第64篇 Kubernetes的简单介绍

1.什么是Kubernetes

Kubernetes是⼀个开源的容器编排引擎，可以⽤来管理容器化的应⽤，包括容器的⾃动化的摆设、扩容、缩容、升级、回滚等等，它是Google在2014年开源的⼀个项⽬，它的前身是Google内部的Borg体系。
2.为什么要使用Kubernetes

在Kubernetes出现之前，我们⼀般都是使⽤Docker来管理容器化的应⽤，但是Docker只是⼀个单机的容器管理⼯具，它只能管理单个节点上的容器，当我们的应⽤步伐需要运⾏在多个节点上的时间，就需要使⽤⼀些其他的⼯具来管理这些节点，⽐如Docker Swarm、Mesos、Kubernetes等等，这些⼯具都是容器编排引擎，它们可以⽤来管理多个节点上的容器，但是它们之间也有⼀些区别，⽐如Docker Swarm是Docker官⽅提供的⼀个容器编排引擎，它的功能⽐较简单，适合于⼀些⼩型的、简单的场景，⽽Mesos和Kubernetes则是⽐较复杂的容器编排引擎，Mesos是Apache基⾦会的⼀个开源项⽬，⽽Kubernetes是Google在2014年开源的，⽬前已经成为了CNCF（Cloud Native Computing Foundation）的⼀个顶级项⽬，基本上已经成为了容器编排引擎的事实尺度了。
3.使⽤minikube搭建kubernetes集群环境

minikube是⼀个轻量级的kubernetes集群环境，
可以⽤来在本地快速搭建⼀个单节点的kubernetes集群，
3.1 安装minikube

minikube的安装：

1. # macOS
2. brew install minikube
3. # Windows
4. choco install minikube
5. # Linux
6. curl -LO
7. https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikubelinux-amd64
8. sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube

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也可以到官⽹直接下载安装包来安装：https://minikube.sigs.k8s.io/docs/start/
3.2 启动minikube

1. # 启动minikube
2. minikube start

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4.使⽤Multipass和k3s搭建kubernetes集群环境

minikube只能⽤来在本地搭建⼀个单节点的kubernetes集群环境，
下⾯介绍如何使⽤Multipass和k3s来搭建⼀个多节点的kubernetes集群环境，
4.1 Multipass介绍

Multipass是⼀个轻量级的虚拟机管理⼯具，
可以⽤来在本地快速创建和管理虚拟机，
相⽐于VirtualBox或者VMware如许的虚拟机管理⼯具，
Multipass更加轻量快速，
⽽且它还提供了⼀些命令⾏⼯具来⽅便我们管理虚拟机。
官⽅⽹址: https://Multipass.run/
4.1.1 安装Multipass

1. # macOS
2. brew install multipass
3. # Windows
4. choco install multipass
5. # Linux
6. sudo snap install multipass

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4.1.2 Multipass常⽤命令

关于Multipass的⼀些常⽤命令我们可以通过 multipass help 来查看，
这⾥⼤家只需要记着⼏个常⽤的命令就可以了，

1. # 查看帮助
2. multipass help
3. multipass help <command>
4. # 创建⼀个名字叫做k3s的虚拟机
5. multipass launch --name k3s
6. # 在虚拟机中执⾏命令
7. multipass exec k3s -- ls -l
8. # 进⼊虚拟机并执⾏shell
9. multipass shell k3s
10. # 查看虚拟机的信息
11. multipass info k3s
12. # 停⽌虚拟机
13. multipass stop k3s
14. # 启动虚拟机
15. multipass start k3s
16. # 删除虚拟机
17. multipass delete k3s
18. # 清理虚拟机
19. multipass purge
20. # 查看虚拟机列表
21. multipass list
22. # 挂载⽬录（将本地的~/kubernetes/master⽬录挂载到虚拟机中的~/master⽬录）
23. multipass mount ~/kubernetes/master master:~/master

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Multipass有个问题，每次M1芯⽚的Mac升级之后Multipass的虚拟机都会被删除，不知道⼤家有没有碰到类似的问题。

1. # 镜像位置
2. /var/root/Library/Application Support/multipassd/qemu/vault/instances
3. # 配置⽂件
4. /var/root/Library/Application Support/multipassd/qemu/multipassd-vminstances.json

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4.2 k3s介绍

k3s 是⼀个轻量级的Kubernetes发⾏版，它是 Rancher Labs 推出的⼀个开源项⽬，
旨在简化Kubernetes的安装和维护，同时它照旧CNCF认证的Kubernetes发⾏版。
4.2.1 创建和设置master节点

⾸先我们需要使⽤multipass创建⼀个名字叫做k3s的虚拟机，

1. multipass launch --name k3s --cpus 2 --memory 8G --disk 10G

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虚拟机创建完成之后，可以设置SSH密钥登录，不过这⼀步并不是必须的，
即使不设置也可以通过 multipass exec 或者 multipass shell 命令来进⼊虚拟机，然后我们需要在master节点上安装k3s，
使⽤k3s搭建kubernetes集群⾮常简单，只需要执⾏⼀条命令就可以在当前节点上安装k3s，打开刚刚创建的k3s虚拟机，执⾏下⾯的命令就可以安装⼀个k3s的master节点，

1. # 安装k3s的master节点
2. curl -sfL https://get.k3s.io | sh -

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国内⽤户可以换成下⾯的命令，使⽤ranher的镜像源来安装：

1. curl -sfL https://rancher-mirror.rancher.cn/k3s/k3s-install.sh |
2. INSTALL_K3S_MIRROR=cn sh -

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安装完成之后，可以通过 kubectl 命令来查看集群的状态，

1. sudo kubectl get nodes

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4.2.2 创建和设置worker节点

接下来需要在这个master节点上获取⼀个token，⽤来作为创建worker节点时的⼀个认证凭证，
它生存在 /var/lib/rancher/k3s/server/node-token 这个⽂件⾥⾯，我们可以使⽤ sudo cat 命令来查看⼀下这个⽂件中的内容，

1. sudo cat /var/lib/rancher/k3s/server/node-token

复制代码

将TOKEN生存到⼀个环境变量中

1. TOKEN=$(multipass exec k3s sudo cat /var/lib/rancher/k3s/server/nodetoken)

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生存master节点的IP地址

1. MASTER_IP=$(multipass info k3s | grep IPv4 | awk '{print $2}')

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确认：

1. echo $MASTER_IP

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使⽤刚刚的 TOKEN 和 MASTER_IP 来创建两个worker节点并把它们加⼊到集群中

1. # 创建两个worker节点的虚拟机
2. multipass launch --name worker1 --cpus 2 --memory 8G --disk 10G
3. multipass launch --name worker2 --cpus 2 --memory 8G --disk 10G
4. # 在worker节点虚拟机上安装k3s
5. for f in 1 2; do
6. multipass exec worker$f -- bash -c "curl -sfL https://ranchermirror.rancher.cn/k3s/k3s-install.sh | INSTALL_K3S_MIRROR=cn
7. K3S_URL="https://$MASTER_IP:6443" K3S_TOKEN="$TOKEN" sh -"
8. done

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如许就完成了⼀个多节点的kubernetes集群的搭建。
5.在线实验环境

Killercoda
Play-With-K8s
6.kubectl常⽤命令

6.1 基础使用

1. # 查看帮助
2. kubectl --help
3. # 查看API版本
4. kubectl api-versions
5. # 查看集群信息
6. kubectl cluster-info

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6.2 资源的创建和运行

1. # 创建并运⾏⼀个指定的镜像
2. kubectl run NAME --image=image [params...]
3. # e.g. 创建并运⾏⼀个名字为nginx的Pod
4. kubectl run nginx --image=nginx
5. # 根据YAML配置⽂件或者标准输⼊创建资源
6. kubectl create RESOURCE
7. # e.g.
8. # 根据nginx.yaml配置⽂件创建资源
9. kubectl create -f nginx.yaml
10. # 根据URL创建资源
11. kubectl create -f https://k8s.io/examples/application/deployment.yaml
12. # 根据⽬录下的所有配置⽂件创建资源
13. kubectl create -f ./dir
14. # 通过⽂件名或标准输⼊配置资源
15. kubectl apply -f (-k DIRECTORY | -f FILENAME | stdin)
16. # e.g.
17. # 根据nginx.yaml配置⽂件创建资源
18. kubectl apply -f nginx.yaml

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6.3 查看资源信息

1. # 查看集群中某⼀类型的资源
2. kubectl get RESOURCE
3. # 其中，RESOURCE可以是以下类型：
4. kubectl get pods / po # 查看Pod
5. kubectl get svc # 查看Service
6. kubectl get deploy # 查看Deployment
7. kubectl get rs # 查看ReplicaSet
8. kubectl get cm # 查看ConfigMap
9. kubectl get secret # 查看Secret
10. kubectl get ing # 查看Ingress
11. kubectl get pv # 查看PersistentVolume
12. kubectl get pvc # 查看PersistentVolumeClaim
13. kubectl get ns # 查看Namespace
14. kubectl get node # 查看Node
15. kubectl get all # 查看所有资源
16. # 后⾯还可以加上 -o wide 参数来查看更多信息
17. kubectl get pods -o wide
18. # 查看某⼀类型资源的详细信息
19. kubectl describe RESOURCE NAME
20. # e.g. 查看名字为nginx的Pod的详细信息
21. kubectl describe pod nginx

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6.4 资源的修改、删除和清理

1. # 更新某个资源的标签
2. kubectl label RESOURCE NAME KEY_1=VALUE_1 ... KEY_N=VALUE_N
3. # e.g. 更新名字为nginx的Pod的标签
4. kubectl label pod nginx app=nginx
5. # 删除某个资源
6. kubectl delete RESOURCE NAME
7. # e.g. 删除名字为nginx的Pod
8. kubectl delete pod nginx
9. # 删除某个资源的所有实例
10. kubectl delete RESOURCE --all
11. # e.g. 删除所有Pod
12. kubectl delete pod --all
13. # 根据YAML配置⽂件删除资源
14. kubectl delete -f FILENAME
15. # e.g. 根据nginx.yaml配置⽂件删除资源
16. kubectl delete -f nginx.yaml
17. # 设置某个资源的副本数
18. kubectl scale --replicas=COUNT RESOURCE NAME
19. # e.g. 设置名字为nginx的Deployment的副本数为3
20. kubectl scale --replicas=3 deployment/nginx
21. # 根据配置⽂件或者标准输⼊替换某个资源
22. kubectl replace -f FILENAME
23. # e.g. 根据nginx.yaml配置⽂件替换名字为nginx的Deployment
24. kubectl replace -f nginx.yaml

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6.5 调试和交互

1. # 进⼊某个Pod的容器中
2. kubectl exec [-it] POD [-c CONTAINER] -- COMMAND [args...]
3. # e.g. 进⼊名字为nginx的Pod的容器中，并执⾏/bin/bash命令
4. kubectl exec -it nginx -- /bin/bash
5. # 查看某个Pod的⽇志
6. kubectl logs [-f] [-p] [-c CONTAINER] POD [-n NAMESPACE]
7. # e.g. 查看名字为nginx的Pod的⽇志
8. kubectl logs nginx
9. # 将某个Pod的端⼝转发到本地
10. kubectl port-forward POD [LOCAL_PORT:]REMOTE_PORT [...
11. [LOCAL_PORT_N:]REMOTE_PORT_N]
12. # e.g. 将名字为nginx的Pod的80端⼝转发到本地的8080端⼝
13. kubectl port-forward nginx 8080:80
14. # 连接到现有的某个Pod（将某个Pod的标准输⼊输出转发到本地）
15. kubectl attach POD -c CONTAINER
16. # e.g. 将名字为nginx的Pod的标准输⼊输出转发到本地
17. kubectl attach nginx
18. # 运⾏某个Pod的命令
19. kubectl run NAME --image=image -- COMMAND [args...]
20. # e.g. 运⾏名字为nginx的Pod
21. kubectl run nginx --image=nginx -- /bin/bash

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7.Portainer的安装和使⽤

Portainer 是⼀个轻量级的容器管理⼯具，
可以⽤来管理Docker和Kubernetes，
它提供了⼀个Web界⾯来⽅便我们管理容器，
官⽅⽹址: https://www.portainer.io/
7.1  安装Portainer

1. # 创建⼀个名字叫做portainer的虚拟机
2. multipass launch --name portainer --cpus 2 --memory 8G --disk 10G

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当然也可以直接安装在我们刚刚创建的master节点上，

1. # 在master节点上安装portainer，并将其暴露在NodePort 30777上
2. kubectl apply -n portainer -f https://downloads.portainer.io/ce2-
3. 19/portainer.yaml

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或者使⽤Helm安装

1. # 使⽤Helm安装Portainer
2. helm upgrade --install --create-namespace -n portainer portainer
3. portainer/portainer --set tls.force=true

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然后直接访问 https://localhost:30779/ 或者 http://localhost:30777/ 就可以了，
8.Helm的安装和使⽤

Helm 是⼀个Kubernetes的包管理⼯具，
可以⽤来管理Kubernetes的应⽤，
它提供了⼀个命令⾏⼯具来⽅便我们管理Kubernetes的应⽤，
官⽅⽹址: https://helm.sh/
8.1 安装Helm

使⽤包管理器安装：

1. # macOS
2. brew install helm
3. # Windows
4. choco install kubernetes-helm
5. # 或者
6. scoop install helm
7. # Linux（Debian/Ubuntu）
8. curl https://baltocdn.com/helm/signing.asc | gpg --dearmor | sudo tee
9. /usr/share/keyrings/helm.gpg > /dev/null
10. sudo apt-get install apt-transport-https --yes
11. echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signedby=/usr/share/keyrings/helm.gpg]
12. https://baltocdn.com/helm/stable/debian/ all main" | sudo tee
13. /etc/apt/sources.list.d/helm-stable-debian.list
14. sudo apt-get update
15. sudo apt-get install helm
16. # Linux（CentOS/Fedora）
17. sudo dnf install helm
18. # Linux（Snap）
19. sudo snap install helm --classic
20. # Linux（FreeBSD）
21. pkg install helm

复制代码

使⽤脚本安装

1. $ curl -fsSL -o get_helm.sh
2. https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/main/scripts/get-helm-3
3. $ chmod 700 get_helm.sh
4. $ ./get_helm.sh

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或者

1. curl https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/main/scripts/gethelm-3 | bash

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