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节点	IP	安装服务
master（2C/4G，cpu核数要求大于2）	192.168.247.100	docker、kubeadm、kubelet、kubectl、flannel
node01（2C/2G）	192.168.247.110	docker、kubeadm、kubelet、kubectl、flannel
node02（2C/2G）	192.168.247.120	docker、kubeadm、kubelet、kubectl、flannel
lb01	192.168.247.130	nginx，keepalived
lb02	192.168.247.140	nginx，keepalived
网关服务器	内网ens33:192.168.247.150 外网ens36:12.0.0.1	iptables
客户端	12.0.0.8

1、环境准备（所有节点）

#所有节点，关闭防火墙规则，关闭selinux，关闭swap交换
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X
swapoff -a                        #交换分区必须要关闭
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab        #永久关闭swap分区，&符号在sed命令中代表上次匹配的结果
#加载 ip_vs 模块
for i in $(ls /usr/lib/modules/$(uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs|grep -o "^[^.]*");do echo $i; /sbin/modinfo -F filename $i >/dev/null 2>&1 && /sbin/modprobe $i;done

#修改主机名
hostnamectl set-hostname master01
hostnamectl set-hostname node01
hostnamectl set-hostname node02
su


#所有节点修改hosts文件
vim /etc/hosts
192.168.247.100 master01
192.168.247.110 node01
192.168.247.120 node02

#调整内核参数
cat > /etc/sysctl.d/kubernetes.conf << EOF
#开启网桥模式，可将网桥的流量传递给iptables链
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1
#关闭ipv6协议
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
net.ipv4.ip_forward=1
EOF

#生效参数
sysctl --system

2、所有节点安装docker

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 docker-ce-cli containerd.io

mkdir /etc/docker

cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
 {
   "registry-mirrors": ["https://8jp5yjkf.mirror.aliyuncs.com"],  #使用镜像加速
   "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],       #将Cgroup驱动修改为systemd
   "log-driver": "json-file",
   "log-opts": {
     "max-size": "100m"
   }
 } 
 EOF


#使用Systemd管理的Cgroup来进行资源控制与管理，因为相对Cgroupfs而言，Systemd限制CPU、内存等资源更加简单和成熟稳定。
#日志使用json-file格式类型存储，大小为100M，保存在/var/log/containers目录下，方便ELK等日志系统收集和管理日志。

systemctl daemon-reload
systemctl restart docker.service
systemctl enable docker.service 

docker info | grep "Cgroup Driver"
Cgroup Driver: systemd

3、所有节点安装Kubeadm、Kubelet和Kuberctl

//定义kubernetes源
cat > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo << EOF
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64
enabled=1
gpgcheck=0
repo_gpgcheck=0
gpgkey=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/yum-key.gpg https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/doc/rpm-package-key.gpg
EOF

yum install -y kubelet-1.20.11 kubeadm-1.20.11 kubectl-1.20.11

//开机自启kubelet
systemctl enable kubelet.service
#K8S通过kubeadm安装出来以后都是以Pod方式存在，即底层是以容器方式运行，所以kubelet必须设置开机自启

4、部署k8s集群

//查看初始化需要的镜像
kubeadm config images list

//在 master 节点上传 v1.20.11.zip 压缩包至 /opt 目录
unzip v1.20.11.zip -d /opt/k8s
cd /opt/k8s/v1.20.11
for i in $(ls *.tar); do docker load -i $i; done

//复制镜像和脚本到 node 节点，并在 node 节点上执行脚本加载镜像文件
scp -r /opt/k8s root@node01:/opt
scp -r /opt/k8s root@node02:/opt


[root@node ~]# cd /opt/k8s/v1.20.11
[root@node ~]# for i in $(ls *.tar); do docker load -i $i; done

初始化kubeadm

//初始化kubeadm
方法一：
master节点
[root@master01 opt]# kubeadm config print init-defaults > /opt/kubeadm-config.yaml

cd /opt/
[root@master01 opt]# vim kubeadm-config.yaml
......
11 localAPIEndpoint:
12   advertiseAddress: 192.168.247.100        #指定master节点的IP地址
13   bindPort: 6443
......
34 kubernetesVersion: v1.20.11             #指定kubernetes版本号
35 networking:
36   dnsDomain: cluster.local
37   podSubnet: "10.244.0.0/16"            #指定pod网段，10.244.0.0/16用于匹配flannel默认网段
38   serviceSubnet: 10.96.0.0/16           #指定service网段
39 scheduler: {}
#末尾再添加以下内容
--- 
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
kind: KubeProxyConfiguration
mode: ipvs                                    #把默认的kube-proxy调度方式改为ipvs模式


[root@master01 opt]# kubeadm init --config=kubeadm-config.yaml --upload-certs | tee kubeadm-init.log
#--experimental-upload-certs 参数可以在后续执行加入节点时自动分发证书文件，K8S V1.16版本开始替换为 --upload-certs
#tee kubeadm-init.log 用以输出日志

//查看 kubeadm-init 日志
[root@master01 opt]# less kubeadm-init.log

//kubernetes配置文件目录
[root@master01 opt]# ls /etc/kubernetes/

//存放ca等证书和密码的目录
[root@master01 opt]# ls /etc/kubernetes/pki        


方法二：
kubeadm init 
--apiserver-advertise-address=192.168.247.100 
--image-repository registry.aliyuncs.com/google_containers 
--kubernetes-version=v1.20.11 
--service-cidr=10.96.0.0/16 
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16 
--token-ttl=0
--------------------------------------------------------------------------------------------
初始化集群需使用kubeadm init命令，可以指定具体参数初始化，也可以指定配置文件初始化。
可选参数：
--apiserver-advertise-address：apiserver通告给其他组件的IP地址，一般应该为Master节点的用于集群内部通信的IP地址，0.0.0.0表示节点上所有可用地址
--apiserver-bind-port：apiserver的监听端口，默认是6443
--cert-dir：通讯的ssl证书文件，默认/etc/kubernetes/pki
--control-plane-endpoint：控制台平面的共享终端，可以是负载均衡的ip地址或者dns域名，高可用集群时需要添加
--image-repository：拉取镜像的镜像仓库，默认是k8s.gcr.io
--kubernetes-version：指定kubernetes版本
--pod-network-cidr：pod资源的网段，需与pod网络插件的值设置一致。Flannel网络插件的默认为10.244.0.0/16，Calico插件的默认值为192.168.0.0/16；
--service-cidr：service资源的网段
--service-dns-domain：service全域名的后缀，默认是cluster.local
--token-ttl：默认token的有效期为24小时，如果不想过期，可以加上 --token-ttl=0 这个参数
---------------------------------------------------------------------------------------------

方法二初始化后需要修改 kube-proxy 的 configmap，开启 ipvs
kubectl edit cm kube-proxy -n=kube-system
修改mode: ipvs

提示：
......
Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!

To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:

  mkdir -p $HOME/.kube
  sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
  sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

Alternatively, if you are the root user, you can run:

  export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf

You should now deploy a pod network to the cluster.
Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:
  https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/

Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:

kubeadm join 192.168.247.100:6443 --token abcdef.0123456789abcdef 
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:9a27d52740acee306ca77038d24dc15b597a62bd37384c2f7ba8a13ee87cb348

设置kubectl

//设定kubectl
kubectl需经由API server认证及授权后方能执行相应的管理操作，kubeadm 部署的集群为其生成了一个具有管理员权限的认证配置文件 /etc/kubernetes/admin.conf，它可由 kubectl 通过默认的 “$HOME/.kube/config” 的路径进行加载。

[root@master01 opt]# mkdir -p $HOME/.kube
[root@master01 opt]# cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
[root@master01 opt]# chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config


//如果 kubectl get cs 发现集群不健康，更改以下两个文件
vim /etc/kubernetes/manifests/kube-scheduler.yaml 
vim /etc/kubernetes/manifests/kube-controller-manager.yaml
# 修改如下内容
把--bind-address=127.0.0.1变成--bind-address=192.168.247.100        #修改成k8s的控制节点master01的ip
把httpGet:字段下的hosts由127.0.0.1变成192.168.247.100（有两处）
#- --port=0                    # 搜索port=0，把这一行注释掉

systemctl restart kubelet

5、部署网络插件flannel（所有节点）

//所有节点部署网络插件flannel
方法一：
//所有节点上传flannel镜像 flannel.tar 到 /opt 目录，master节点上传 kube-flannel.yml 文件
cd /opt
docker load < flannel.tar

//在 master 节点创建 flannel 资源
kubectl apply -f kube-flannel.yml 


方法二：
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml





//在 node 节点上执行 kubeadm join 命令加入群集
kubeadm join 192.168.247.100:6443 --token abcdef.0123456789abcdef 
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:75f7444aa343b59b1e953295b7b67051833d9e214dfb4e2c6f9807e0d84b0229



//在master节点查看节点状态（需要等一段时间才会响应）
[root@master01 opt]# kubectl get nodes
master01   Ready    control-plane,master   82m   v1.20.11
node01     Ready    <none>                 14m   v1.20.11
node02     Ready    <none>                 14m   v1.20.11




[root@master01 opt]# kubectl get pods -n kube-system
NAME                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
coredns-74ff55c5b-jp57r            1/1     Running   0          81m
coredns-74ff55c5b-qzr9h            1/1     Running   0          81m
etcd-master01                      1/1     Running   0          82m
kube-apiserver-master01            1/1     Running   0          82m
kube-controller-manager-master01   1/1     Running   0          74m
kube-flannel-ds-6f8zm              1/1     Running   0          4s
kube-flannel-ds-dkgj5              1/1     Running   0          4s
kube-flannel-ds-k5nbs              1/1     Running   0          4s
kube-proxy-9n9hm                   1/1     Running   0          14m
kube-proxy-ggp6h                   1/1     Running   0          81m
kube-proxy-xh7jc                   1/1     Running   0          14m
kube-scheduler-master01            1/1     Running   0          72m

二、创建两个自主式Pod资源

要求在 Kubernetes 环境中，通过yaml文件的方式，创建2个Nginx Pod分别放置在两个不同的节点上，Pod使用hostPath类型的存储卷挂载，节点本地目录共享使用 /data，2个Pod副本测试页面二者要不同，以做区分，测试页面可自己定义。

#1、先空跑命令，生成nginx的pod模板文件
 kubectl run mynginx --image=nginx:1.14 --port=80 --dry-run=client -o yaml > mynginx.yaml
 
 #2、修改模板文件
 vim mynginx.yaml
 ---
 apiVersion: v1
 kind: Pod
 metadata:
   labels:
     app: wzy-nginx      #pod的标签
   name: wzy-nginx01
 spec:
   nodeName: node01       #指定该pod调度到node01节点
   containers:
   - image: nginx:1.14
     name: mynginx
     ports:
     - containerPort: 80   #定义容器的端口
     volumeMounts:         #挂载存储卷
     - name: page01        #名称需要与下方定义的存储卷的名称一致
       mountPath: /usr/share/nginx/html    #容器中的挂载点，设置为nginx服务的网页根目录
       readOnly: false     #可读可写
   volumes:                #定义一个存储卷
   - name: page01          #存储卷的名称
     hostPath:             #存储卷的类型为 hostPath       
       path: /data         #node节点的共享目录
       type: DirectoryOrCreate    #该类型表示如果共享目录不存在，则系统会自动创建该目录
 ---
 apiVersion: v1
 kind: Pod
 metadata:
   labels:
     app: wzy-nginx         #pod的标签
   name: wzy-nginx02
 spec:
   nodeName: node02          #指定该pod调度到node02节点
   containers:
   - name: mynginx
     image: nginx:1.14
     ports:
     - containerPort: 80     #定义容器的端口
     volumeMounts:           #挂载存储卷
     - name: page02          #名称需要与下方定义的存储卷的名称一致
       mountPath: /usr/share/nginx/html   #容器中的挂载点
       readOnly: false
   volumes:               #定义一个存储卷
   - name: page02         #存储卷的名称
     hostPath:            #存储卷类型为 hostPath
       path: /data        #node节点的共享目录
       type: DirectoryOrCreate    #该类型表示如果共享目录不存在，则系统会自动创建该目录
       
 #使用yaml文件创建自主式Pod资源
 kubectl apply -f mynginx.yaml
 
 #查看创建的两个pod，被调度到了不同的node节点
 kubectl get pods -o wide
 NAME           READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP           NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
 yuji-nginx01   1/1     Running   0          9m16s   10.244.1.2   node01   <none>           <none>
 yuji-nginx02   1/1     Running   0          9m16s   10.244.2.3   node02   <none>           <none>
 
 #---3、两个node节点的存储卷，写入不同的html文件内容，验证访问网页
 #node01节点
 echo "this is node01" > /data/index.html
 
 #node02节点
 echo "this is node02" > /data/index.html
 
 curl 10.244.1.2   #访问Node01节点的Pod的IP
 
 curl 10.244.2.3   #访问Node02节点的Pod的IP

三、创建service资源（master节点）

编写service对应的yaml文件，使用NodePort类型和TCP 30000端口将Nginx服务发布出去

 #1、编写service对应的yaml文件
cd /opt

 vim myservice.yaml
 ---
 apiVersion: v1
 kind: Service
 metadata: 
    name: wzy-nginx-svc
    namespace: default   
 spec:
   type: NodePort        #service类型设置为NodePort
   ports: 
   - port: 80            #service使用的端口号，ClusterIP后面跟的端口号。
     targetPort: 80      #需要转发到的后端Pod的端口号
     nodePort: 30000     #指定映射到物理机的端口号，k8s集群外部可以使用nodeIP:nodePort访问service
   selector:             
     app: wzy-nginx     #标签选择器要和上一步创建的pod的标签保持一致
     
 #创建service资源    
 kubectl apply -f myservice.yaml
 
 #2、查看service资源
 kubectl get svc
 NAME             TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
 kubernetes      ClusterIP   10.96.0.1     <none>        443/TCP        5d23h
 wzy-nginx-svc   NodePort    10.99.23.65   <none>        80:30000/TCP   8s

 
 #查看service资源的详细信息
 kubectl describe svc yuji-nginx-svc  
 Name:                     wzy-nginx-svc
 Namespace:                default
 Labels:                   <none>
 Annotations:              <none>
 Selector:                 app=wzy-nginx
 Type:                     NodePort
 IP Families:              <none>
 IP:                       10.99.23.65
 IPs:                      10.99.23.65
 Port:                     <unset>  80/TCP
 TargetPort:               80/TCP
 NodePort:                 <unset>  30000/TCP
 Endpoints:                10.244.1.2:80,10.244.2.3:80    #service资源管理的2个pod
 Session Affinity:         None
 External Traffic Policy:  Cluster
 Events:                   <none>
 
 
 #3、测试使用nodeIP:nodePort访问nginx网页
 curl 192.168.247.110:30000   #node01
 
 curl 192.168.247.120:30000   #node02

四、搭建负载均衡

负载均衡区域配置Keepalived+Nginx，实现负载均衡高可用，通过VIP 192.168.10.100和自定义的端口号即可访问K8S发布出来的服务。

 #---------1、两台负载均衡器配置nginx--------------
 
 #关闭防火墙和selinux
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
 
 #设置主机名
hostnamectl set-hostname lb01
su
hostnamectl set-hostname lb02
su
 
 #配置nginx的官方在线yum源
cat > /etc/yum.repos.d/nginx.repo << 'EOF'
[nginx]
name=nginx repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/7/$basearch/
gpgcheck=0
EOF
 
yum install nginx -y
 
 #修改nginx配置文件，配置四层反向代理负载均衡，指定k8s群集2台node的节点ip和30000端口
vim /etc/nginx/nginx.conf
events {
    worker_connections  1024;
}
 
 #在http块上方，添加stream块
stream {
    upstream k8s-nodes {
        server 192.168.247.110:30000;    #node01IP:nodePort
        server 192.168.247.120:30000;    #node02IP:nodePort
    }
    server {
        listen 5210;                  #自定义监听端口
        proxy_pass k8s-nodes;
    }
}
 
http {
......
    #include /etc/nginx/conf.d/*.conf;    #建议将这一行注释掉，否则会同时加载/etc/nginx/conf.d/default.conf文件中的内容，nginx会同时监听80端口。
}
 
 #检查配置文件语法是否正确
nginx -t   
 
 #启动nginx服务，查看到已监听3344端口
systemctl start nginx
systemctl enable nginx
netstat -natp | grep nginx 
tcp        0      0 0.0.0.0:5210            0.0.0.0:*               LISTEN             72138/nginx: master
 
 
 
 #------------2、两台负载均衡器配置keepalived--------
 
 #安装keepalived服务
yum install keepalived -y
 
 #修改keepalived配置文件
vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived
 
global_defs {
    # 接收邮件地址
   notification_email {
     acassen@firewall.loc
     failover@firewall.loc
     sysadmin@firewall.loc
   }
    # 邮件发送地址
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
   smtp_server 127.0.0.1    #修改为本机回环地址
   smtp_connect_timeout 30
   router_id LB01   #lb01节点的为LB01，lb02节点的为LB02
}
 
 #添加一个周期性执行的脚本
vrrp_script check_nginx {
    script "/etc/nginx/check_nginx.sh"  #指定检查nginx存活的脚本路径
}
 
vrrp_instance VI_1 {
    state MASTER            #lb01节点的为 MASTER，lb02节点的为 BACKUP
    interface ens33         #指定网卡名称 ens33
    virtual_router_id 51    #指定组ID，两个节点要一致
    priority 100            #设置优先级，lb01节点设置为 100，lb02节点设置为 90
    advert_int 1
    authentication {
        auth_type PASS
        auth_pass 1111
    }
    virtual_ipaddress {
        192.168.247.200      #指定VIP地址
    }
    track_script {          #追踪脚本
        check_nginx         #指定vrrp_script配置的脚本
    }
}
 #将配置文件中剩余的内容全都删除
 
 #主调度器lb01创建nginx状态检查脚本 
vim /etc/nginx/check_nginx.sh
#!/bin/bash
#egrep -cv "grep|$$" 用于过滤掉包含grep 或者 $$ 表示的当前Shell进程ID
count=$(ps -ef | grep nginx | egrep -cv "grep|$$")
if [ "$count" -eq 0 ];then
    systemctl stop keepalived
fi
 
 chmod +x /etc/nginx/check_nginx.sh  #为脚本增加执行权限
 
 #启动keepalived服务（一定要先启动了nginx服务，再启动keepalived服务，否则keepalived检测到nginx没有启动，会杀死自己）
 systemctl start keepalived
 systemctl enable keepalived
 ip addr             #查看主节点的VIP是否生成
 
 #测试使用VIP:3344访问web网页
 curl 192.168.10.100:3344
 
 
 #----------3、关闭主调度器的nginx服务，模拟故障，测试keepalived-------
 
 #关闭主调度器lb01的Nginx服务，模拟宕机，观察VIP是否漂移到备节点
 systemctl stop nginx
 ip addr
 systemctl status keepalived   #此时keepalived被脚本杀掉了   
 
 #备节点查看是否生成了VIP
 ip addr    #此时VIP漂移到备节点lb02
 
 #恢复主节点
 systemctl start nginx         #先启动nginx
 systemctl start keepalived    #再启动keepalived
 ip addr

五、配置防火墙服务器

iptables防火墙服务器，设置双网卡，并且配置SNAT和DNAT转换实现外网客户端可以通过12.0.0.1访问内网的Web服务。

##两台负载均衡器，将网关地址修改为防火墙服务器的内网IP地址
 vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
 GATEWAY="192.168.247.150"
 
 systemctl restart network   #重启网络
 systemctl restart keepalived   #如果VIP丢失，需要重启一下keepalived
 
 ##配置防火墙服务器
 #-------------1、关闭防火墙和selinux-------------
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
 
 #------------2、开启路由转发功能----------------
 vim /etc/sysctl.conf
 net.ipv4.ip_forward = 1     //在文件中增加这一行，开启路由转发功能
 
 sysctl -p    //加载修改后的配置
 
 #------------3、添加一块网卡------------------

 
 #------------4、配置iptables策略---------------
 
 #先将原有的规则清除
iptables -F && iptables -t nat -F && iptables -t mangle -F && iptables -X
 
 #设置SNAT服务，解析源地址。修改nat表中的POSTROUTING链。
 #将源地址192.168.247.200转换为为12.0.0.1
iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.247.0/24 -o ens36 -j SNAT --to 12.0.0.1
  #-t nat                  //指定nat表
  #-A POSTROUTING          //在POSTROUTING链中添加规则  
  #-s 192.168.247.200/24    //数据包的源地址
  #-o ens36                //出站网卡
  #-j SNAT --to 12.0.0.1   //使用SNAT服务，将源地址转换成公网IP地址。
 
 
 #设置DNAT服务，解析目的地址。修改nat表中的PRETROUTING链。
 #将目的地址12.0.0.1:5210 转换成 192.168.247.200:5210
 iptables -t nat -A PREROUTING -i ens36 -d 12.0.0.1 -p tcp --dport 5210 -j DNAT --to 192.168.247.200:5210
  #-A PREROUTING         //在PREROUTING链中添加规则        
  #-i ens36              //入站网卡
  #-d 12.0.0.254         //数据包的目的地址
  #-p tcp --dport 5210   //数据包的目的端口
  #-j DNAT --to 192.168.247.200:5210  //使用DNAT功能，将目的地址和端口转换成192.168.247.200:5210
  
 
 iptables -t nat -nL   #查看策略
 Chain PREROUTING (policy ACCEPT)
 target     prot opt source               destination
 DNAT       tcp  --  0.0.0.0/0            12.0.0.1             tcp dpt:5210 to:192.168.247.200:5210
 
 Chain INPUT (policy ACCEPT)
 target     prot opt source               destination
 
 Chain OUTPUT (policy ACCEPT)
 target     prot opt source               destination
 
 Chain POSTROUTING (policy ACCEPT)
 target     prot opt source               destination
 SNAT       all  --  192.168.247.0/24      0.0.0.0/0            to:12.0.0.1
  
  
 ##客户端修改网关配置文件，测试访问内网的Web服务
 客户端IP地址：12.0.0.12，将网关地址设置为防火墙服务器的外网网卡地址：12.0.0.1
 浏览器输入 http://12.0.0.1:5210 进行访问

ens36