K8S/Kubernetes

前言               

使用Minikube部署本地k8s集群相对比较简单，非常推荐将其用于本地k8s开发环境，唯一麻烦点的仅仅是网络问题。

在本篇教程中，我们使用了国内的镜像来完成本地k8s集群的搭建。如果搭建过程中出现错误，建议使用minikube delete之后再重新搭建。

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目录

使用Minikube部署本地Kubernetes集群 

1. 什么是Kubernetes集群？ 

2. 使用Minikube创建本地Kubernetes实验环境 

1）什么是Minikube? 

2）Minikube支持的功能 

3）Windows 10下安装 

4）打开Minikube可视化面板 

5）常见错误 

6）Linux下安装 

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使用Minikube部署本地Kubernetes集群

什么是Kubernetes集群？

Kubernetes 用于协调高度可用的计算机集群，这些计算机被连接作为单个工作单元。 Kubernetes允许用户将容器化的应用程序部署到集群，而不必专门将其绑定到单个计算机。为了利用这种新的部署模型，应用程序需要被容器化。容器化应用程序比过去的部署模型更灵活和可用——而不是将应用程序直接安装到特定机器上，作为深入集成到主机中的软件包。Kubernetes 在一个集群上以更有效的方式自动分发和调度容器应用程序。

Kubernetes 集群由两种类型的资源组成:

• Master：即集群的调度节点，负责管理集群，例如调度应用程序、维护应用程序的所需状态、扩展应用程序和滚动更新。
• Nodes：即应用程序实际运行的工作节点，可以是物理机或者虚拟机。每个工作节点都有一个 Kubelet（节点代理），它是管理节点并与Kubernetes Master节点进行通信的代理。节点上还应支持容器操作，例如 Docker或rkt。一个 Kubernetes 工作集群至少有三个节点。

当我们在Kubernetes上部署应用程序时， Master会启动应用程序容器，并调度容器在集群的Nodes上运行，而Nodes使用Master公开的Kubernetes API与Master进行通信。最终用户还可以直接使用 Kubernetes 的API与集群交互。

 

使用Minikube创建本地Kubernetes实验环境

在大部分情况下，我们需要在本地玩转Kubernetes，以便于Kubernetes应用程序的开发和调测。搭建完整的Kubernetes集群毕竟太重，那么使用Minikube则是不二选择。

什么是Minikube?

Minikube 是一个轻量级的Kubernetes实现，会在本机创建一台虚拟机，并部署一个只包含一个节点的简单集群。 Minikube适用于Linux, Mac OS和Windows系统。Minikube CLI提供了集群的基本引导操作，包括启动、停止、状态和删除。

Minikube的目标是成为本地Kubernetes应用程序开发的最佳工具，并支持所有适合的Kubernetes功能！

官方GitHub地址：https://github.com/kubernetes/minikube

Minikube支持的功能

Minikube支持以下Kubernetes功能：

• DNS
• NodePorts（可使用“minikube service”命令来管理）
• ConfigMaps和Secrets
• 仪表板（Dashboards，minikube dashboard）
• 容器运行时：Docker，rkt，CRI-O和containerd
• Enabling CNI（容器网络接口）
• Ingress
• LoadBalancer（负载均衡，可以使用“minikube tunnel”命令来启用）
• Multi-cluster（多集群，可以使用“minikube start -p <name>”命令来启用）
• Persistent Volumes
• RBAC
• 通过命令配置apiserver和kubelet

 

Windows 10下安装

1.安装要求

Windows必须支持虚拟化，可以执行“systeminfo”命令来确认。如果支持虚拟化，则【Hyper-V要求】一栏如下图所示：

 

C:\Users\Lys_Desktop\Documents\Tencent Files\512982554\Image\C2C\M%YWM2VE`R)$F2KF`{~M{LU.jpg

如果已经装了Hyper-V，则提示如下：

 

 

2.启用Hyper-V（推荐）

可以通过【程序和功能】=》【打开或关闭 Windows 功能】=》勾选【Hyper-V】来启用Hyper-V，也可以通过管理员执行以下Powershell脚本：

Enable-WindowsOptionalFeature -Online -FeatureName Microsoft-Hyper-V -All

如果不支持启用Hyper-V，大家可以安装“VirtualBox”，而且目前“VirtualBox”是官方默认的虚拟机管理程序。

 

3.安装Minikube和kubectl

• 使用Chocolatey安装Minikube（推荐）

Chocolatey我们前面已经进行了讲解，这里面我们可以使用Chocolatey以管理员身份一键安装Minikube：

choco install minikube kubernetes-cli

 

PS C:\WINDOWS\system32> choco install minikube kubernetes-cli

Chocolatey v0.10.11

Installing the following packages:

minikube;kubernetes-cli

By installing you accept licenses for the packages.

Minikube v1.1.1 [Approved]

minikube package files install completed. Performing other installation steps.

ShimGen has successfully created a shim for minikube.exe

The install of minikube was successful.

Software install location not explicitly set, could be in package or

default install location if installer.

kubernetes-cli v1.14.3 already installed.

Use --force to reinstall, specify a version to install, or try upgrade.

Chocolatey installed 1/2 packages.

See the log for details (C:\ProgramData\chocolatey\logs\chocolatey.log).

Warnings:

- kubernetes-cli - kubernetes-cli v1.14.3 already installed.

Use --force to reinstall, specify a version to install, or try upgrade.

• 通过下载安装包安装

下载地址：https://github.com/kubernetes/minikube/releases/

需下载【minikube-windows-amd64.exe】，下载完成后，需要重命名为“minikube.exe”进行使用。

 

4.启动Minikube

Minikube在Windows上支持使用VirtualBox和Hyper-V，这里我们使用Hyper-V进行实践。

我们需要执行“minikube start”命令来启动Minikube。这个过程中会下载Minikube ISO镜像，如果Minikube ISO镜像下载失败，可复制链接手工下载或者配置容器代理再试。如果是手工下载，下载后，请将ISO文件放置C:\Users\<用户名>\.minikube\cache\iso目录，然后再次执行“start”命令。具体命令如下所示：

需使用管理员执行以下Powershell脚本：

minikube.exe start --registry-mirror=https://registry.docker-cn.com --vm-driver="hyperv" --memory=4096

其中，--registry-mirror参数用于设置镜像服务地址，这里设置为国内镜像服务地址。--vm-driver参数设置了虚拟机类型，这里我们使用Hyper-V，默认是VirtualBox。--memory参数设置了虚拟机内存大小。执行此脚本后，会使用默认的Hyper-V的虚拟交换机，我们也可以使用参数--hyperv-virtual-switch进行指定指定的虚拟网络交换机。虚拟网络交换机设置如下图所示：

 

在中国，由于网络和防火墙的原因，通常会无法拉取k8s相关镜像或者下载速度过于缓慢，因此，我们可以通过参数--image-repository来设置Minikube使用阿里云镜像。如下列命令：

minikube.exe start --registry-mirror=https://registry.docker-cn.com --vm-driver="hyperv" --memory=4096 --hyperv-virtual-switch="NET" --image-repository=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers

 

PS C:\WINDOWS\system32> minikube.exe start --registry-mirror=https://registry.docker-cn.com --vm-driver="hyperv" --memory=4096 --hyperv-virtual-switch="NET" --image-repository=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers

* minikube v1.1.1 on windows (amd64)

* using image repository registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers

* Creating hyperv VM (CPUs=2, Memory=4096MB, Disk=20000MB) ...

* Configuring environment for Kubernetes v1.14.3 on Docker 18.09.6

* Pulling images ...

* Launching Kubernetes ...

* Verifying: apiserver proxy etcd scheduler controller dns

* Done! kubectl is now configured to use "minikube"

成功之后，我们就可以使用kubectl来操作集群了，比如查看当前所有pod的状态：

kubectl get pods --all-namespaces

 

刚才我们使用Minikube创建了默认的集群，我们还可以使用Minikube创建新的集群，比如：

minikube start -p mycluster

值得注意的是，Minikube搭配Hyper-V使用需要禁用动态内存（Docker for Windows初始化时指定禁用了相关虚拟机使用动态内存），执行Powershell脚本如下所示：

Set-VMMemory -VMName 'minikube' -DynamicMemoryEnabled $false。

在Windows 10下，我们还可以使用docker-desktop来启用k8s，不过由于网络的原因，并不是很推荐：

 

 

打开Minikube可视化面板

成功启动Minikube之后，我们就可以通过以下命令来打开Minikube可视化面板:

minikube dashboard

启用面板

PS C:\WINDOWS\system32> minikube dashboard

* Enabling dashboard ...

* Verifying dashboard health ...

* Launching proxy ...

* Verifying proxy health ...

* Opening http://127.0.0.1:3173/api/v1/namespaces/kube-system/services/http:kubernetes-dashboard:/proxy/ in your default browser...

 

 

 

常见错误

启动Minikube时提示错误如下：X Unable to start VM: start: exit status 1

处理方案：执行“minikube delete”或者手工清理时虚拟机目录存在残留内容，需手动删除目录“C:\Users\{your username} \.minikube\machines”后再次尝试。

 

Linux下安装

1.安装虚拟机（可选）

在Linux环境下，Minikube支持直接在主机上运行Kubernetes，因此此步骤为可选。所以大家可以根据实际情况来选择是否安装虚拟机，比如KVM和VirtualBox。

注意：如果直接在主机上运行，Minikube会运行一个不安全的API Server，可能会导致安全隐患，因此不建议在个人工作环境安装。

 

2.安装kubectl

由于Google网络不太稳定，我们使用阿里云镜像进行安装。

• CentOS

echo '#k8s

[kubernetes]

name=Kubernetes

baseurl=https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/yum/repos/kubernetes-el7-x86_64

enabled=1

gpgcheck=0

'>/etc/yum.repos.d/kubernetes.repo

#kubeadm和相关工具包

yum -y install kubelet kubeadm kubectl kubernetes-cni

• Debian / Ubuntu

apt-get update && apt-get install -y apt-transport-https

curl -s https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/doc/apt-key.gpg | apt-key add -

echo 'deb https://mirrors.aliyun.com/kubernetes/apt/ kubernetes-xenial main' >/etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list

apt-get update

apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl

 

3.安装Minikube

这里我们直接下载安装：

curl -Lo minikube https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64 \

&& chmod +x minikube

由于网络问题，我们可以选择使用阿里云的执行程序：

curl -Lo minikube https://kubernetes.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64 \

&& chmod +x minikube

然后将可执行文件添加到/usr/local/bin目录下

sudo install minikube /usr/local/bin

 

4.启动Minikube

minikube start --vm-driver=none

如果存在网络问题，请使用--image-repository=registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers指定镜像仓库地址。

 

安装过程中如出现问题，可以执行以下命令之后再重新尝试：

minikube delete

rm ~/.minikube

 

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