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Kubernetes單Master節點集群二進制部署

2021-08-15 10:03:09 其他

目錄

  • 前言
  • Kubernetes單Master節點集群二進制部署
    • 一.Kubernetes單Master集群架構
    • 二.環境準備
    • 三.Etcd集群部署
      • 1.準備簽發證書環境
      • 2.生成CA證書、etcd服務器證書以及私鑰
      • 3.安裝Etcd
      • 4.在Master01節點啟動Etcd集群節點01
      • 5.將證書，命令檔案，服務啟動腳本拷貝到另外兩個etcd集群節點
      • 6.在其他節點修改etcd組態檔
      • 7.檢查群集狀態
    • 二.部署docker引擎
    • 三.Flannel網路配置
      • 1.添加flannel 網路配置資訊
      • 2.安裝并啟動Flannel服務
      • 3.配置Docker連接Flannel
      • 4.在兩個Node節點內創建Docker容器，進行測驗
  • 四、部署master節點
    • 1、api-server生成證書
    • 2、創建bootstrap token認證檔案
    • 3、啟動apiserver
    • 4、啟動scheduler服務
    • 5、啟動controller-manager
    • 6、查看master 節點狀態
  • 五、node節點的部署
  • node01節點的部署
    • 1、把 kubelet、kube-proxy拷貝到node節點上去（master01上操作）
    • 2、復制node.zip到/opt目錄下再解壓(node01節點操作)
    • 3、安裝軟體包（master01上操作）
    • 4、拷貝組態檔到node節點中（master01上操作）
    • 5、創建bootstrap角色賦予權限用于連接apiserver請求簽名（關鍵）（master01上操作）
    • 6、執行kubelet.sh腳本（在node01節點上操作）
    • 7、檢查到node01節點的請求（master01上操作）
    • 8、查看證書（node01上）
    • 9、查看maser01群集節點，成功加入node01節點
    • 10、加載ip_vs模塊（node01和02）
    • 11、啟動proxy服務（node01）
    • 12、將node01中的組態檔復制到node02（在node01上操作）
    • 13、執行（node02上操作）
    • 14、啟動kube-proxy
    • 15、查看集群節點

前言

常見的K8S按照部署方式

●Minikube
Minikube是一個工具，可以在本地快速運行一個單節點微型K8S，僅用于學習、預覽K8S的一些特性使用，
部署地址: https://kubernetes. io/docs/setup/minikube
●Kubeadmin
Kubeadmin也是一一個:工具，提供kubeadm init和 kubeadm join，用于快速部署K8S集群，相對簡單，
https://kubernetes. io/decs/referencel/setup-toels/kubeadm/kubeadm/
●二進制安裝部署
生產首選，從官方下載發行版的二進制包，手動部署每個組件和自簽TLS證書，組成K8S集群，新手推薦，
https: //github. com/kubernetes/kubernetes/releases

Kubernetes單Master節點集群二進制部署

一.Kubernetes單Master集群架構

在這里插入圖片描述

二.環境準備

搭建程序所需要的軟體包自取

節點系統IP地址服務
K8S集群Master01CentOS 7192.168.110.10kube-apiserver kube-controller-manager
kube-scheduler etcd
K8S集群Node01CentOS 7192.168.110.60kubelet kube-proxy docker flannel
K8S集群Node02CentOS 7192.168.110.70kubelet kube-proxy docker flannel
Etcd集群節點01CentOS 7192.168.110.10etcd
Etcd集群節點02CentOS 7192.168.110.60etcd
Etcd集群節點03CentOS 7192.168.110.70etcd
#所有節點操作
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

#Master節點操作 (192.168.110.10)
hostnamectl set-hostname master01
#Master節點操作(192.168.110.60) 
hostnamectl set-hostname node01
#Master節點操作 (192.168.110.70)
hostnamectl set-hostname node02

三.Etcd集群部署

etcd是Core0S團隊于2013年6月發起的開源專案，它的目標是構建一個高可用的分布式鍵值(key-value) 資料庫，etcd內部采用raft協議作為一致性演算法，etcd是go語言撰寫的，

etcd作為服務發現系統，有以下的特點:

簡單:安裝配置簡單，而且提供了HTTP API進行互動，使用也很簡單
安全:支持SSL證書驗證
快速:單實體支持每秒2k+讀操作
可靠:采用raft演算法，實作分布式系統資料的可用性和–致性

etcd目前默認使用2379埠提供HTTP API服務，2380埠和peer通信(這兩個埠已經被IANA(互聯網數字分配機構)官方預留給etcd)，
即etcd默認使用2379埠對外為客戶端提供通訊，使用埠2380來進行服務器間內部通訊，
etcd在生產環境中一般推薦集群方式部署，由于etcd的leader選舉機制，要求至少為3臺或以上的奇數臺，

1.準備簽發證書環境

CFSSL是CloudFlare公司開源的一款PKI/TLS工具，CFSSL 包含一個命令列工具和一一個用于簽名、驗證和捆綁TLS證書的HTTP API服務，使用Go語言撰寫，
CFSSL使用組態檔生成證書，因此自簽之前，需要生成它識別的json 格式的組態檔，CFSSL 提供了方便的命令列生成組態檔，

CFSSL用來為etcd提供TLS證書，它支持簽三種型別的證書:

1、client 證書，服務端連接客戶端時攜帶的證書，用于客戶端驗證服務端身份，如kube-apiserver 訪問etcd;
2、server證書，客戶端連接服務端時攜帶的證書，用于服務端驗證客戶端身份，如etcd對外提供服務;
3、peer證書，相互之間連接時使用的證書，如etcd節點之間進行驗證和通信，
這里全部都使用同一套證書認證，

在master01 節點上操作

//下載證書制作工具
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssl
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64 -O /usr/1ocal/bin/cfssljson
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssl-certinfo
或
curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64 -O /usr/ local/bin/cfssl
curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssljson
curl -L https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64 -O /usr/local/bin/cfssl-certinfo
chmod +x /usr/local/bin/cfssl*

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2.生成CA證書、etcd服務器證書以及私鑰

在master01 節點上操作

mkdir /opt/k8s
cd /opt/k8s/
//上傳etcd-cert.sh 和etcd.sh 到/opt/k8s/目錄中
chmod +x etcd-cert.sh
//創建用于生成CA證書、etcd服務器證書以及私鑰的目錄
mkdir /opt/k8s/etcd-cert
mv etcd-cert.sh etcd-cert/
cd /opt/k8s/etcd-cert/
./etcd-cert.sh
#生成CA證書、etcd服務器證書以及私鑰

生成CA證書、etcd服務器證書以及私鑰的腳本詳細內容查看：etcd-cert.sh

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3.安裝Etcd

在master01 節點上操作

//上傳etcd-v3.3. 10-linux-amd64.tar.gz到/opt/k8s/目錄中，解壓etcd 壓縮包
cd /opt/k8s/
tar zxvf etcd-v3.3.10-linux-amd64.tar.gz
ls etcd-v3.3.10-linux-amd64
Documentation etcd  etcdctl  README-etcdctl.md README.md READMEv2-etcdctl.md

etcd就是etcd服務的啟動命令，后面可跟各種啟動引數
etcdctl主要為etcd服務提供了命令列操作

在這里插入圖片描述

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4.在Master01節點啟動Etcd集群節點01

在master01 節點上操作

//創建用于存放etcd組態檔，命令檔案，證書的目錄
mkdir -p /opt/etcd/{cfg,bin,ssl}
mv /opt/k8s/etcd-v3.3.10-linux-amd64/etcd /opt/k8s/etcd-v3.3.10-1inux-amd64/etcdctl /opt/etcd/bin/
cp /opt/k8s/etcd-cert/*.pem  /opt/etcd/ssl/
cd /opt/k8s/
chmod +x etcd.sh

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啟動etcd服務的腳本詳細內容查看：etcd.sh

./etcd.sh etcd01 192.168.110.10 etcd02=https://192.168.110.60:2380,etcd03=https://192.168.110.70:2380
//進入卡住狀態等待其他節點加入，這里需要三臺etcd服務同時啟動，如果只啟動其中一臺后，服務會卡在那里，直到集群中所有etcd節點都已啟動，可忽略這個情況

在這里插入圖片描述

//另外打開一個視窗查看etcd行程是否正常
ps -ef | grep etcd

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5.將證書，命令檔案，服務啟動腳本拷貝到另外兩個etcd集群節點

在master01 節點上操作

//把etcd相關證書檔案和命令檔案全部拷貝到另外兩個etcd集群節點
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.110.60:/opt/
scp -r /opt/etcd/ root@192.168.110.70:/opt/

//啟動腳本拷貝其他節點
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.110.60:/usr/lib/systemd/system/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@192.168.110.70:/usr/lib/systemd/system/

6.在其他節點修改etcd組態檔

在node01 節點上操作

vim /opt/etcd/cfg/etcd
#[Member]
ETCD_NAME="etcd02"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.110.60:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.110.60:2379"

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.110.60:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.110.60:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.110.10:2380,etcd02=https://192.168.110.60:2380,etcd03=https://192.168.110.70:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"

//啟動
systemctl start etcd
systemctl status etcd

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在node02 節點上操作

vim /opt/etcd/cfg/etcd
#[Member]
ETCD_NAME="etcd03"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.110.70:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.110.70:2379"
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.110.70:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.110.70:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd01=https://192.168.110.10:2380,etcd02=https://192.168.110.60:2380,etcd03=https://192.168.110.70:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
//啟動
systemctl start etcd
systemctl status etcd

在這里插入圖片描述

在這里插入圖片描述
在這里插入圖片描述

7.檢查群集狀態

在master01 節點上操作

ln -s /opt/etcd/bin/etcd* /usr/local/bin
//檢查etcd群集狀態
cd /opt/etcd/ssl
/opt/etcd/bin/etcdctl \
-ca-file=ca.pem \
-cert-file=server.pem \
-key-file=server-key.pem \
-endpoints="https://192.168.110.10:2379,https://192.168.110.60:2379,https;//192.168.110.70:2379" \
cluster-health

-cert-file: 識別HTTPS端使用SSL證書檔案
-key-file: 使用此SSL密鑰檔案標識HTTPS客戶端
-ca-file:使用此CA證書驗證啟用https的服務器的證書
–endpoints: 集群中以逗號分隔的機器地址串列
cluster–health: 檢查etcd集群的運行狀況
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二.部署docker引擎

在node01節點和node02節點上操作

//所有node節點部署docker引擎
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
yum install -y docker-ce 
systemctl start docker.service
systemctl enable docker.service

三.Flannel網路配置

K8S中Pod網路通信

●Pod內容器與容器之間的通信
在同一個Pod 內的容器(Pod 內的容器是不會跨宿主機的)共享同一個網路命令空間，相當于它們在同一臺機器上一樣，可以用
localhost 地址訪問彼此的埠，
●同一個Node內Pod之間的通信
每個Pod都有一個真實的全域IP地址，同一個Node 內的不同Pod之，間可以直接采用對方Pod的IP地址進行通信，Pod1 與Pod2都是通過Veth連接到同一個docker0 網橋，網段相同，所以它們之間可以直接通信，
●不同Node上Pod之間的通信
Pod地址與docker0 在同一網段，docker0 網段與宿主機網卡是兩個不同的網段，且不同Node之間的通信只能通過宿主機的物理網卡進行，
要想實作不同Node上Pod之間的通信，就必須想辦法通過主機的物理網卡IP地址進行尋址和通信，因此要滿足兩個條件: Pod的
IP不能沖突;將Pod的IP和所在的Node 的IP關聯起來，通過這個關聯讓不同Node上Pod之間直接通過內網IP地址通信，

Overlay Network:
疊加網路，在二層或者三層基礎網路.上疊加的一種虛擬網路技術模式，該網路中的主機通過虛擬鏈路隧道連接起來( 類似于VPN)，
VXLAN:
將源資料包封裝到UDP中，并使用基礎網路的IP/MAC作為外層報文頭進行封裝，然后在以太網上傳輸，到達目的地后由隧道端點解封裝并將資料發送給目標地址，
Flannel:
Flannel的功能是讓集群中的不同節點主機創建的Docker 容器都具有全集群唯一的虛擬IP地址，
Flannel是Overlay網路的一種，也是將TCP源資料包封裝在另一種網路包里面進行路由轉發和通信，目前己經支持UDP、VXLAN、
AWSVPC等資料轉發方式，

Flannel 作業原理

node1上的pod1 要和node2上的pod1進行通信，資料從node1上的Pod1源容器中發出后，經由所在主機的docker0 虛擬網卡轉發到flannel0虛擬網卡,再由flanneld把pod ip封裝到udp中（里面有源pod IP和目的pod IP），根據在etcd保存的路由表 通過物理網卡發送給目的node2的flanneld，來進行解封裝暴露出udp里的pod IP,最后根據目的pod IP經flannel0虛擬網卡和docker0虛擬網卡轉發到目的pod中，完成通信，

ETCD之Flannel提供說明

存盤管理Flannel可分配的IP地址段資源
監控ETCD 中每個Pod的實際地址，并在記憶體中建立維護Pod 節點路由表

1.添加flannel 網路配置資訊

在master01 節點上操作

//添加flannel 網路配置資訊，寫入分配的子網段到etcd中，供flannel 使用
cd /opt/etcd/ssl
/opt/etcd/bin/etcdctl \
--ca-file=ca.pem \
--cert-file=server.pem \
--key-file=server-key.pem \
--endpoints="https://192.168.110.10:2379,https://192.168.110.60:2379,https://192.168.110.70:2379" \
set /coreos.com/network/config '{"Network": "172.17.0.0/16","Backend": {"Type": "vxlan"}}'
//查看寫入的資訊
/opt/etcd/bin/etcdctl \
--ca-file=ca.pem \
--cert-file=server.pem \
--key-file=server-key.pem \
--endpoints="https://192.168.110.10:2379,https://192.168.110.60:2379,https://192.168.110.70:2379" \
get /coreos.com/network/config

在這里插入圖片描述

set <key> <value>
set /coreos com/network/config添加一條網路配置記錄，這個配置將用于flannel分配給每個docker的虛擬IP地址段
get <key>
get /coreos.com/network/config獲取網路配置記錄，后面不用再跟引數了
Network:用于指定Flannel地址池
Backend:用于指定資料包以什么方式轉發，默認為udp模式，Backend為vxlan 比起預設的udp性能相對好一些

2.安裝并啟動Flannel服務

在所有node 節點上操作

//上傳flannel.sh和flannel-v0.10.0-1inux-amd64.tar.gz到/opt 目錄中，解壓flannel 壓縮包
cd /opt
tar zxvf flannel-v0.10.0-linux-amd64.tar.gz
flanneld 				#flanneld為主要的執行檔案
mk-docker-opts.sh		#mk-docker-opts.sh腳本用于生成Docker啟動引數
README.md
//創建kubernetes作業目錄
mkdir -p /opt/kubernetes/{cfg,bin,ssl}
mv mk-docker-opts.sh flanneld /opt/kubernetes/bin/
//啟動flanneld服務，開啟flannel網路功能
cd /opt
chmod +x flannel.sh
./flannel.sh https://192.168.110.10:2379,https://192.168.110.60:2379,https://192.168.110.70:2379

在這里插入圖片描述

啟動Flannel服務的腳本詳細內容查看：flannel.sh

//flannel啟動后會生成一個docker網路相關資訊組態檔/run/flannel/subnet.env，包含了docker要使用flannel通訊的相關引數
cat / run/flannel/subnet.env
DOCKER_OPT_BIP="--bip=172.17.26.1/24"
DOCKER_OPT_ IPMASQ="--ip-masq= false"
DOCKER_OPT_MTU="--mtu=1450"
DOCKER NETWORK OPTIONS="--bip=172.17.26. 1/24 --ip-masq-false--mtu=1450"

--bip: 指定docker啟動時的子網
--ip-masq: 設定ipmasq=false 關閉snat偽裝策略
--mtu=1450:mtu要留出50位元組給外層的vxlan封包的額外開銷使用

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3.配置Docker連接Flannel

在所有node 節點上操作

vim /usr/lib/systemd/system/docker.service

[Service]
....
#for containers run by docker
EnvironmentFile=/run/flannel/subnet.env   #添加此行
ExecStart=/usr/bin/dockerd $DOCKER_NETWORK_OPTIONS -H fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock
....

在這里插入圖片描述

//重啟docker服務
systemctl daemon-reload
systemctl restart docker
//查看flannel網路
ifconfig

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//測驗ping通對方docker0網卡證明flannel起到路由作用
node1:ping 172.17.89.1
node2:ping 172.17.51.1

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4.在兩個Node節點內創建Docker容器，進行測驗

在所有node 節點上操作

docker run -it centos:7 /bin/bash
yum install net-tools -y
ifconfig

分別在兩個容器內查看IP地址

在node01節點：ping 172.17.42.2

在這里插入圖片描述

在node02節點：ping 172.17.35.2

在這里插入圖片描述

四、部署master節點

master01上操作

1、api-server生成證書

cd /opt/k8s/
unzip master.zip
chmod +x controller-manager.sh 
mkdir /opt/kubernetes/{cfg,bin,ssl} -p
mkdir k8s-cert   #創建k8s證書存放目錄
mv k8s-cert.sh k8s-cert
vim k8s-cert.sh
./k8s-cert.sh 

cp apiserver*pem ca*pem /opt/kubernetes/ssl/

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 mv kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz k8s/
tar zxvf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz

在這里插入圖片描述
在這里插入圖片描述

cp kube-apiserver kubectl kube-controller-manager kube-scheduler /opt/kubernetes/bin/
ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/

在這里插入圖片描述

2、創建bootstrap token認證檔案

head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' '
#使用 head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' ' 可以隨機生成序列號
vim /opt/kubernetes/cfg/token.csv
6e96b262027ff552685dd2f332a07a17,kubelet-bootstrap,10001,"system:kubelet-bootstrap"

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3、啟動apiserver

./apiserver.sh 192.168.110.10 https://192.168.110.10:2379,https://192.168.110.60:2379,https://192.168.110.70:2379

ps aux | grep kube-apiservice

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4、啟動scheduler服務

./scheduler.sh 127.0.0.1

ps aux | grep ku

在這里插入圖片描述

5、啟動controller-manager

 ./controller-manager.sh 127.0.0.1

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6、查看master 節點狀態

  /opt/kubernetes/bin/kubectl get cs

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五、node節點的部署

node01節點的部署

1、把 kubelet、kube-proxy拷貝到node節點上去（master01上操作）

cd /opt/k8s/kubernetes/server/bin
scp kubelet kube-proxy root@192.168.110.60:/opt/kubernetes/bin/
scp kubelet kube-proxy root@192.168.110.70:/opt/kubernetes/bin/

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2、復制node.zip到/opt目錄下再解壓(node01節點操作)

 unzip node.zip
 chmod +x *.sh

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3、安裝軟體包（master01上操作）

cd /opt/k8s/
mkdir kubeconfig
cd kubeconfig/
chmod +x kubeconfig.sh

在這里插入圖片描述

 ./kubeconfig.sh 192.168.110.10 /opt/k8s/k8s-cert/

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4、拷貝組態檔到node節點中（master01上操作）

scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@192.168.110.60:/opt/kubernetes/cfg/
scp bootstrap.kubeconfig kube-proxy.kubeconfig root@192.168.110.70:/opt/kubernetes/cfg/

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5、創建bootstrap角色賦予權限用于連接apiserver請求簽名（關鍵）（master01上操作）

//RBA授權
kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap --clusterrole=system:node-bootstrapper --user=kubelet-bootstrap
//查看角色
kubectl get clusterroles | grep system:node-bootstrapper
//查看已授權的角色
kubectl get clusterrolebinding

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6、執行kubelet.sh腳本（在node01節點上操作）

./kubelet.sh 192.168.110.60

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7、檢查到node01節點的請求（master01上操作）

kubectl get csr

kubectl certificate approve node-csr-jsSNBWeBJwqzIxhLtw4JVCeO1Z6W4ogAXsfIC8qUhzE

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8、查看證書（node01上）

ls /opt/kubernetes/ssl/

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9、查看maser01群集節點，成功加入node01節點

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10、加載ip_vs模塊（node01和02）

for i in $(ls /usr/lib/modules/$(uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs|grep -o "^[^.]*");do echo $i; /sbin/modinfo -F filename $1 >/dev/null 2>&1 && /sb1n/modprobe $i;done

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11、啟動proxy服務（node01）

./proxy.sh 192.168.110.60
 systemctl status kube-proxy.service

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12、將node01中的組態檔復制到node02（在node01上操作）

scp kubelet.sh proxy.sh root@192.168.110.70:/opt

在這里插入圖片描述

13、執行（node02上操作）

./kubelet.sh 192.168.110.70

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master01
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14、啟動kube-proxy

在這里插入圖片描述

15、查看集群節點

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