使用 Docker 快速搭建單機版的 Kubernetes 集羣

隨着容器化、微服務、服務網格、服務編排、DevOps 等雲原生技術的流行，我們也要跟上時代的步伐，那麼我們需要怎麼上車呢？此時就需要一個易於在本地運行且 Kubernetes 的工具，可在你的筆記本電腦上的虛擬機內輕鬆創建單機版 Kubernetes 集羣，便於我們使用 Kubernetes 進行日常開發與學習。那麼接下讓我們輕鬆地搭建一個更貼近真實的 K8s 環境。

工具推薦

對於本地實驗，還可以使用各種 Kubernetes 實現以運行 Kubernetes 羣集，如

• Kind (https://kind.sigs.k8s.io/)
• Minikube (https://minikube.sigs.k8s.io/docs/)
• MicroK8s (https://microk8s.io/)
• 在線體驗 K8s (https://labs.play-with-k8s.com/)
• Dockerized (https://github.com/y0ngb1n/dockerized) 推薦我的個人項目，歡迎 Star

使用上面任一工具的目標都能快速運行一個本地學習的 Kubernetes 羣集，其中我個人最喜歡的是 Kind。

搭建 K8s 集羣

下面分別嘗試 Kind 與 Minikube 創建單機版 Kubernetes 集羣。

先安裝 kubectl

無論使用哪個工具，都需要先正確安裝 kubectl Kubernetes 命令行工具，否則安裝完 Kind、Minikube 等環境後無法執行 kubectl 命令。

• 安裝文檔：https://kubernetes.io/zh/docs/tasks/tools/#kubectl

使用 Kind 創建 K8s 集羣

kind is a tool for running local Kubernetes clusters using Docker container “nodes”.

安裝 kind

Kind 提供了多種安裝方式，支持以下方式：

• On macOS via Homebrew
• On macOS via MacPorts
• On Windows via Chocolatey
• Installing From Release Binaries
• Installing From Source

這裏將在 Linux 環境下以 Installing From Release Binaries 方式進行安裝：

curl -Lo ./kind https://kind.sigs.k8s.io/dl/v0.11.1/kind-linux-amd64
chmod +x ./kind
# mv ./kind /some-dir-in-your-PATH/kind

創建 K8s 集羣

kind create cluster
# kind delete cluster

檢驗安裝環境

🐋️ ~ kind get clusters
kind

使用 Minikube 創建 K8s 集羣

安裝 minikube

選擇不同環境下的安裝方式，參考 https://minikube.sigs.k8s.io/docs/start/

curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64
sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube

國內網絡環境，使用如下命令將自動使用阿里雲服務來支持 minikube 的環境配置，參考 https://developer.aliyun.com/article/221687

minikube start --image-mirror-country='cn'
# minikube delete

檢驗安裝環境

🐋️ ~ minikube status
minikube
type: Control Plane
host: Running
kubelet: Running
apiserver: Running
kubeconfig: Configured

啓動 K8s 控制檯，參考 https://minikube.sigs.k8s.io/docs/handbook/dashboard/

minikube dashboard
# or
minikube dashboard --url

查看 minikube 支持的擴展列表，參考 https://minikube.sigs.k8s.io/docs/handbook/deploying/

minikube addons list

檢驗 K8s 集羣

🐋️ ~ kubectl version
Client Version: version.Info{Major:"1", Minor:"21", GitVersion:"v1.21.1", GitCommit:"5e58841cce77d4bc13713ad2b91fa0d961e69192", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2021-05-12T14:18:45Z", GoVersion:"go1.16.4", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}
Server Version: version.Info{Major:"1", Minor:"22", GitVersion:"v1.22.3", GitCommit:"c92036820499fedefec0f847e2054d824aea6cd1", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2021-10-27T18:35:25Z", GoVersion:"go1.16.9", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}

# 查看當前指向的 k8s 環境，kind/minikube 安裝時會自動修改 kubectl 配置
🐋️ ~ kubectl config current-context
kind-kind

# 如本地有多個 k8s 環境，可手動切換
🐋️ ~ kubectl config use-context minikube
Switched to context "minikube".

# 檢查服務器節點
🐋️ ~ kubectl get no
NAME       STATUS   ROLES                  AGE   VERSION
minikube   Ready    control-plane,master   36m   v1.22.3

🐋️ ~ kubectl get nodes -o wide
NAME       STATUS   ROLES                  AGE   VERSION   INTERNAL-IP    EXTERNAL-IP   OS-IMAGE             KERNEL-VERSION     CONTAINER-RUNTIME
minikube   Ready    control-plane,master   15m   v1.22.3   192.168.49.2   <none>        Ubuntu 20.04.2 LTS   5.4.0-42-generic   docker://20.10.8

# 查看 k8s 集羣信息
🐋️ ~ kubectl cluster-info
Kubernetes control plane is running at https://192.168.49.2:8443
CoreDNS is running at https://192.168.49.2:8443/api/v1/namespaces/kube-system/services/kube-dns:dns/proxy

To further debug and diagnose cluster problems, use 'kubectl cluster-info dump'.

K8s 初體驗

快速嚐鮮

# 啓動單實例 nginx
🐋️ ~ kubectl create deployment nginx-depl --image=nginx

# 查看運行的實例
🐋️ ~ kubectl get pod
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-depl-5c8bf76b5b-zw8ms   1/1     Running   0          70s

# 轉發一個本地 8080 端口到 Pod 80 端口
🐋️ ~ kubectl port-forward nginx-depl-5c8bf76b5b-zw8ms 8080:80

# 本地訪問
🐋️ ~ curl 127.0.0.1:8080

# 清除實例
🐋️ ~ kubectl delete deployment nginx-depl

小試牛刀

nginx-pod.yml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx

nginx-svc.yml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-svc
spec:
  ports:
    - name: http
      port: 80
      targetPort: 80
      nodePort: 31080
  selector:
    app: nginx
  type: NodePort

執行命令：

# 一鍵發佈，啓動實例
🐋️ ~ kubectl apply -f .

# 調試 Pod
🐋️ ~ kubectl describe pod nginx
🐋️ ~ kubectl port-forward nginx 8080:80

# 調試 Service
🐋️ ~ kubectl describe svc nginx-svc
🐋️ ~ kubectl port-forward service/nginx-svc 8080:80

# 清除實例
🐋️ ~ kubectl delete -f .

注意事項

• 需要先正確安裝 kubectl
• 通過 Port-Forward 可本機訪問 Pod，僅限本地調試環境，如 curl 127.0.0.1:8080
• 通過 Service 反向代理時，需要使用 K8s 集羣的 IP 進行訪問，使用 kubectl get nodes -o wide 查看 K8s 集羣的 IP
• Service 是 K8s 提供反向代理的機制，負責反向路由+負載均衡
• NodePort 是 Service 的一種類型，可將 Service 暴露給外網
• NodePort 範圍 30000~32767
• Label 是 K8s 的種打標籤機制
• Selector 是 K8s 中的路由選擇定位機制
• 使用 Kind 或 Minikube 部署的 K8s 集羣，node 基於容器運行而不是宿主機，使用 Service 反向代理時，只在 node 節點容器中 kube-proxy 生效，使用 docker exec -it kind-control-plane bash 驗證這一點，而不是直接映射在宿主機上

K8s 故障排查指南

參考鏈接

• https://kubernetes.io/zh/docs/tasks/tools/
• https://kind.sigs.k8s.io/docs/user/quick-start/
• https://developer.aliyun.com/article/221687
• https://learnk8s.io/troubleshooting-deployments
• https://b23.tv/2yDbtP9
• https://youtube.com/playlist?list=PLy7NrYWoggjziYQIDorlXjTvvwweTYoNC