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7.我在B站学云原生之Kubernetes手把手教你使用二进制方式部署K8S集群v1.23.6实践(上)
全栈工程师修炼指南
2022年05月15日 17:03
收录于文集
共39篇

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本章目录

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  • 0x00 前言简述

  • 0x01 环境准备

    • 主机规划

    • 软件版本

    • 网络规划

  • 0x02 安装部署

    • 1.基础主机环境准备配置

    • 2.负载均衡管理工具安装与内核加载

    • 3.高可用HAproxy与Keepalived软件安装配置

    • 4.配置部署etcd集群与etcd证书签发

    • 5.Containerd 运行时安装部署

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作者: WeiyiGeek

原文地址：使用二进制方式部署v1.23.6的K8S集群实践(上)【网页链接​】

温馨提示: 由于实践篇幅太长，此处分为上下两节进行发布。

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0x00 前言简述

描述: 在我博客以及前面的文章之中讲解Kubernetes相关集群环境的搭建, 随着K8S及其相关组件的迭代, 与读者当前接触的版本有所不同，所以在当前【2022年4月26日 10:08:29】时间节点，博主使用ubuntu 20.04 、haproxy、keepalive、containerd、etcd、kubeadm、kubectl 等相关工具插件【最新或者稳定的版本】进行实践高可用的kubernetes集群的搭建，这里不再对k8s等相关基础知识做介绍，如有新入门的童鞋，请访问如下【博客文章】(https://blog.weiyigeek.top/tags/k8s/) 或者【B站专栏】(https://www.bilibili.com/read/readlist/rl520875?spm_id_from=333.999.0.0​) 按照顺序学习。

简述 Kubernetes(后续简称k8s)是 Google(2014年6月) 开源的一个容器编排引擎，使用Go语言开发，它支持自动化部署、大规模可伸缩、以及云平台中多个主机上的容器化应用进行管理。其目标是让部署容器化的应用更加简单并且高效，提供了资源调度、部署管理、服务发现、扩容缩容、状态 监控、维护等一整套功能, 努力成为跨主机集群的自动化部署、自动化扩展以及运行应用程序容器的平台，它支持一些列CNCF毕业项目，包括 Containerd、calico 等 。

文章来源: 1.使用二进制方式部署v1.23.6的K8S集群实践(上)【网页链接​】 2.使用二进制方式部署v1.23.6的K8S集群实践(下)【网页链接​】

0x01 环境准备

主机规划

温馨提示: 此处使用的是 Ubuntu 20.04 操作系统, 该系统已做安全加固和内核优化符合等保2.0要求【SecOpsDev/Ubuntu-InitializeSecurity.sh at master · WeiyiGeek/SecOpsDev (github.com)】, 如你的Linux未进行相应配置环境可能与读者有些许差异, 如需要进行(windows server 、Ubuntu、CentOS)安全加固请参照如下加固脚本进行加固, 请大家疯狂的 star 。

加固脚本地址:【 https://github.com/WeiyiGeek/SecOpsDev/blob/master/OS-操作系统/Linux/Ubuntu/Ubuntu-InitializeSecurity.sh 】

软件版本

操作系统

  • Ubuntu 20.04 LTS - 5.4.0-107-generic

TLS证书签发

  • cfssl - v1.6.1

  • cfssl-certinfo - v1.6.1

  • cfssljson - v1.6.1

高可用软件

  • ipvsadm - 1:1.31-1

  • haproxy - 2.0.13-2

  • keepalived - 1:2.0.19-2

ETCD数据库

  • etcd - v3.5.4

容器运行时

  • containerd.io - 1.6.4

Kubernetes

  • kubeadm - v1.23.6

  • kube-apiserver - v1.23.6

  • kube-controller-manager - v1.23.6

  • kubectl - v1.23.6

  • kubelet - v1.23.6

  • kube-proxy - v1.23.6

  • kube-scheduler - v1.23.6

网络插件&辅助软件

  • calico - v3.22

  • coredns - v1.9.1

  • kubernetes-dashboard - v2.5.1

  • k9s - v0.25.18

网络规划

温馨提示: 上述环境所使用的到相关软件及插件我已打包, 方便大家进行下载，可访问如下链接（访问密码请访问 WeiyiGeek 公众号回复【k8s二进制】获取）。

下载地址1: http://share.weiyigeek.top/f/36158960-578443238-a1a5fa （访问密码：点击访问 WeiyiGeek 公众号回复【k8s二进制】） 下载地址2: https://download.csdn.net/download/u013072756/85360801

代码块
Shell
自动换行
复制代码
/kubernetes-cluster-binary-install# tree .
.
├── calico
│   └── calico-v3.22.yaml
├── certificate
│   ├── admin-csr.json
│   ├── apiserver-csr.json
│   ├── ca-config.json
│   ├── ca-csr.json
│   ├── cfssl
│   ├── cfssl-certinfo
│   ├── cfssljson
│   ├── controller-manager-csr.json
│   ├── etcd-csr.json
│   ├── kube-scheduler-csr.json
│   ├── proxy-csr.json
│   └── scheduler-csr.json
├── containerd.io
│   └── config.toml
├── coredns
│   ├── coredns.yaml
│   ├── coredns.yaml.sed
│   └── deploy.sh
├── cri-containerd-cni-1.6.4-linux-amd64.tar.gz
├── etcd-v3.5.4-linux-amd64.tar.gz
├── k9s
├── kubernetes-dashboard
│   ├── kubernetes-dashboard.yaml
│   └── rbac-dashboard-admin.yaml
├── kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
└── nginx.yaml
复制成功

0x02 安装部署

1.基础主机环境准备配置

步骤 01.【所有主机】主机名设置按照上述主机规划进行设置。

代码块
Shell
自动换行
复制代码
# 例如, 在10.10.107.223主机中运行。
hostnamectl set-hostname master-223

# 例如, 在10.10.107.227主机中运行。
hostnamectl set-hostname node-2
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步骤 02.【所有主机】将规划中的主机名称与IP地址进行硬解析。

代码块
Shell
自动换行
复制代码
sudo tee -a /etc/hosts <<'EOF'
10.10.107.223 master-223
10.10.107.224 master-224
10.10.107.225 master-225
10.10.107.226 node-1
10.10.107.227 node-2
10.10.107.222 weiyigeek.cluster.k8s
EOF
复制成功

步骤 03.验证每个节点上IP、MAC 地址和 product_uuid 的唯一性,保证其能相互正常通信

代码块
Shell
自动换行
复制代码
# 使用命令 ip link 或 ifconfig -a 来获取网络接口的 MAC 地址
ifconfig -a
# 使用命令 查看 product_uuid 校验
sudo cat /sys/class/dmi/id/product_uuid
复制成功

步骤 04.【所有主机】系统时间同步与时区设置

代码块
Shell
自动换行
复制代码
date -R
sudo ntpdate ntp.aliyun.com
sudo timedatectl set-timezone Asia/Shanghai
# 或者
# sudo dpkg-reconfigure tzdata
sudo timedatectl set-local-rtc 0
timedatectl
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步骤 05.【所有主机】禁用系统交换分区

代码块
Shell
自动换行
复制代码
swapoff -a && sed -i 's|^/swap.img|#/swap.ing|g' /etc/fstab
# 验证交换分区是否被禁用
free | grep "Swap:"
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步骤 06.【所有主机】系统内核参数调整

代码块
Shell
自动换行
复制代码
# 禁用 swap 分区
egrep -q "^(#)?vm.swappiness.*" /etc/sysctl.conf && sed -ri "s|^(#)?vm.swappiness.*|vm.swappiness = 0|g"  /etc/sysctl.conf || echo "vm.swappiness = 0" >> /etc/sysctl.conf
# 允许转发
egrep -q "^(#)?net.ipv4.ip_forward.*" /etc/sysctl.conf && sed -ri "s|^(#)?net.ipv4.ip_forward.*|net.ipv4.ip_forward = 1|g"  /etc/sysctl.conf || echo "net.ipv4.ip_forward = 1" >> /etc/sysctl.conf

# - 允许 iptables 检查桥接流量
egrep -q "^(#)?net.bridge.bridge-nf-call-iptables.*" /etc/sysctl.conf && sed -ri "s|^(#)?net.bridge.bridge-nf-call-iptables.*|net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1|g" /etc/sysctl.conf || echo "net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1" >> /etc/sysctl.conf
egrep -q "^(#)?net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables.*" /etc/sysctl.conf && sed -ri "s|^(#)?net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables.*|net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1|g" /etc/sysctl.conf || echo "net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1" >> /etc/sysctl.conf
复制成功

步骤 07.【所有主机】禁用系统防火墙

代码块
Shell
自动换行
复制代码
ufw disable && systemctl disable ufw && systemctl stop ufw
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步骤 08.【master-225 主机】使用 master-225 主机的公钥免账号密码登陆其它主机（可选）方便文件在各主机上传下载。

代码块
Shell
自动换行
复制代码
# 生成ed25519格式的公密钥
sh-keygen -t ed25519

# 例如,在master-225 主机上使用密钥登录到 master-223 设置 (其它主机同样)
ssh-copy-id -p 20211 weiyigeek@10.10.107.223
  # /usr/bin/ssh-copy-id: INFO: Source of key(s) to be installed: "/root/.ssh/id_ed25519.pub"
  # Are you sure you want to continue connecting (yes/no/[fingerprint])? yes # 输入yes
  # weiyigeek@10.10.107.223s password: # 输入主机密码
  # Number of key(s) added: 1
  # Now try logging into the machine, with:   "ssh -p '20211' 'weiyigeek@10.10.107.223'"
  # and check to make sure that only the key(s) you wanted were added.
ssh-copy-id -p 20211 weiyigeek@10.10.107.224
ssh-copy-id -p 20211 weiyigeek@10.10.107.226
ssh-copy-id -p 20211 weiyigeek@10.10.107.227
复制成功

2.负载均衡管理工具安装与内核加载

步骤 01.安装ipvs模块以及负载均衡相关依赖。

代码块
Shell
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复制代码
# 查看可用版本
sudo apt-cache madison ipvsadm
  # ipvsadm |   1:1.31-1 | http://mirrors.aliyun.com/ubuntu focal/main amd64 Packages

# 安装
sudo apt -y install ipvsadm ipset sysstat conntrack

# 锁定版本 
apt-mark hold ipvsadm
  # ipvsadm set on hold.
复制成功

步骤 02.将模块加载到内核中(开机自动设置-需要重启机器生效)

代码块
Shell
自动换行
复制代码
tee /etc/modules-load.d/k8s.conf <<'EOF'
# netfilter
br_netfilter

# containerd
overlay

# nf_conntrack
nf_conntrack

# ipvs
ip_vs
ip_vs_lc
ip_vs_lblc
ip_vs_lblcr
ip_vs_rr
ip_vs_wrr
ip_vs_sh
ip_vs_dh
ip_vs_fo
ip_vs_nq
ip_vs_sed
ip_vs_ftp
ip_tables
ip_set
ipt_set
ipt_rpfilter
ipt_REJECT
ipip
xt_set
EOF
复制成功

步骤 03.手动加载模块到内核中

代码块
Shell
自动换行
复制代码
mkdir -vp /etc/modules.d/
tee /etc/modules.d/k8s.modules <<'EOF'
#!/bin/bash
# netfilter 模块 允许 iptables 检查桥接流量
modprobe -- br_netfilter
# containerd
modprobe -- overlay
# nf_conntrack
modprobe -- nf_conntrack
# ipvs
modprobe -- ip_vs
modprobe -- ip_vs_lc
modprobe -- ip_vs_lblc
modprobe -- ip_vs_lblcr
modprobe -- ip_vs_rr
modprobe -- ip_vs_wrr
modprobe -- ip_vs_sh
modprobe -- ip_vs_dh
modprobe -- ip_vs_fo
modprobe -- ip_vs_nq
modprobe -- ip_vs_sed
modprobe -- ip_vs_ftp
modprobe -- ip_tables
modprobe -- ip_set
modprobe -- ipt_set
modprobe -- ipt_rpfilter
modprobe -- ipt_REJECT
modprobe -- ipip
modprobe -- xt_set
EOF

chmod 755 /etc/modules.d/k8s.modules && bash /etc/modules.d/k8s.modules && lsmod | grep -e ip_vs -e nf_conntrack
  # ip_vs_sh               16384  0
  # ip_vs_wrr              16384  0
  # ip_vs_rr               16384  0
  # ip_vs                 155648  6 ip_vs_rr,ip_vs_sh,ip_vs_wrr
  # nf_conntrack          139264  1 ip_vs
  # nf_defrag_ipv6         24576  2 nf_conntrack,ip_vs
  # nf_defrag_ipv4         16384  1 nf_conntrack
  # libcrc32c              16384  5 nf_conntrack,btrfs,xfs,raid456,ip_vs

sysctl --system
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温馨提示: 在 kernel 4.19 版本及以上将使用 nf_conntrack 模块, 则在 4.18 版本以下则需使用nf_conntrack_ipv4 模块。

3.高可用HAproxy与Keepalived软件安装配置

描述: 由于是测试学习环境, 此处我未专门准备两台HA服务器, 而是直接采用master节点机器，如果是正式环境建议独立出来。

步骤 01.【Master节点机器】安装下载 haproxy (HA代理健康检测) 与 keepalived (虚拟路由协议-主从)。

代码块
Shell
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复制代码
# 查看可用版本
sudo apt-cache madison haproxy keepalived
  #  haproxy | 2.0.13-2ubuntu0.5 | http://mirrors.aliyun.com/ubuntu focal-security/main amd64 Packages
  # keepalived | 1:2.0.19-2ubuntu0.2 | http://mirrors.aliyun.com/ubuntu focal-updates/main amd64 Packages

# 安装
sudo apt -y install haproxy keepalived

# 锁定版本 
apt-mark hold haproxy keepalived
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步骤 02.【Master节点机器】进行 HAProxy 配置，其配置目录为 ，所有节点配置是一致的。

代码块
Shell
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复制代码
sudo cp /etc/haproxy/haproxy.cfg{,.bak}
tee /etc/haproxy/haproxy.cfg<<'EOF'
global
  user haproxy
  group haproxy
  maxconn 2000
  daemon
  log /dev/log local0
  log /dev/log local1 err
  chroot /var/lib/haproxy
  stats socket /run/haproxy/admin.sock mode 660 level admin expose-fd listeners
  stats timeout 30s
  # Default SSL material locations
  ca-base /etc/ssl/certs
  crt-base /etc/ssl/private
  # See: https://ssl-config.mozilla.org/#server=haproxy&server-version=2.0.3&config=intermediate
  ssl-default-bind-ciphers ECDHE-ECDSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-ECDSA-CHACHA20-POLY1305:ECDHE-RSA-CHACHA20-POLY1305:DHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384
  ssl-default-bind-ciphersuites TLS_AES_128_GCM_SHA256:TLS_AES_256_GCM_SHA384:TLS_CHACHA20_POLY1305_SHA256
  ssl-default-bind-options ssl-min-ver TLSv1.2 no-tls-tickets

defaults
  log     global
  mode    http
  option  httplog
  option  dontlognull
  timeout connect 5000
  timeout client  50000
  timeout server  50000
  timeout http-request 15s
  timeout http-keep-alive 15s
  # errorfile 400 /etc/haproxy/errors/400.http
  # errorfile 403 /etc/haproxy/errors/403.http
  # errorfile 408 /etc/haproxy/errors/408.http
  # errorfile 500 /etc/haproxy/errors/500.http
  # errorfile 502 /etc/haproxy/errors/502.http
  # errorfile 503 /etc/haproxy/errors/503.http
  # errorfile 504 /etc/haproxy/errors/504.http

# 注意: 管理HAproxy (可选)
# frontend monitor-in
#   bind *:33305
#   mode http
#   option httplog
#   monitor-uri /monitor

# 注意: 基于四层代理, 1644 3为VIP的 ApiServer 控制平面端口, 由于是与master节点在一起所以不能使用6443端口.
frontend k8s-master
  bind 0.0.0.0:16443
  bind 127.0.0.1:16443
  mode tcp
  option tcplog
  tcp-request inspect-delay 5s
  default_backend k8s-master

# 注意: Master 节点的默认 Apiserver 是6443端口
backend k8s-master
  mode tcp
  option tcplog
  option tcp-check
  balance roundrobin
  default-server inter 10s downinter 5s rise 2 fall 2 slowstart 60s maxconn 250 maxqueue 256 weight 100
  server master-223 10.10.107.223:6443 check
  server master-224 10.10.107.224:6443 check
  server master-225 10.10.107.225:6443 check
EOF
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步骤 03.【Master节点机器】进行 置KeepAlived 配置 ，其配置目录为 

代码块
Shell
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复制代码
# 创建配置目录，分别在各个master节点执行。
mkdir -vp /etc/keepalived
# __ROLE__ 角色: MASTER 或者 BACKUP
# __NETINTERFACE__ 宿主机物理网卡名称 例如我的ens32
# __IP__ 宿主机物理IP地址
# __VIP__ 虚拟VIP地址
sudo tee /etc/keepalived/keepalived.conf <<'EOF'
! Configuration File for keepalived
global_defs {
  router_id LVS_DEVEL
script_user root
  enable_script_security
}
vrrp_script chk_apiserver {
  script "/etc/keepalived/check_apiserver.sh"
  interval 5
  weight -5
  fall 2  
  rise 1
}
vrrp_instance VI_1 {
  state __ROLE__
  interface __NETINTERFACE__
  mcast_src_ip __IP__
  virtual_router_id 51
  priority 101
  advert_int 2
  authentication {
    auth_type PASS
    auth_pass K8SHA_KA_AUTH
  }
  virtual_ipaddress {
    __VIP__
  }
  # HA 健康检查
  # track_script {
  #   chk_apiserver
  # }
}
EOF

# 此处 master-225 性能较好所以配置为Master (master-225 主机上执行)
# master-225 10.10.107.225 => MASTER
sed -i -e 's#__ROLE__#MASTER#g' \
  -e 's#__NETINTERFACE__#ens32#g' \
  -e 's#__IP__#10.10.107.225#g' \
  -e 's#__VIP__#10.10.107.222#g' /etc/keepalived/keepalived.conf 

# master-224 10.10.107.224 => BACKUP  (master-224 主机上执行)
sed -i -e 's#__ROLE__#BACKUP#g' \
  -e 's#__NETINTERFACE__#ens32#g' \
  -e 's#__IP__#10.10.107.224#g' \
  -e 's#__VIP__#10.10.107.222#g' /etc/keepalived/keepalived.conf 

# master-223 10.10.107.223 => BACKUP  (master-223 主机上执行)
sed -i -e 's#__ROLE__#BACKUP#g' \
  -e 's#__NETINTERFACE__#ens32#g' \
  -e 's#__IP__#10.10.107.223#g' \
  -e 's#__VIP__#10.10.107.222#g' /etc/keepalived/keepalived.conf
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温馨提示: 注意上述的健康检查是关闭注释了的，你需要将K8S集群建立完成后再开启。track_script {  chk_apiserver}

步骤 04.【Master节点机器】进行配置 KeepAlived 健康检查文件。

代码块
Shell
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复制代码
sudo tee /etc/keepalived/check_apiserver.sh <<'EOF'
#!/bin/bash
err=0
for k in $(seq 1 3)
do
  check_code=$(pgrep haproxy)
  if [[ $check_code == "" ]]; then
    err=$(expr $err + 1)
    sleep 1
    continue
  else
    err=0
    break
  fi
done

if [[ $err != "0" ]]; then
  echo "systemctl stop keepalived"
  /usr/bin/systemctl stop keepalived
  exit 1
else
  exit 0
fi
EOF
sudo chmod +x /etc/keepalived/check_apiserver.sh
复制成功

步骤 05.【Master节点机器】启动 haproxy 、keepalived 相关服务及测试VIP漂移。

代码块
Shell
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复制代码
# 重载 Systemd 设置 haproxy 、keepalived 开机自启以及立即启动
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable --now haproxy && sudo systemctl enable --now keepalived
# Synchronizing state of haproxy.service with SysV service script with /lib/systemd/systemd-sysv-install.
# Executing: /lib/systemd/systemd-sysv-install enable haproxy
# Synchronizing state of keepalived.service with SysV service script with /lib/systemd/systemd-sysv-install.
# Executing: /lib/systemd/systemd-sysv-install enable keepalived

# 在 master-223 主机中发现vip地址在其主机上。
root@master-223:~$ ip addr
  # 2: ens32: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
  #     link/ether 00:0c:29:00:0f:8f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
  #     inet 10.10.107.223/24 brd 10.10.107.255 scope global ens32
  #        valid_lft forever preferred_lft forever
  #     inet 10.10.107.222/32 scope global ens32
  #        valid_lft forever preferred_lft forever
# 其它两台主机上通信验证。
root@master-224:~$ ping 10.10.107.222
root@master-224:~$ ping 10.10.107.222
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代码块
Shell
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复制代码
# 手动验证VIP漂移,我们将该服务器上keepalived停止掉。
root@master-223:~$ pgrep haproxy
  # 6320
  # 6321
root@master-223:~$ /usr/bin/systemctl stop keepalived

# 此时,发现VIP已经飘到master-225主机中
root@master-225:~$ ip addr show ens32
  # 2: ens32: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
  #     link/ether 00:0c:29:93:28:61 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
  #     inet 10.10.107.225/24 brd 10.10.107.255 scope global ens32
  #       valid_lft forever preferred_lft forever
  #     inet 10.10.107.222/32 scope global ens32
  #       valid_lft forever preferred_lft forever
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至此，HAProxy 与 Keepalived 配置就告一段落了,下面将学习 ETCD 集群配置与证书签发。

4.配置部署etcd集群与etcd证书签发

描述: 创建一个高可用的ETCD集群，此处我们在【master-225】机器中操作。

步骤 01.【master-225】创建一个配置与相关文件存放的目录, 以及下载获取cfssl工具进行CA证书制作与签发(cfssl工具往期文章参考地址: https://blog.weiyigeek.top/2019/10-21-12.html#3-CFSSL-生成 )。

代码块
Shell
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复制代码
# 工作目录创建
mkdir -vp /app/k8s-init-work && cd /app/k8s-init-work

# cfssl 最新下载地址: https://github.com/cloudflare/cfssl/releases
# cfssl 相关工具拉取 (如果拉取较慢，建议使用某雷下载，然后上传到服务器里)
curl -L https://github.com/cloudflare/cfssl/releases/download/v1.6.1/cfssl_1.6.1_linux_amd64 -o /usr/local/bin/cfssl
curl -L https://github.com/cloudflare/cfssl/releases/download/v1.6.1/cfssljson_1.6.1_linux_amd64 -o /usr/local/bin/cfssljson
curl -L https://github.com/cloudflare/cfssl/releases/download/v1.6.1/cfssl-certinfo_1.6.1_linux_amd64 -o /usr/local/bin/cfssl-certinfo

# 赋予执行权限
chmod +x /usr/local/bin/cfssl*

/app# cfssl version
# Version: 1.2.0
# Revision: dev
# Runtime: go1.6
复制成功

温馨提示:

  • cfssl : CFSSL 命令行工具

  • cfssljson : 用于从cfssl程序中获取JSON输出并将证书、密钥、证书签名请求文件CSR和Bundle写入到文件中，

步骤 02.利用上述 cfssl 工具创建 CA 证书。

代码块
Shell
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复制代码
# - CA 证书签名请求配置文件
fssl print-defaults csr > ca-csr.json
tee ca-csr.json <<'EOF'
{
  "CN": "kubernetes",
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "ChongQing",
      "ST": "ChongQing",
      "O": "k8s",
      "OU": "System"
    }
  ],
  "ca": {
    "expiry": "87600h"
  }
}
EOF

# 关键参数解析:
CN: Common Name，浏览器使用该字段验证网站是否合法，一般写的是域名，非常重要。浏览器使用该字段验证网站是否合法
key：生成证书的算法
hosts：表示哪些主机名(域名)或者IP可以使用此csr申请的证书，为空或者""表示所有的都可以使用(本例中没有`"hosts": [""]`字段)
names：常见属性设置
  * C: Country， 国家
  * ST: State，州或者是省份
  * L: Locality Name，地区，城市
  * O: Organization Name，组织名称，公司名称(在k8s中常用于指定Group，进行RBAC绑定)
  * OU: Organization Unit Name，组织单位名称，公司部门

# - CA 证书策略配置文件
cfssl print-defaults config > ca-config.json
tee ca-config.json <<'EOF'
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "kubernetes": {
        "expiry": "87600h",
        "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      },
      "etcd": {
        "expiry": "87600h",
        "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF

# 关键参数解析:
default 默认策略，指定了证书的默认有效期是10年(87600h)
profile 自定义策略配置
  * kubernetes：表示该配置(profile)的用途是为kubernetes生成证书及相关的校验工作
  * signing：表示该证书可用于签名其它证书；生成的 ca.pem 证书中 CA=TRUE
  * server auth：表示可以该CA 对 server 提供的证书进行验证
  * client auth：表示可以用该 CA 对 client 提供的证书进行验证
  * expiry：也表示过期时间，如果不写以default中的为准

# - 执行cfssl gencert 命令生成CA证书
# 利用CA证书签名请求配置文件 ca-csr.json 生成CA证书和CA私钥和CSR(证书签名请求):
cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca
  # 2022/04/27 16:49:37 [INFO] generating a new CA key and certificate from CSR
  # 2022/04/27 16:49:37 [INFO] generate received request
  # 2022/04/27 16:49:37 [INFO] received CSR
  # 2022/04/27 16:49:37 [INFO] generating key: rsa-2048
  # 2022/04/27 16:49:37 [INFO] encoded CSR
  # 2022/04/27 16:49:37 [INFO] signed certificate with serial number 245643466964695827922023924375276493244980966303
$ ls
  # ca-config.json  ca.csr  ca-csr.json  ca-key.pem  ca.pem
$ openssl x509 -in ca.pem -text -noout | grep "Not"
  # Not Before: Apr 27 08:45:00 2022 GMT
  # Not After : Apr 24 08:45:00 2032 GMT
复制成功

温馨提示: 如果将 expiry 设置为87600h 表示证书过期时间为十年。

步骤 03.配置ETCD证书相关文件以及生成其证书,

代码块
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# etcd 证书请求文件
tee etcd-csr.json <<'EOF'
{
  "CN": "etcd",
  "hosts": [
    "127.0.0.1",
    "10.10.107.223",
    "10.10.107.224",
    "10.10.107.225",
    "etcd1",
    "etcd2",
    "etcd3"
  ],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "ChongQing",
      "ST": "ChongQing",
      "O": "etcd",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

# 利用ca证书签发生成etcd证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=etcd etcd-csr.json | cfssljson -bare etcd

$ ls etcd*
etcd.csr  etcd-csr.json  etcd-key.pem  etcd.pem
$ openssl x509 -in etcd.pem -text -noout | grep  "X509v3 Subject Alternative Name" -A 1
  # X509v3 Subject Alternative Name:
  #   DNS:etcd1, DNS:etcd2, DNS:etcd3, IP Address:127.0.0.1, IP Address:10.10.107.223, IP Address:10.10.107.224, IP Address:10.10.107.225
复制成功

步骤 04.【所有Master节点主机】下载部署ETCD集群, 首先我们需要下载etcd软件包, 可以 Github release 找到最新版本的etcd下载路径(https://github.com/etcd-io/etcd/releases/)。

代码块
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复制代码
# 下载
wget -L https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.5.4/etcd-v3.5.4-linux-amd64.tar.gz
tar -zxvf etcd-v3.5.4-linux-amd64.tar.gz
cp -a etcd* /usr/local/bin/

# 版本 
etcd --version
  # etcd Version: 3.5.4
  # Git SHA: 08407ff76
  # Go Version: go1.16.15
  # Go OS/Arch: linux/amd64

# 复制到其它master主机上
scp -P 20211 ./etcd-v3.5.4-linux-amd64.tar.gz weiyigeek@master-223:~
scp -P 20211 ./etcd-v3.5.4-linux-amd64.tar.gz weiyigeek@master-224:~

# 分别在master-223与master-224执行, 解压到 /usr/local/ 目录同样复制二进制文件到 /usr/local/bin/
tar -zxvf /home/weiyigeek/etcd-v3.5.4-linux-amd64.tar.gz -C /usr/local/
cp -a /usr/local/etcd-v3.5.4-linux-amd64/etcd* /usr/local/bin/
复制成功

温馨提示: etcd 官网地址 ( https://etcd.io/)

步骤 05.创建etcd集群所需的配置文件。

代码块
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复制代码
# 证书准备
mkdir -vp /etc/etcd/pki/
cp *.pem /etc/etcd/pki/
ls /etc/etcd/pki/
  # ca-key.pem  ca.pem  etcd-key.pem  etcd.pem

# 上传到~家目录,并需要将其复制到 /etc/etcd/pki/ 目录中
scp -P 20211 *.pem weiyigeek@master-224:~
scp -P 20211 *.pem weiyigeek@master-223:~
  # ****************** [ 安全登陆 (Security Login) ] *****************
  # Authorized only. All activity will be monitored and reported.By Security Center.
  # ca-key.pem             100% 1675     3.5MB/s   00:00
  # ca.pem                 100% 1375     5.2MB/s   00:00
  # etcd-key.pem           100% 1679     7.0MB/s   00:00
  # etcd.pem               100% 1399     5.8MB/s   00:00

# master-225 执行
tee /etc/etcd/etcd.conf <<'EOF'
# [成员配置]
# member 名称
ETCD_NAME=etcd1
# 存储数据的目录(注意需要建立)
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/data"
# 用于监听客户端etcdctl或者curl连接
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://10.10.107.225:2379,https://127.0.0.1:2379"
# 用于监听集群中其它member的连接
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://10.10.107.225:2380"

# [证书配置]
# ETCD_CERT_FILE=/etc/etcd/pki/etcd.pem
# ETCD_KEY_FILE=/etc/etcd/pki/etcd-key.pem
# ETCD_TRUSTED_CA_FILE=/etc/kubernetes/pki/ca.pem
# ETCD_CLIENT_CERT_AUTH=true
# ETCD_PEER_CLIENT_CERT_AUTH=true
# ETCD_PEER_CERT_FILE=/etc/etcd/pki/etcd.pem
# ETCD_PEER_KEY_FILE=/etc/etcd/pki/etcd-key.pem
# ETCD_PEER_TRUSTED_CA_FILE=/etc/kubernetes/pki/ca.pem

# [集群配置]
# 本机地址用于通知客户端，客户端通过此IPs与集群通信;
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://10.10.107.225:2379"
# 本机地址用于通知集群member与member通信
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://10.10.107.225:2380"
# 描述集群中所有节点的信息，本member根据此信息去联系其他member
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd1=https://10.10.107.225:2380,etcd2=https://10.10.107.224:2380,etcd3=https://10.10.107.223:2380"
# 集群状态新建集群时候设置为new,若是想加入某个已经存在的集群设置为existing
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE=new
EOF


# master-224 执行
tee /etc/etcd/etcd.conf <<'EOF'
# [成员配置]
# member 名称
ETCD_NAME=etcd2
# 存储数据的目录(注意需要建立)
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/data"
# 用于监听客户端etcdctl或者curl连接
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://10.10.107.224:2379,https://127.0.0.1:2379"
# 用于监听集群中其它member的连接
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://10.10.107.224:2380"

# [集群配置]
# 本机地址用于通知客户端，客户端通过此IPs与集群通信;
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://10.10.107.224:2379"
# 本机地址用于通知集群member与member通信
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://10.10.107.224:2380"
# 描述集群中所有节点的信息，本member根据此信息去联系其他member
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd1=https://10.10.107.225:2380,etcd2=https://10.10.107.224:2380,etcd3=https://10.10.107.223:2380"
# 集群状态新建集群时候设置为new,若是想加入某个已经存在的集群设置为existing
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE=new
EOF


# master-223 执行
tee /etc/etcd/etcd.conf <<'EOF'
# [成员配置]
# member 名称
ETCD_NAME=etcd3
# 存储数据的目录(注意需要建立)
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/data"
# 用于监听客户端etcdctl或者curl连接
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://10.10.107.223:2379,https://127.0.0.1:2379"
# 用于监听集群中其它member的连接
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://10.10.107.223:2380"

# [集群配置]
# 本机地址用于通知客户端，客户端通过此IPs与集群通信;
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://10.10.107.223:2379"
# 本机地址用于通知集群member与member通信
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://10.10.107.223:2380"
# 描述集群中所有节点的信息，本member根据此信息去联系其他member
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd1=https://10.10.107.225:2380,etcd2=https://10.10.107.224:2380,etcd3=https://10.10.107.223:2380"
# 集群状态新建集群时候设置为new,若是想加入某个已经存在的集群设置为existing
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE=new
EOF
复制成功

步骤 06.【所有Master节点主机】创建配置 etcd 的 systemd 管理配置文件，并启动其服务。

代码块
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mkdir -vp /var/lib/etcd/
cat > /usr/lib/systemd/system/etcd.service <<EOF
[Unit]
Description=Etcd Server
Documentation=https://github.com/etcd-io/etcd
After=network.target
After=network-online.target
wants=network-online.target

[Service]
Type=notify
WorkingDirectory=/var/lib/etcd/
EnvironmentFile=-/etc/etcd/etcd.conf
ExecStart=/usr/local/bin/etcd \
  --client-cert-auth \
  --trusted-ca-file /etc/etcd/pki/ca.pem \
  --cert-file /etc/etcd/pki/etcd.pem \
  --key-file /etc/etcd/pki/etcd-key.pem \
  --peer-client-cert-auth \
  --peer-trusted-ca-file /etc/etcd/pki/ca.pem \
  --peer-cert-file /etc/etcd/pki/etcd.pem \
  --peer-key-file /etc/etcd/pki/etcd-key.pem
Restart=on-failure
RestartSec=5
LimitNOFILE=65535
LimitNPROC=65535

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

# 重载 systemd && 开机启动与手动启用etcd服务
systemctl daemon-reload && systemctl enable --now etcd.service
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步骤 07.【所有Master节点主机】查看各个master节点的etcd集群服务是否正常及其健康状态。

代码块
Shell
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复制代码
# 服务查看
systemctl status etcd.service

# 利用 etcdctl 工具查看集群成员信息
export ETCDCTL_API=3
etcdctl --endpoints=https://10.10.107.225:2379,https://10.10.107.224:2379,https://10.10.107.223:2379 \
--cacert="/etc/etcd/pki/ca.pem" --cert="/etc/etcd/pki/etcd.pem" --key="/etc/etcd/pki/etcd-key.pem" \
--write-out=table member list
  # +------------------+---------+-------+----------------------------+----------------------------+------------+
  # |        ID        | STATUS  | NAME  |         PEER ADDRS         |        CLIENT ADDRS        | IS LEARNER |
  # +------------------+---------+-------+----------------------------+----------------------------+------------+
  # | 144934d02ad45ec7 | started | etcd3 | https://10.10.107.223:2380 | https://10.10.107.223:2379 |      false |
  # | 2480d95a2df867a4 | started | etcd2 | https://10.10.107.224:2380 | https://10.10.107.224:2379 |      false |
  # | 2e8fddd3366a3d88 | started | etcd1 | https://10.10.107.225:2380 | https://10.10.107.225:2379 |      false |
  # +------------------+---------+-------+----------------------------+----------------------------+------------+

# 集群节点信息
etcdctl --endpoints=https://10.10.107.225:2379,https://10.10.107.224:2379,https://10.10.107.223:2379 \
--cacert="/etc/etcd/pki/ca.pem" --cert="/etc/etcd/pki/etcd.pem" --key="/etc/etcd/pki/etcd-key.pem"  \
--write-out=table endpoint status
  # +----------------------------+------------------+---------+---------+-----------+------------+-----------+------------+--------------------+--------+
  # |          ENDPOINT          |        ID        | VERSION | DB SIZE | IS LEADER | IS LEARNER | RAFT TERM | RAFT INDEX | RAFT APPLIED INDEX | ERRORS |
  # +----------------------------+------------------+---------+---------+-----------+------------+-----------+------------+--------------------+--------+
  # | https://10.10.107.225:2379 | 2e8fddd3366a3d88 |   3.5.4 |   20 kB |     false |      false |         3 |         12 |                 12 |        |
  # | https://10.10.107.224:2379 | 2480d95a2df867a4 |   3.5.4 |   20 kB |      true |      false |         3 |         12 |                 12 |        |
  # | https://10.10.107.223:2379 | 144934d02ad45ec7 |   3.5.4 |   20 kB |     false |      false |         3 |         12 |                 12 |        |
  # +----------------------------+------------------+---------+---------+-----------+------------+-----------+------------+--------------------+--------+

# 集群节点健康状态
etcdctl --endpoints=https://10.10.107.225:2379,https://10.10.107.224:2379,https://10.10.107.223:2379 \
--cacert="/etc/etcd/pki/ca.pem" --cert="/etc/etcd/pki/etcd.pem" --key="/etc/etcd/pki/etcd-key.pem"  \
--write-out=table endpoint health
  # +----------------------------+--------+-------------+-------+
  # |          ENDPOINT          | HEALTH |    TOOK     | ERROR |
  # +----------------------------+--------+-------------+-------+
  # | https://10.10.107.225:2379 |   true |  9.151813ms |       |
  # | https://10.10.107.224:2379 |   true | 10.965914ms |       |
  # | https://10.10.107.223:2379 |   true | 11.165228ms |       |
  # +----------------------------+--------+-------------+-------+

# 集群节点性能测试
etcdctl --endpoints=https://10.10.107.225:2379,https://10.10.107.224:2379,https://10.10.107.223:2379 \
--cacert="/etc/etcd/pki/ca.pem" --cert="/etc/etcd/pki/etcd.pem" --key="/etc/etcd/pki/etcd-key.pem"  \
--write-out=tableendpoint check perf
# 59 / 60 Boooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooom   !  98.33%PASS: Throughput is 148 writes/s
# Slowest request took too long: 1.344053s
# Stddev too high: 0.143059s
# FAIL
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5.Containerd 运行时安装部署

步骤 01.【所有节点】在各主机中安装二进制版本的 containerd.io 运行时服务，Kubernertes 通过 CRI 插件来连接 containerd 服务中, 控制容器的生命周期。

代码块
Shell
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复制代码
# 从 Github 中下载最新的版本的 cri-containerd-cni 
wget -L https://github.com/containerd/containerd/releases/download/v1.6.4/cri-containerd-cni-1.6.4-linux-amd64.tar.gz

# 解压到当前cri-containerd-cni目录中。
mkdir -vp cri-containerd-cni
tar -zxvf cri-containerd-cni-1.6.4-linux-amd64.tar.gz -C cri-containerd-cni
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步骤 02.查看其文件以及配置文件路径信息。

代码块
Shell
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复制代码
$ tree ./cri-containerd-cni/
.
├── etc
│   ├── cni
│   │   └── net.d
│   │       └── 10-containerd-net.conflist
│   ├── crictl.yaml
│   └── systemd
│       └── system
│           └── containerd.service
├── opt
│   ├── cni
│   │   └── bin
│   │       ├── bandwidth
│   │       ├── bridge
│   │       ├── dhcp
│   │       ├── firewall
│   │       ├── host-device
│   │       ├── host-local
│   │       ├── ipvlan
│   │       ├── loopback
│   │       ├── macvlan
│   │       ├── portmap
│   │       ├── ptp
│   │       ├── sbr
│   │       ├── static
│   │       ├── tuning
│   │       ├── vlan
│   │       └── vrf
│   └── containerd
│       └── cluster
│           ├── gce
│           │   ├── cloud-init
│           │   │   ├── master.yaml
│           │   │   └── node.yaml
│           │   ├── cni.template
│           │   ├── configure.sh
│           │   └── env
│           └── version
└── usr
    └── local
        ├── bin
        │   ├── containerd
        │   ├── containerd-shim
        │   ├── containerd-shim-runc-v1
        │   ├── containerd-shim-runc-v2
        │   ├── containerd-stress
        │   ├── crictl
        │   ├── critest
        │   ├── ctd-decoder
        │   └── ctr
        └── sbin
            └── runc

# 然后在所有节点上复制到上述文件夹到对应目录中
cd ./cri-containerd-cni/
cp -r etc/ /
cp -r opt/ /
cp -r usr/ /
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步骤 03.【所有节点】进行containerd 配置创建并修改 config.toml .

代码块
Shell
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复制代码
mkdir -vp /etc/containerd

# 默认配置生成
containerd config default >/etc/containerd/config.toml
ls /etc/containerd/config.toml
  # /etc/containerd/config.toml

# pause 镜像源
sed -i "s#k8s.gcr.io/pause#registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause#g"  /etc/containerd/config.toml

# 使用 SystemdCgroup
sed -i 's#SystemdCgroup = false#SystemdCgroup = true#g' /etc/containerd/config.toml

# docker.io mirror
sed -i '/registry.mirrors]/a\ \ \ \ \ \ \ \ [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.mirrors."docker.io"]' /etc/containerd/config.toml
sed -i '/registry.mirrors."docker.io"]/a\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ endpoint = ["https://xlx9erfu.mirror.aliyuncs.com","https://docker.mirrors.ustc.edu.cn"]' /etc/containerd/config.toml

# gcr.io mirror
sed -i '/registry.mirrors]/a\ \ \ \ \ \ \ \ [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.mirrors."gcr.io"]' /etc/containerd/config.toml
sed -i '/registry.mirrors."gcr.io"]/a\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ endpoint = ["https://gcr.mirrors.ustc.edu.cn"]' /etc/containerd/config.toml

# k8s.gcr.io mirror
sed -i '/registry.mirrors]/a\ \ \ \ \ \ \ \ [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.mirrors."k8s.gcr.io"]' /etc/containerd/config.toml
sed -i '/registry.mirrors."k8s.gcr.io"]/a\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ endpoint = ["https://gcr.mirrors.ustc.edu.cn/google-containers/","https://registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/"]' /etc/containerd/config.toml

# quay.io mirror
sed -i '/registry.mirrors]/a\ \ \ \ \ \ \ \ [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.mirrors."quay.io"]' /etc/containerd/config.toml
sed -i '/registry.mirrors."quay.io"]/a\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ endpoint = ["https://quay.mirrors.ustc.edu.cn"]' /etc/containerd/config.toml
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步骤 04.客户端工具 runtime 与 镜像 端点配置:

代码块
Shell
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复制代码
# 手动设置临时生效
# crictl config runtime-endpoint /run/containerd/containerd.sock
# /run/containerd/containerd.sock 

# 配置文件设置永久生效
cat <<EOF > /etc/crictl.yaml
runtime-endpoint: unix:///run/containerd/containerd.sock
image-endpoint: unix:///run/containerd/containerd.sock
timeout: 10
debug: false
EOF
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步骤 05.重载 systemd自启和启动containerd.io服务。

代码块
Shell
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复制代码
systemctl daemon-reload && systemctl enable --now containerd.service
systemctl status containerd.service
ctr version
  # Client:
  #   Version:  1.5.11
  #   Revision: 3df54a852345ae127d1fa3092b95168e4a88e2f8
  #   Go version: go1.17.8

  # Server:
  #   Version:  1.5.11
  #   Revision: 3df54a852345ae127d1fa3092b95168e4a88e2f8
  #   UUID: 71a28bbb-6ed6-408d-a873-e394d48b35d8
复制成功

步骤 06.用于根据OCI规范生成和运行容器的CLI工具 runc 版本查看

代码块
Shell
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复制代码
runc -v
  # runc version 1.1.1
  # commit: v1.1.1-0-g52de29d7
  # spec: 1.0.2-dev
  # go: go1.17.9
  # libseccomp: 2.5.1
复制成功

温馨提示: 当默认 runc 执行提示  时，由于上述软件包中包含的runc对系统依赖过多，所以建议单独下载安装 runc 二进制项目(https://github.com/opencontainers/runc/)

代码块
Shell
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复制代码
wget https://github.com/opencontainers/runc/releases/download/v1.1.1/runc.amd64

# 执行权限赋予
chmod +x runc.amd64

# 替换掉 /usr/local/sbin/ 路径原软件包中的 runc
mv runc.amd64 /usr/local/sbin/runc
复制成功
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