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构建混合弹性容器集群（弹性ECS）

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混合集群是通过阿里云注册集群接入本地数据中心自建Kubernetes集群的容器集群。它可以为自建Kubernetes集群扩容云上计算节点，同时也可以管理云上云下计算资源。本文以使用Calico容器网络组件的IDC自建Kubernetes集群为例，介绍如何创建混合集群。

前提条件

  • 本地数据中心自建Kubernetes集群的网络与云上注册集群使用的专有网络VPC互联互通，网络互联互通包括计算节点网络和容器网络互联互通。您可以通过云企业网产品服务实现网络互通。更多信息，请参见入门概述。

  • 目标集群必须使用注册集群提供的私网集群导入代理配置接入注册集群。

  • 通过注册集群扩容的云上计算节点能够访问本地数据中心自建Kubernetes集群的API Server。

  • 已通过Kubectl连接注册集群。具体操作，请参见获取集群KubeConfig并通过kubectl工具连接集群。

混合弹性容器集群架构

由于自建Kubernetes集群使用Calico路由场景较多，本文将以IDC自建集群使用Calico路由模式的场景为例进行阐述。关于云上容器网络插件的使用，建议您使用对应云平台定制化的网络组件，阿里云容器平台统一使用Terway网络组件进行容器网络的管理。混合集群组网模式如下图所示。

image

您在本地数据中心内的私网网段为192.168.0.0/24，容器网络网段为10.100.0.0/16，采用Calico网络插件的路由反射模式；云上专有网络网段为10.0.0.0/8，计算节点虚拟交换机网段为10.10.24.0/24，容器Pod虚拟交换机网段为10.10.25.0/24，采用Terway网络组件的共享模式。

使用ACK注册集群构建混合容器集群

  1. 配置云上云下容器网络插件。

    在混合集群中，需要保证云下的Calico网络插件只运行在云下，云上的Terway网络组件只运行在云上。

    由于ACK注册集群节点扩容的云上ECS节点会自动添加节点标签alibabacloud.com/external=true，为了使IDC内的Calico Pod只运行在云下，需要为其设置NodeAffinity配置，示例如下：

    cat <<EOF > calico-ds.patch
spec:
  template:
    spec:
      affinity:
        nodeAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            nodeSelectorTerms:
            - matchExpressions:
              - key: alibabacloud.com/external
                operator: NotIn
                values:
                - "true"
              - key: type
                operator: NotIn
                values:
                - "virtual-kubelet"
EOF
kubectl -n kube-system patch ds calico-node -p "$(cat calico-ds.patch)"

  2. 为Terway插件配置RAM权限。

    通过onectl配置

    1. 在本地安装配置onectl。具体操作，请参见通过onectl管理注册集群。

    2. 执行以下命令，为Terway插件配置RAM权限。

      onectl ram-user grant --addon terway-eniip

      预期输出：

      Ram policy ack-one-registered-cluster-policy-terway-eniip granted to ram user ack-one-user-ce313528c3 successfully.

    通过控制台配置

    为Terway网络组件配置AK信息所需的RAM权限，权限策略内容如下，具体操作，请参见为RAM用户授权。

    {
    "Version": "1",
    "Statement": [
        {
            "Action": [
                "ecs:CreateNetworkInterface",
                "ecs:DescribeNetworkInterfaces",
                "ecs:AttachNetworkInterface",
                "ecs:DetachNetworkInterface",
                "ecs:DeleteNetworkInterface",
                "ecs:DescribeInstanceAttribute",
                "ecs:AssignPrivateIpAddresses",
                "ecs:UnassignPrivateIpAddresses",
                "ecs:DescribeInstances",
                "ecs:ModifyNetworkInterfaceAttribute"
            ],
            "Resource": [
                "*"
            ],
            "Effect": "Allow"
        },
        {
            "Action": [
                "vpc:DescribeVSwitches"
            ],
            "Resource": [
                "*"
            ],
            "Effect": "Allow"
        }
    ]
}

  3. 安装Terway插件。

    通过onectl安装

    执行以下命令，安装Terway插件。

    onectl addon install terway-eniip

    预期输出：

    Addon terway-eniip, version **** installed.

    通过控制台安装

    1. 登录容器服务管理控制台，在左侧导航栏选择集群。

    2. 在集群列表页面，单击目标集群名称，然后在左侧导航栏，选择运维管理 > 组件管理。

    3. 在组件管理页面，搜索terway-eniip组件，单击组件右下方的安装，然后单击确定。

    4. 执行以下命令，查看Terway网络组件守护进程集。

  4. 通过kubectl连接集群后，在注册集群中执行以下命令，查看Terway网络组件守护进程集。

    在混合集群扩容云上节点之前，Terway将不会被调度到任何一个云下节点上。

    kubectl -nkube-system get ds |grep terway

    预期输出：

    terway-eniip   0         0         0       0            0           alibabacloud.com/external=true      16s

    预期输出表明，Terway Pod将只运行在打标alibabacloud.com/external=true的云上ECS节点。

  5. 执行以下命令，编辑ConfigMap的eni-config，并配置eni_conf.access_key 和eni_conf.access_secret。

    kubectl -n kube-system edit cm eni-config

    eni-config配置示例如下：

    kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:
 name: eni-config
 namespace: kube-system
data:
 eni_conf: |
  {
   "version": "1",
   "max_pool_size": 5,
   "min_pool_size": 0,
   "vswitches": {"AZoneID":["VswitchId"]}, 
   "eni_tags": {"ack.aliyun.com":"{{.ClusterID}}"},
   "service_cidr": "{{.ServiceCIDR}}",
   "security_group": "{{.SecurityGroupId}}",
   "access_key": "",
   "access_secret": "",
   "vswitch_selection_policy": "ordered"
  }
 10-terway.conf: |
  {
   "cniVersion": "0.3.0",
   "name": "terway",
   "type": "terway"
  }

  6. 配置自定义节点初始化脚本。

    1. 改造自建Kubernetes集群原始的节点初始化脚本。

      以使用Kubeadm工具初始化的IDC自建Kubernetes集群为例，在IDC中为集群添加新节点的原始初始化脚本init-node.sh脚本示例如下。

      展开查看init-node.sh脚本示例

      #!/bin/bash

export K8S_VERSION=1.24.3

export REGISTRY_MIRROR=https://registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com
cat <<EOF | sudo tee /etc/modules-load.d/containerd.conf
overlay
br_netfilter
EOF
modprobe overlay
modprobe br_netfilter
cat <<EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/99-kubernetes-cri.conf
net.bridge.bridge-nf-call-iptables  = 1
net.ipv4.ip_forward                 = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
EOF
sysctl --system
yum remove -y containerd.io
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
yum install -y containerd.io-1.4.3
mkdir -p /etc/containerd
containerd config default > /etc/containerd/config.toml
sed -i "s#k8s.gcr.io#registry.aliyuncs.com/k8sxio#g"  /etc/containerd/config.toml
sed -i '/containerd.runtimes.runc.options/a\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ SystemdCgroup = true' /etc/containerd/config.toml
sed -i "s#https://registry-1.docker.io#${REGISTRY_MIRROR}#g"  /etc/containerd/config.toml
systemctl daemon-reload
systemctl enable containerd
systemctl restart containerd
yum install -y nfs-utils
yum install -y wget
cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg
       http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF
yum remove -y kubelet kubeadm kubectl
yum install -y kubelet-$K8S_VERSION kubeadm-$K8S_VERSION kubectl-$K8S_VERSION
crictl config runtime-endpoint /run/containerd/containerd.sock
systemctl daemon-reload
systemctl enable kubelet && systemctl start kubelet
containerd --version
kubelet --version

kubeadm join 10.200.1.253:XXXX --token cqgql5.1mdcjcvhszol**** --discovery-token-unsafe-skip-ca-verification

      ACK注册集群中所需要配置的自定义节点初始化脚本init-node-ecs.sh，就是在init-node.sh脚本的基础上接收并配置注册集群下发的ALIBABA_CLOUD_PROVIDER_ID、ALIBABA_CLOUD_NODE_NAME、ALIBABA_CLOUD_LABELS和ALIBABA_CLOUD_TAINTS这些环境变量即可，init-node-ecs.sh脚本示例如下。

      展开查看init-node-ecs.sh脚本示例

      #!/bin/bash

export K8S_VERSION=1.24.3

export REGISTRY_MIRROR=https://registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com
cat <<EOF | sudo tee /etc/modules-load.d/containerd.conf
overlay
br_netfilter
EOF
modprobe overlay
modprobe br_netfilter
cat <<EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/99-kubernetes-cri.conf
net.bridge.bridge-nf-call-iptables  = 1
net.ipv4.ip_forward                 = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
EOF
sysctl --system
yum remove -y containerd.io
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
yum install -y containerd.io-1.4.3
mkdir -p /etc/containerd
containerd config default > /etc/containerd/config.toml
sed -i "s#k8s.gcr.io#registry.aliyuncs.com/k8sxio#g"  /etc/containerd/config.toml
sed -i '/containerd.runtimes.runc.options/a\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ SystemdCgroup = true' /etc/containerd/config.toml
sed -i "s#https://registry-1.docker.io#${REGISTRY_MIRROR}#g"  /etc/containerd/config.toml
systemctl daemon-reload
systemctl enable containerd
systemctl restart containerd
yum install -y nfs-utils
yum install -y wget
cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg
       http://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF
yum remove -y kubelet kubeadm kubectl
yum install -y kubelet-$K8S_VERSION kubeadm-$K8S_VERSION kubectl-$K8S_VERSION
crictl config runtime-endpoint /run/containerd/containerd.sock
systemctl daemon-reload
systemctl enable kubelet && systemctl start kubelet
containerd --version
kubelet --version

####### <新增部分
# 配置Node Labels,Taints,Node Name,Provider ID
#KUBEADM_CONFIG_FILE="/usr/lib/systemd/system/kubelet.service.d/10-kubeadm.conf"
KUBELET_CONFIG_FILE="/etc/sysconfig/kubelet"
#KUBELET_CONFIG_FILE="/etc/systemd/system/kubelet.service.d/10-kubeadm.conf"
if [[ $ALIBABA_CLOUD_LABELS != "" ]];then
  option="--node-labels"
  if grep -- "${option}=" $KUBELET_CONFIG_FILE &> /dev/null;then
    sed -i "s@${option}=@${option}=${ALIBABA_CLOUD_LABELS},@g" $KUBELET_CONFIG_FILE
  elif grep "KUBELET_EXTRA_ARGS=" $KUBELET_CONFIG_FILE &> /dev/null;then
    sed -i "s@KUBELET_EXTRA_ARGS=@KUBELET_EXTRA_ARGS=${option}=${ALIBABA_CLOUD_LABELS} @g" $KUBELET_CONFIG_FILE
  else
    sed -i "/^\[Service\]/a\Environment=\"KUBELET_EXTRA_ARGS=${option}=${ALIBABA_CLOUD_LABELS}\"" $KUBELET_CONFIG_FILE
  fi
fi

if [[ $ALIBABA_CLOUD_TAINTS != "" ]];then
  option="--register-with-taints"
  if grep -- "${option}=" $KUBELET_CONFIG_FILE &> /dev/null;then
    sed -i "s@${option}=@${option}=${ALIBABA_CLOUD_TAINTS},@g" $KUBELET_CONFIG_FILE
  elif grep "KUBELET_EXTRA_ARGS=" $KUBELET_CONFIG_FILE &> /dev/null;then
    sed -i "s@KUBELET_EXTRA_ARGS=@KUBELET_EXTRA_ARGS=${option}=${ALIBABA_CLOUD_TAINTS} @g" $KUBELET_CONFIG_FILE
  else
    sed -i "/^\[Service\]/a\Environment=\"KUBELET_EXTRA_ARGS=${option}=${ALIBABA_CLOUD_TAINTS}\"" $KUBELET_CONFIG_FILE
  fi
fi

if [[ $ALIBABA_CLOUD_NODE_NAME != "" ]];then
  option="--hostname-override"
  if grep -- "${option}=" $KUBELET_CONFIG_FILE &> /dev/null;then
    sed -i "s@${option}=@${option}=${ALIBABA_CLOUD_NODE_NAME},@g" $KUBELET_CONFIG_FILE
  elif grep "KUBELET_EXTRA_ARGS=" $KUBELET_CONFIG_FILE &> /dev/null;then
    sed -i "s@KUBELET_EXTRA_ARGS=@KUBELET_EXTRA_ARGS=${option}=${ALIBABA_CLOUD_NODE_NAME} @g" $KUBELET_CONFIG_FILE
  else
    sed -i "/^\[Service\]/a\Environment=\"KUBELET_EXTRA_ARGS=${option}=${ALIBABA_CLOUD_NODE_NAME}\"" $KUBELET_CONFIG_FILE
  fi
fi

if [[ $ALIBABA_CLOUD_PROVIDER_ID != "" ]];then
  option="--provider-id"
  if grep -- "${option}=" $KUBELET_CONFIG_FILE &> /dev/null;then
    sed -i "s@${option}=@${option}=${ALIBABA_CLOUD_PROVIDER_ID},@g" $KUBELET_CONFIG_FILE
  elif grep "KUBELET_EXTRA_ARGS=" $KUBELET_CONFIG_FILE &> /dev/null;then
    sed -i "s@KUBELET_EXTRA_ARGS=@KUBELET_EXTRA_ARGS=${option}=${ALIBABA_CLOUD_PROVIDER_ID} @g" $KUBELET_CONFIG_FILE
  else
    sed -i "/^\[Service\]/a\Environment=\"KUBELET_EXTRA_ARGS=${option}=${ALIBABA_CLOUD_PROVIDER_ID}\"" $KUBELET_CONFIG_FILE
  fi
fi

#重启Docker，并启动kubelet
systemctl daemon-reload
systemctl enable kubelet && systemctl start kubelet

####### 新增部分>

kubeadm join 10.200.1.253:XXXX --token cqgql5.1mdcjcvhszol**** --discovery-token-unsafe-skip-ca-verification

    2. 保存和配置自定义脚本。

      将自定义脚本保存在HTTP文件服务器上，例如存放在OSS Bucket上。示例地址为https://kubelet-****.oss-cn-hangzhou-internal.aliyuncs.com/init-node-ecs.sh。

      将自定义节点添加脚本的路径https://kubelet-****.oss-cn-hangzhou-internal.aliyuncs.com/init-node-ecs.sh配置到addNodeScriptPath字段区域并保存，如下所示：

      apiVersion: v1
data:
  addNodeScriptPath: https://kubelet-****.oss-cn-hangzhou-internal.aliyuncs.com/init-node-ecs.sh
kind: ConfigMap
metadata:
  name: ack-agent-config
  namespace: kube-system

    当您完成上述配置操作后，即可在目标ACK注册集群创建节点池以及扩容ECS节点。

  7. 创建节点池并扩容ECS节点。

    1. 登录容器服务管理控制台，在左侧导航栏选择集群。

    2. 在集群列表页面，单击目标集群名称，然后在左侧导航栏，选择节点管理 > 节点池。

    3. 在节点池页面，根据需求创建节点池并扩容节点。具体操作，请参见创建节点池。

相关文档

规划Terway场景的容器网络。具体操作，请参见Kubernetes集群网络规划。

本地数据中心Kubernetes网络与云上专有网络VPC互联互通。具体操作，请参见功能特性。

创建注册集群并接入本地数据中心自建Kubernetes集群。具体操作，请参见通过控制台创建注册集群。

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