使用kind快速搭建本地k8s集羣

Kind是什麼？

k8s集羣的組成比較複雜，如果純手工部署的話易出錯且時間成本高。而本文介紹的Kind工具，能夠快速的建立起可用的k8s集羣，降低初學者的學習門檻。

Kind是Kubernetes In Docker的縮寫，顧名思義，看起來是把k8s放到docker的意思。沒錯，kind創建k8s集羣的基本原理就是：提前準備好k8s節點的鏡像，通過docker啓動容器，來模擬k8s的節點，從而組成完整的k8s集羣。需要注意，kind創建的集羣僅可用於開發、學習、測試等，不能用於生產環境。

kind有什麼特點？

• 創建、啓動k8s集羣非常快速，資源消耗較低。
• 支持創建多節點的k8s集羣，包括高可用模式。
• kind 支持 Linux, macOS and Windows
• 它是CNCF認證的k8s集羣安裝方式之一

如何安裝kind？

kind表現上就是一個二進制程序，下載對應版本並增加執行權限即可：

curl -Lo ./kind https://kind.sigs.k8s.io/dl/v0.11.1/kind-linux-amd64
chmod +x ./kind
mv ./kind /usr/bin/kind
kind version

如何通過kind新建k8s集羣？

kubectl是與k8s交互的客戶端命令工具，因此需要先安裝此工具。

curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl"
sudo install -o root -g root -m 0755 kubectl /usr/local/bin/kubectl
kubectl version --client

然後通過一行命令就能夠快速的創建k8s集羣：

root@e5pc-vm-01:~# kind create cluster --name myk8s-01

 

Creating cluster "myk8s-01" ...
 ✓ Ensuring node image (kindest/node:v1.21.1) 🖼 
 ✓ Preparing nodes 📦  
 ✓ Writing configuration 📜 
 ✓ Starting control-plane 🕹️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️️ 
 ✓ Installing CNI 🔌 
 ✓ Installing StorageClass 💾 
Set kubectl context to "kind-myk8s-01"
You can now use your cluster with:

kubectl cluster-info --context kind-myk8s-01

Have a nice day! 👋

至此已得到一個可用的k8s集羣了：

root@e5pc-vm-01:~# kubectl get nodes
NAME                     STATUS   ROLES                  AGE   VERSION
myk8s-01-control-plane   Ready    control-plane,master   66s   v1.21.1

kind創建k8s集羣的內幕

先查看多出來的docker鏡像和容器：

root@e5pc-vm-01:~# docker images
REPOSITORY     TAG       IMAGE ID       CREATED        SIZE
ubuntu         latest    2b4cba85892a   2 days ago     72.8MB
kindest/node   <none>    32b8b755dee8   9 months ago   1.12GB

 

root@e5pc-vm-01:~# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE                  COMMAND                  CREATED          STATUS          PORTS                       NAMES
b4bde05b0190   kindest/node:v1.21.1   "/usr/local/bin/entr…"   12 minutes ago   Up 12 minutes   127.0.0.1:42267->6443/tcp   myk8s-01-control-plane

創建過程大概是：先獲取鏡像kindest/node:v1.21.1，然後啓動容器myk8s-01-control-plane，啓動的容器就是這個k8s集羣的master節點，顯然此集羣只有master節點。

同時，kind create cluster命令還是將此新建的k8s集羣的連接信息寫入當前用戶(root)的kubectl配置文件中，從而讓kubectl能夠與集羣交互。配置文件內容如下：

root@e5pc-vm-01:~# cat  .kube/config 
apiVersion: v1
clusters:
- cluster:
    certificate-authority-data: xxxx
    server: https://127.0.0.1:42267
  name: kind-myk8s-01
contexts:
- context:
    cluster: kind-myk8s-01
    user: kind-myk8s-01
  name: kind-myk8s-01
current-context: kind-myk8s-01
kind: Config
preferences: {}
users:
- name: kind-myk8s-01
  user:
    client-certificate-data: xxxx
    client-key-data: xxxx

kind創建k8s集羣的架構圖爲：

kind程序的完整用法 

• kind create cluster
• --image 指定node鏡像名稱，默認是kindest/node
• --name 指定創建集羣的名稱
• --config kind-example-config.yaml
• --kubeconfig string 指定生成的kubeconfig的文件路徑。默認在$KUBECONFIG or $HOME/.kube/config
• 常用：kind create cluster --config=xxxcfg --name=xxxname
• kind delete cluster xxxx
• kind get clusters：查看kind創建所有的k8s集羣
• kind get kubeconfig --name 集羣name【必須填寫--name參數，默認name是kind】
• kind completion
• kind export kubeconfig --name=xxx --kubeconfig=kubeconfigpath
• 導出kind中的k8s集羣的kubeconfig連接配置文件

kind的高級用法

1、通過配置文件創建k8s集羣

前面展示的集羣創建操作是最簡單的單master集羣，kind當然可以創建更完整的集羣。這就需要用到配置文件模式來創建集羣： 

root@e5pc-vm-01:~# cat kindcfg-tccc.biz.yml
kind: Cluster
apiVersion: kind.x-k8s.io/v1alpha4
nodes:
- role: control-plane
- role: worker
- role: worker
- role: worker

root@e5pc-vm-01:~# kind create cluster --name myk8s-02 --config  ./kindcfg-tccc.biz.yml

2、設置新建的k8s集羣從私有http倉庫加載鏡像

配置文件如下：

kind: Cluster
apiVersion: kind.x-k8s.io/v1alpha4
containerdConfigPatches:
- |-
  [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.mirrors."harbor.xxxx.top:60666"]
    endpoint = ["http://harbor.xxxx.top:60666"]
nodes:
- role: control-plane
- role: worker

3、完整的配置文件示例

地址：https://raw.githubusercontent.com/kubernetes-sigs/kind/main/site/content/docs/user/kind-example-config.yaml

# this config file contains all config fields with comments
# NOTE: this is not a particularly useful config file
kind: Cluster
apiVersion: kind.x-k8s.io/v1alpha4
# patch the generated kubeadm config with some extra settings
kubeadmConfigPatches:
- |
  apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
  kind: KubeletConfiguration
  evictionHard:
    nodefs.available: "0%"
# patch it further using a JSON 6902 patch
kubeadmConfigPatchesJSON6902:
- group: kubeadm.k8s.io
  version: v1beta2
  kind: ClusterConfiguration
  patch: |
    - op: add
      path: /apiServer/certSANs/-
      value: my-hostname
# 1 control plane node and 3 workers
nodes:
# the control plane node config
- role: control-plane
# the three workers
- role: worker
- role: worker
- role: worker

總結

kind是學習和測試k8s集羣時非常有幫助的工具。它啓動快速，資源消耗很低，並且它也是CNCF認證兼容的安裝工具之一，大家可放心使用。 

參考資料

• 官方文檔：https://kind.sigs.k8s.io/
• GitHub主頁：https://github.com/kubernetes-sigs/kind/