k8s系列04-kubeadm部署cilium网络的k8s集群_centos7使用cilium网络

本文主要在centos7系统上基于docker和cilium组件部署v1.23.6版本的k8s原生集群，由于集群主要用于自己平时学习和测试使用，加上资源有限，暂不涉及高可用部署。

此前写的一些关于k8s基础知识和集群搭建的一些方案，有需要的同学可以看一下。

1、准备工作

1.1 cilium-集群节点信息

机器均为8C8G的虚拟机，硬盘为100G。

1.2 检查mac和product_uuid

同一个k8s集群内的所有节点需要确保mac地址和product_uuid均唯一，开始集群初始化之前需要检查相关信息

# 检查mac地址
ip link 
ifconfig -a

# 检查product_uuid
sudo cat /sys/class/dmi/id/product_uuid
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1.3 配置ssh免密登录（可选）

如果k8s集群的节点有多个网卡，确保每个节点能通过正确的网卡互联访问

# 在root用户下面生成一个公用的key，并配置可以使用该key免密登录
su root
ssh-keygen
cd /root/.ssh/
cat id_rsa.pub >> authorized_keys
chmod 600 authorized_keys


cat >> ~/.ssh/config <<EOF
Host tiny-cilium-master-188-1.k8s.tcinternal
    HostName 10.31.188.1
    User root
    Port 22
    IdentityFile ~/.ssh/id_rsa

Host tiny-cilium-worker-188-11.k8s.tcinternal
    HostName 10.31.188.11
    User root
    Port 22
    IdentityFile ~/.ssh/id_rsa

Host tiny-cilium-worker-188-12.k8s.tcinternal
    HostName 10.31.188.12
    User root
    Port 22
    IdentityFile ~/.ssh/id_rsa
EOF
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1.4 修改hosts文件

cat >> /etc/hosts <<EOF
10.31.188.1  tiny-cilium-master-188-1 tiny-cilium-master-188-1.k8s.tcinternal
10.31.188.11 tiny-cilium-worker-188-11 tiny-cilium-worker-188-11.k8s.tcinternal
10.31.188.12 tiny-cilium-worker-188-12 tiny-cilium-worker-188-12.k8s.tcinternal
EOF
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1.5 关闭swap内存

# 使用命令直接关闭swap内存
swapoff -a
# 修改fstab文件禁止开机自动挂载swap分区
sed -i '/swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab
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1.6 配置时间同步

这里可以根据自己的习惯选择ntp或者是chrony同步均可，同步的时间源服务器可以选择阿里云的ntp1.aliyun.com或者是国家时间中心的ntp.ntsc.ac.cn。

使用ntp同步

# 使用yum安装ntpdate工具
yum install ntpdate -y

# 使用国家时间中心的源同步时间
ntpdate ntp.ntsc.ac.cn

# 最后查看一下时间
hwclock
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使用chrony同步

# 使用yum安装chrony
yum install chrony -y

# 设置开机启动并开启chony并查看运行状态
systemctl enable chronyd.service
systemctl start chronyd.service
systemctl status chronyd.service

# 当然也可以自定义时间服务器
vim /etc/chrony.conf

# 修改前
$ grep server /etc/chrony.conf
# Use public servers from the pool.ntp.org project.
server 0.centos.pool.ntp.org iburst
server 1.centos.pool.ntp.org iburst
server 2.centos.pool.ntp.org iburst
server 3.centos.pool.ntp.org iburst

# 修改后
$ grep server /etc/chrony.conf
# Use public servers from the pool.ntp.org project.
server ntp.ntsc.ac.cn iburst

# 重启服务使配置文件生效
systemctl restart chronyd.service

# 查看chrony的ntp服务器状态
chronyc sourcestats -v
chronyc sources -v

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1.7 关闭selinux

# 使用命令直接关闭
setenforce 0

# 也可以直接修改/etc/selinux/config文件
sed -i 's/^SELINUX=enforcing$/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config
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1.8 配置防火墙

k8s集群之间通信和服务暴露需要使用较多端口，为了方便，直接禁用防火墙

# centos7使用systemctl禁用默认的firewalld服务
systemctl disable firewalld.service
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1.9 配置netfilter参数

这里主要是需要配置内核加载br_netfilter和iptables放行ipv6和ipv4的流量，确保集群内的容器能够正常通信。

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

cat <<EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
sudo sysctl --system
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1.10 关闭IPV6（不建议）

和之前部署其他的CNI不一样，cilium很多服务监听默认情况下都是双栈的（使用cilium-cli操作的时候），因此建议开启系统的IPV6网络支持（即使没有可用的IPV6路由也可以）

当然没有ipv6网络也是可以的，只是在使用cilium-cli的一些开启port-forward命令时会报错而已。

# 直接在内核中添加ipv6禁用参数
grubby --update-kernel=ALL --args=ipv6.disable=1
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1.11 配置IPVS（建议）

IPVS是专门设计用来应对负载均衡场景的组件，kube-proxy 中的 IPVS 实现通过减少对 iptables 的使用来增加可扩展性。在 iptables 输入链中不使用 PREROUTING，而是创建一个假的接口，叫做 kube-ipvs0，当k8s集群中的负载均衡配置变多的时候，IPVS能实现比iptables更高效的转发性能。

因为cilium需要升级系统内核，因此这里的内核版本高于4.19

注意在4.19之后的内核版本中使用nf_conntrack模块来替换了原有的nf_conntrack_ipv4模块

(Notes: use nf_conntrack instead of nf_conntrack_ipv4 for Linux kernel 4.19 and later)

# 在使用ipvs模式之前确保安装了ipset和ipvsadm
sudo yum install ipset ipvsadm -y

# 手动加载ipvs相关模块
modprobe -- ip_vs
modprobe -- ip_vs_rr
modprobe -- ip_vs_wrr
modprobe -- ip_vs_sh
modprobe -- nf_conntrack

# 配置开机自动加载ipvs相关模块
cat <<EOF | sudo tee /etc/modules-load.d/ipvs.conf
ip_vs
ip_vs_rr
ip_vs_wrr
ip_vs_sh
nf_conntrack
EOF

sudo sysctl --system
# 最好重启一遍系统确定是否生效

$ lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack
nf_conntrack_netlink    49152  0
nfnetlink              20480  2 nf_conntrack_netlink
ip_vs_sh               16384  0
ip_vs_wrr              16384  0
ip_vs_rr               16384  0
ip_vs                 159744  6 ip_vs_rr,ip_vs_sh,ip_vs_wrr
nf_conntrack          159744  5 xt_conntrack,nf_nat,nf_conntrack_netlink,xt_MASQUERADE,ip_vs
nf_defrag_ipv4         16384  1 nf_conntrack
nf_defrag_ipv6         24576  2 nf_conntrack,ip_vs
libcrc32c              16384  4 nf_conntrack,nf_nat,xfs,ip_vs
$ cut -f1 -d " "  /proc/modules | grep -e ip_vs -e nf_conntrack
nf_conntrack_netlink
ip_vs_sh
ip_vs_wrr
ip_vs_rr
ip_vs
nf_conntrack
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1.12 配置Linux内核（cilium必选）

cilium和其他的cni组件最大的不同在于其底层使用了ebpf技术，而该技术对于Linux的系统内核版本有较高的要求，完成的要求可以查看官网的详细链接，这里我们着重看内核版本、内核参数这两个部分。

Linux内核版本

默认情况下我们可以参考cilium官方给出的一个系统要求总结。因为我们是在k8s集群中部署（使用容器），因此只需要关注Linux内核版本和etcd版本即可。根据前面部署的经验我们可以知道1.23.6版本的k8s默认使用的etcd版本是3.5.+，因此重点就来到了Linux内核版本这里。

This requirement is only needed if you run cilium-agent natively. If you are using the Cilium container image cilium/cilium, clang+LLVM is included in the container image.

iproute2 is only needed if you run cilium-agent directly on the host machine. iproute2 is included in the cilium/cilium container image.

毫无疑问CentOS7内置的默认内核版本3.10.x版本的内核是无法满足需求的，但是在升级内核之前，我们再看看其他的一些要求。

cilium官方还给出了一份列表描述了各项高级功能对内核版本的要求：

可以看到如果需要满足上面所有需求的话，需要内核版本高于5.10，本着学习测试研究作死的精神，反正都升级了，干脆就升级到新一些的版本吧。这里我们可以直接使用elrepo源来升级内核到较新的内核版本。

# 查看elrepo源中支持的内核版本
$ yum --disablerepo="*" --enablerepo="elrepo-kernel" list available
Loaded plugins: fastestmirror
Loading mirror speeds from cached hostfile
Available Packages
elrepo-release.noarch                                                                   7.0-5.el7.elrepo                                                           elrepo-kernel
kernel-lt.x86_64                                                                        5.4.192-1.el7.elrepo                                                       elrepo-kernel
kernel-lt-devel.x86_64                                                                  5.4.192-1.el7.elrepo                                                       elrepo-kernel
kernel-lt-doc.noarch                                                                    5.4.192-1.el7.elrepo                                                       elrepo-kernel
kernel-lt-headers.x86_64                                                                5.4.192-1.el7.elrepo                                                       elrepo-kernel
kernel-lt-tools.x86_64                                                                  5.4.192-1.el7.elrepo                                                       elrepo-kernel
kernel-lt-tools-libs.x86_64                                                             5.4.192-1.el7.elrepo                                                       elrepo-kernel
kernel-lt-tools-libs-devel.x86_64                                                       5.4.192-1.el7.elrepo                                                       elrepo-kernel
kernel-ml.x86_64                                                                        5.17.6-1.el7.elrepo                                                        elrepo-kernel
kernel-ml-devel.x86_64                                                                  5.17.6-1.el7.elrepo                                                        elrepo-kernel
kernel-ml-doc.noarch                                                                    5.17.6-1.el7.elrepo                                                        elrepo-kernel
kernel-ml-headers.x86_64                                                                5.17.6-1.el7.elrepo                                                        elrepo-kernel
kernel-ml-tools.x86_64                                                                  5.17.6-1.el7.elrepo                                                        elrepo-kernel
kernel-ml-tools-libs.x86_64                                                             5.17.6-1.el7.elrepo                                                        elrepo-kernel
kernel-ml-tools-libs-devel.x86_64                                                       5.17.6-1.el7.elrepo                                                        elrepo-kernel
perf.x86_64                                                                             5.17.6-1.el7.elrepo                                                        elrepo-kernel
python-perf.x86_64                                                                      5.17.6-1.el7.elrepo                                                        elrepo-kernel

# 看起来ml版本的内核比较满足我们的需求,直接使用yum进行安装
sudo yum --enablerepo=elrepo-kernel install kernel-ml -y
# 使用grubby工具查看系统中已经安装的内核版本信息
sudo grubby --info=ALL
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