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01.系统初始化和全局变量.md

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tags: environment

01.系统初始化和全局变量

集群机器

  • zhangjun-k8s01：172.27.137.240
  • zhangjun-k8s02：172.27.137.239
  • zhangjun-k8s03：172.27.137.238

注意：

  1. 本文档中的 etcd 集群、master 节点、worker 节点均使用这三台机器；
  2. 需要在所有机器上执行本文档的初始化命令；
  3. 需要使用 root 账号执行这些命令；
  4. 如果没有特殊指明，本文档的所有操作均在 zhangjun-k8s01 节点上执行，然后远程分发文件和执行命令；

主机名

设置永久主机名称，然后重新登录:

hostnamectl set-hostname zhangjun-k8s01 # 将 zhangjun-k8s01 替换为当前主机名
  • 设置的主机名保存在 /etc/hostname 文件中；

如果 DNS 不支持解析主机名称，则需要修改每台机器的 /etc/hosts 文件，添加主机名和 IP 的对应关系：

cat >> /etc/hosts <<EOF
172.27.137.240 zhangjun-k8s01
172.27.137.239 zhangjun-k8s02
172.27.137.238 zhangjun-k8s03
EOF

添加 docker 账户

在每台机器上添加 docker 账户：

useradd -m docker

无密码 ssh 登录其它节点

如果没有特殊指明，本文档的所有操作均在 zhangjun-k8s01 节点上执行，然后远程分发文件和执行命令，所以需要添加该节点到其它节点的 ssh 信任关系。

设置 zhangjun-k8s01 的 root 账户可以无密码登录所有节点：

ssh-keygen -t rsa
ssh-copy-id root@zhangjun-k8s01
ssh-copy-id root@zhangjun-k8s02
ssh-copy-id root@zhangjun-k8s03

更新 PATH 变量

将可执行文件目录添加到 PATH 环境变量中：

echo 'PATH=/opt/k8s/bin:$PATH' >>/root/.bashrc
source /root/.bashrc

安装依赖包

在每台机器上安装依赖包：

CentOS:

yum install -y epel-release
yum install -y conntrack ntpdate ntp ipvsadm ipset jq iptables curl sysstat libseccomp wget

Ubuntu:

apt-get install -y conntrack ipvsadm ntp ipset jq iptables curl sysstat libseccomp
  • ipvs 依赖 ipset；
  • ntp 保证各机器系统时间同步；

关闭防火墙

在每台机器上关闭防火墙，清理防火墙规则，设置默认转发策略：

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
iptables -F && iptables -X && iptables -F -t nat && iptables -X -t nat
iptables -P FORWARD ACCEPT

关闭 swap 分区

如果开启了 swap 分区，kubelet 会启动失败(可以通过将参数 --fail-swap-on 设置为 false 来忽略 swap on)，故需要在每台机器上关闭 swap 分区。同时注释 /etc/fstab 中相应的条目，防止开机自动挂载 swap 分区：

swapoff -a
sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab

关闭 SELinux

关闭 SELinux，否则后续 K8S 挂载目录时可能报错 Permission denied：

setenforce 0
sed -i 's/^SELINUX=.*/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config

关闭 dnsmasq（可选）

linux 系统开启了 dnsmasq 后(如 GUI 环境)，将系统 DNS Server 设置为 127.0.0.1，这会导致 docker 容器无法解析域名，需要关闭它：

systemctl stop dnsmasq
systemctl disable dnsmasq

加载内核模块

modprobe ip_vs_rr
modprobe br_netfilter

优化内核参数

cat > kubernetes.conf <<EOF
net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1
net.ipv4.ip_forward=1
net.ipv4.tcp_tw_recycle=0
vm.swappiness=0 # 禁止使用 swap 空间，只有当系统 OOM 时才允许使用它
vm.overcommit_memory=1 # 不检查物理内存是否够用
vm.panic_on_oom=0 # 开启 OOM
fs.inotify.max_user_instances=8192
fs.inotify.max_user_watches=1048576
fs.file-max=52706963
fs.nr_open=52706963
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
net.netfilter.nf_conntrack_max=2310720
EOF
cp kubernetes.conf  /etc/sysctl.d/kubernetes.conf
sysctl -p /etc/sysctl.d/kubernetes.conf
  • 必须关闭 tcp_tw_recycle，否则和 NAT 冲突，会导致服务不通；
  • 关闭 IPV6，防止触发 docker BUG；

设置系统时区

# 调整系统 TimeZone
timedatectl set-timezone Asia/Shanghai

# 将当前的 UTC 时间写入硬件时钟
timedatectl set-local-rtc 0

# 重启依赖于系统时间的服务
systemctl restart rsyslog 
systemctl restart crond

关闭无关的服务

systemctl stop postfix && systemctl disable postfix

设置 rsyslogd 和 systemd journald

systemd 的 journald 是 Centos 7 缺省的日志记录工具，它记录了所有系统、内核、Service Unit 的日志。

相比 systemd，journald 记录的日志有如下优势：

  1. 可以记录到内存或文件系统；(默认记录到内存，对应的位置为 /run/log/jounal)；
  2. 可以限制占用的磁盘空间、保证磁盘剩余空间；
  3. 可以限制日志文件大小、保存的时间；

journald 默认将日志转发给 rsyslog，这会导致日志写了多份，/var/log/messages 中包含了太多无关日志，不方便后续查看，同时也影响系统性能。

mkdir /var/log/journal # 持久化保存日志的目录
mkdir /etc/systemd/journald.conf.d
cat > /etc/systemd/journald.conf.d/99-prophet.conf <<EOF
[Journal]
# 持久化保存到磁盘
Storage=persistent

# 压缩历史日志
Compress=yes

SyncIntervalSec=5m
RateLimitInterval=30s
RateLimitBurst=1000

# 最大占用空间 10G
SystemMaxUse=10G

# 单日志文件最大 200M
SystemMaxFileSize=200M

# 日志保存时间 2 周
MaxRetentionSec=2week

# 不将日志转发到 syslog
ForwardToSyslog=no
EOF
systemctl restart systemd-journald

创建相关目录

创建目录：

mkdir -p  /opt/k8s/{bin,work} /etc/{kubernetes,etcd}/cert

升级内核

CentOS 7.x 系统自带的 3.10.x 内核存在一些 Bugs，导致运行的 Docker、Kubernetes 不稳定，例如：

  1. 高版本的 docker(1.13 以后) 启用了 3.10 kernel 实验支持的 kernel memory account 功能(无法关闭)，当节点压力大如频繁启动和停止容器时会导致 cgroup memory leak；
  2. 网络设备引用计数泄漏，会导致类似于报错："kernel:unregister_netdevice: waiting for eth0 to become free. Usage count = 1";

解决方案如下：

  1. 升级内核到 4.4.X 以上；
  2. 或者，手动编译内核，disable CONFIG_MEMCG_KMEM 特性；
  3. 或者，安装修复了该问题的 Docker 18.09.1 及以上的版本。但由于 kubelet 也会设置 kmem（它 vendor 了 runc），所以需要重新编译 kubelet 并指定 GOFLAGS="-tags=nokmem"；
git clone --branch v1.14.1 --single-branch --depth 1 https://github.com/kubernetes/kubernetes
cd kubernetes
KUBE_GIT_VERSION=v1.14.1 ./build/run.sh make kubelet GOFLAGS="-tags=nokmem"

这里采用升级内核的解决办法：

rpm -Uvh http://www.elrepo.org/elrepo-release-7.0-3.el7.elrepo.noarch.rpm
# 安装完成后检查 /boot/grub2/grub.cfg 中对应内核 menuentry 中是否包含 initrd16 配置，如果没有，再安装一次！
yum --enablerepo=elrepo-kernel install -y kernel-lt
# 设置开机从新内核启动
grub2-set-default 0

安装内核源文件（可选，在升级完内核并重启机器后执行）:

# yum erase kernel-headers
yum --enablerepo=elrepo-kernel install kernel-lt-devel-$(uname -r) kernel-lt-headers-$(uname -r)

关闭 NUMA

cp /etc/default/grub{,.bak}
vim /etc/default/grub # 在 GRUB_CMDLINE_LINUX 一行添加 `numa=off` 参数，如下所示：
diff /etc/default/grub.bak /etc/default/grub
6c6
< GRUB_CMDLINE_LINUX="crashkernel=auto rd.lvm.lv=centos/root rhgb quiet"
---
> GRUB_CMDLINE_LINUX="crashkernel=auto rd.lvm.lv=centos/root rhgb quiet numa=off"

重新生成 grub2 配置文件：

cp /boot/grub2/grub.cfg{,.bak}
grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

分发集群配置参数脚本

后续使用的环境变量都定义在文件 environment.sh 中，请根据自己的机器、网络情况修改。然后，把它拷贝到所有节点的 /opt/k8s/bin 目录：

source environment.sh
for node_ip in ${NODE_IPS[@]}
  do
    echo ">>> ${node_ip}"
    scp environment.sh root@${node_ip}:/opt/k8s/bin/
    ssh root@${node_ip} "chmod +x /opt/k8s/bin/*"
  done

参考

  1. 系统内核相关参数参考：https://docs.openshift.com/enterprise/3.2/admin_guide/overcommit.html
  2. 3.10.x 内核 kmem bugs 相关的讨论和解决办法：
    1. kubernetes/kubernetes#61937
    2. https://support.mesosphere.com/s/article/Critical-Issue-KMEM-MSPH-2018-0006
    3. https://pingcap.com/blog/try-to-fix-two-linux-kernel-bugs-while-testing-tidb-operator-in-k8s/