes 集群机器需要满足以下几个条件

  • 一台或多台机器，操作系统 CentOS 7.x
  • 硬件配置：2GB ，2 个 CPU，硬盘 30GB
  • 集群中所有机器之间网络互通
  • 可以访问外网，需要拉取镜像，如果服务器不能上网，需要提前下载镜像导入节点
  • 禁止 swap 分区

步骤

  • 创建多态虚拟机，安装 Linux 系统
  • 操作系统的初始化
  • 为 etcd 和 apiserver 自签证书
  • 部署 etcd 集群
  • 部署 master 组件【安装 docker、kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler、etcd】
  • 部署 node 组件【安装 kubelet、kube-proxy、docker、etcd】
  • 部署集群网络

准备虚拟机

首先我们准备了两台虚拟机，来进行安装测试

主机名 ip
k8s_2_master 192.168.177.140
k8s_2_node 192.168.177.141

操作系统的初始化

然后我们需要进行一些系列的初始化操作

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# 关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

# 关闭selinux
# 永久关闭
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
# 临时关闭
setenforce 0

# 关闭swap
# 临时关闭
swapoff -a
# 永久关闭
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab

# 根据规划设置主机名【master节点上操作】
hostnamectl set-hostname k8s_2_master
# 根据规划设置主机名【node1节点操作】
hostnamectl set-hostname k8s_2_node1


# 在master添加hosts
cat >> /etc/hosts << EOF
192.168.177.140 k8s_2_master
192.168.177.141 k8s_2_node1
EOF


# 将桥接的IPv4流量传递到iptables的链，都要设置
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
# 生效
sysctl --system

# 时间同步，都要设置
yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com

部署 Etcd 集群

Etcd 是一个分布式键值存储系统，Kubernetes 使用 Etcd 进行数据存储，所以先准备一个 Etcd 数据库，为了解决 Etcd 单点故障，应采用集群方式部署，这里使用 3 台组建集群，可容忍一台机器故障，当然也可以使用 5 台组件集群，可以容忍 2 台机器故障

自签证书

提到证书，我们想到的就是下面这个情况

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这个 https 证书，其实就是服务器颁发给网站的，代表这是一个安全可信任的网站。

而在我们 K8S 集群的内部，其实也是有证书的，如果不带证书，那么访问就会受限

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同时在集群内部 和 外部的访问，我们也需要签发证书

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如果我们使用二进制的方式，那么就需要自己手动签发证书。

自签证书：我们可以想象成在一家公司上班，然后会颁发一个门禁卡，同时一般门禁卡有两种，一个是内部员工的门禁卡，和外部访客门禁卡。这两种门禁卡的权限可能不同，员工的门禁卡可以进入公司的任何地方，而访客的门禁卡是受限的，这个门禁卡其实就是自签证书

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准备 cfssl 证书生成工具

cfssl 是一个开源的证书管理工具，使用 json 文件生成证书，相比 openssl 更方便使用。找任意一台服务器操作，这里用 Master 节点。

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wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64

chmod +x cfssl_linux-amd64 cfssljson_linux-amd64 cfssl-certinfo_linux-amd64
mv cfssl_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl
mv cfssljson_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssljson
mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/bin/cfssl-certinfo

由于本人没有用二进制方式搭建，所以具体流程没有记录下来。

可以参考这片文章（具体不知道对不对）：https://www.toutiao.com/i6898268150220489220/

Kubeadm 和二进制方式对比

Kubeadm 方式搭建 K8S 集群

  • 安装虚拟机，在虚拟机安装 Linux 操作系统【3 台虚拟机】

  • 对操作系统初始化操作

  • 所有节点安装 Docker、kubeadm、kubelet、kubectl【包含 master 和 slave 节点】

    • 安装 docker、使用 yum，不指定版本默认安装最新的 docker 版本
    • 修改 docker 仓库地址，yum 源地址，改为阿里云地址
    • 安装 kubeadm，kubelet 和 kubectl
      • k8s 已经发布最新的 1.19 版本，可以指定版本，不指定的话则默认安装最新版本
      • yum install -y kubelet kubeadm kubectl

  • 在 master 节点执行初始化命令操作

    • kubeadm init
    • 默认拉取镜像地址 K8s.gcr.io 国内地址，需要使用国内地址

  • 安装网络插件(CNI)

    • kubectl apply -f kube-flannel.yml

  • 在所有的 node 节点上，使用 join 命令，把 node 添加到 master 节点上

  • 测试 kubernetes 集群

二进制方式搭建 K8S 集群

  • 安装虚拟机和操作系统，对操作系统进行初始化操作
  • 生成 cfssl 自签证书
    • ca-key.pem、ca.pem
    • server-key.pem、server.pem
  • 部署 Etcd 集群
    • 部署的本质，就是把 etcd 集群交给 systemd 管理
    • 把生成的证书复制过来，启动，设置开机启动
  • 为 apiserver 自签证书，生成过程和 etcd 类似
  • 部署 master 组件，主要包含以下组件
    • apiserver
    • controller-manager
    • scheduler
    • 交给 systemd 管理，并设置开机启动
    • 如果要安装最新的 1.19 版本，下载二进制文件进行安装
  • 部署 node 组件
    • docker
    • kubelet
    • kube-proxy【需要批准 kubelet 证书申请加入集群】
    • 交给 systemd 管理组件- 组件启动，设置开机启动
  • 批准 kubelet 证书申请 并加入集群
  • 部署 CNI 网络插件
  • 测试 Kubernets 集群【安装 nginx 测试】

错误汇总

错误一

在执行 Kubernetes init 方法的时候，出现这个问题

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error execution phase preflight: [preflight] Some fatal errors occurred:
	[ERROR NumCPU]: the number of available CPUs 1 is less than the required 2

是因为 VMware 设置的核数为 1，而 K8S 需要的最低核数应该是 2，调整核数重启系统即可

错误二

我们在给 node1 节点使用 kubernetes join 命令的时候，出现以下错误

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error execution phase preflight: [preflight] Some fatal errors occurred:
	[ERROR Swap]: running with swap on is not supported. Please disable swap

错误原因是我们需要关闭 swap

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# 关闭swap
# 临时
swapoff -a
# 临时
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab

错误三

在给 node1 节点使用 kubernetes join 命令的时候，出现以下错误

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The HTTP call equal to 'curl -sSL http://localhost:10248/healthz' failed with error: Get http://localhost:10248/healthz: dial tcp [::1]:10248: connect: connection refused

解决方法，首先需要到 master 节点，创建一个文件

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# 创建文件夹
mkdir /etc/systemd/system/kubelet.service.d

# 创建文件
vim /etc/systemd/system/kubelet.service.d/10-kubeadm.conf

# 添加如下内容
Environment="KUBELET_SYSTEM_PODS_ARGS=--pod-manifest-path=/etc/kubernetes/manifests --allow-privileged=true --fail-swap-on=false"

# 重置
kubeadm reset

然后删除刚刚创建的配置目录

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rm -rf $HOME/.kube

然后 在 master 重新初始化

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kubeadm init --apiserver-advertise-address=202.193.57.11 --image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers --kubernetes-version v1.18.0 --service-cidr=10.96.0.0/12  --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

初始完成后，我们再到 node1 节点，执行 kubeadm join 命令，加入到 master

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kubeadm join 202.193.57.11:6443 --token c7a7ou.z00fzlb01d76r37s \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:9c3f3cc3f726c6ff8bdff14e46b1a856e3b8a4cbbe30cab185f6c5ee453aeea5

添加完成后，我们使用下面命令，查看节点是否成功添加

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kubectl get nodes

错误四

我们再执行查看节点的时候， kubectl get nodes 会出现问题

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Unable to connect to the server: x509: certificate signed by unknown authority (possibly because of "crypto/rsa: verification error" while trying to verify candidate authority certificate "kubernetes")

这是因为我们之前创建的配置文件还存在，也就是这些配置

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

我们需要做的就是把配置文件删除，然后重新执行一下

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rm -rf $HOME/.kube

然后再次创建一下即可

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

这个问题主要是因为我们在执行 kubeadm reset 的时候，没有把 $HOME/.kube 给移除掉，再次创建时就会出现问题了

错误五

安装的时候，出现以下错误

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Another app is currently holding the yum lock; waiting for it to exit...

是因为 yum 上锁占用，解决方法

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yum -y install docker-ce

错误六

在使用下面命令，添加 node 节点到集群上的时候

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kubeadm join 192.168.177.130:6443 --token jkcz0t.3c40t0bqqz5g8wsb  --discovery-token-ca-cert-hash sha256:bc494eeab6b7bac64c0861da16084504626e5a95ba7ede7b9c2dc7571ca4c9e5

然后出现了这个错误

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[root@k8smaster ~]# kubeadm join 192.168.177.130:6443 --token jkcz0t.3c40t0bqqz5g8wsb     --discovery-token-ca-cert-hash sha256:bc494eeab6b7bac64c0861da16084504626e5a95ba7ede7b9c2dc7571ca4c9e5
W1117 06:55:11.220907   11230 join.go:346] [preflight] WARNING: JoinControlPane.controlPlane settings will be ignored when control-plane flag is not set.
[preflight] Running pre-flight checks
	[WARNING IsDockerSystemdCheck]: detected "cgroupfs" as the Docker cgroup driver. The recommended driver is "systemd". Please follow the guide at https://kubernetes.io/docs/setup/cri/
error execution phase preflight: [preflight] Some fatal errors occurred:
	[ERROR FileContent--proc-sys-net-ipv4-ip_forward]: /proc/sys/net/ipv4/ip_forward contents are not set to 1
[preflight] If you know what you are doing, you can make a check non-fatal with `--ignore-preflight-errors=...`
To see the stack trace of this error execute with --v=5 or higher

出于安全考虑，Linux 系统默认是禁止数据包转发的。所谓转发即当主机拥有多于一块的网卡时，其中一块收到数据包，根据数据包的目的 ip 地址将包发往本机另一网卡，该网卡根据路由表继续发送数据包。这通常就是路由器所要实现的功能。也就是说 /proc/sys/net/ipv4/ip_forward 文件的值不支持转发

  • 0：禁止
  • 1：转发

所以我们需要将值修改成 1 即可

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echo “1” > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

修改完成后，重新执行命令即可

本文作者： LiJing
发布时间： 2021-01-12
最后更新： 2024-06-24
本文标题： Kubernetes学习之搭建集群
本文链接： https://blog-yilia.xiaojingge.com/posts/86dbe51c.html
版权声明： 本作品采用 CC BY-NC-SA 4.0 许可协议进行许可。转载请注明出处！
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    缺失模块。
    1、请确保node版本大于6.2
    2、在博客根目录（注意不是yilia根目录）执行以下命令：
    npm i hexo-generator-json-content --save

    3、在根目录_config.yml里添加配置： 

      jsonContent:
    meta: false
    pages: false
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      title: true
      date: true
      path: true
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喜欢看书、打代码、吃吃吃！我从没被谁知道，所以也没被谁忘记。在别人的回忆中生活，并不是我的目的。我只不过是自己一个人在努力罢了。