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Kube #02.0 – 部署一个测试Kubernetes集群

在进入到Kubernetes之前，我们需要先搭建一个测试环境。本文介绍的都是可以在一台工作站上部署的单机Kubernetes环境。在多台服务器上部署Kubernetes比较复杂，所以我们一般依赖云服务商来提供生产环境的Kubernetes服务，比如腾讯云的TKE，Azure的AKS，谷歌的GKE，亚马逊的EKS等，也可以用这些云资源来进行测试。

需要注意的是，本地集群相比起真正的Kubernetes集群会缺失一些功能。这会导致一些指令无法使用。也会间接地导致一些服务无法使用，但通常影响不大。比如，Docker Desktop提供的Kubernetes Engine不支持Metrics API，无法测量集群内各个Pod的资源占用，也就自然无法支持HorizontalPodScaler，一个基于Pod资源占用来动态增减Pod数量的服务。

本章目标：配置好一个集群，并且让kubectl可以访问到它。

0. Kubernetes 集群是什么，kubectl是什么？

Kubernetes集群是一台或者很多台通过网络连接的计算机，上面跑着Kubernetes的后端(kubeadm, kubelet)等。它对外提供了一个API接口，可以通过网络访问这一个接口，并增删改查这个集群内的资源。

kubectl是一个命令行工具，运行在本地计算机或工作站上。它通过API连接到Kubernetes集群，并可以用命令行的方式配置集群上的资源。kubectl可以同时保存多个集群的连接方式，但是同时只能操作一个集群。可以使用kubectl config get-contexts 列出现有的集群列表 以及当前使用的集群，并使用kubectl config use-context 来切换当前的活动集群。

1. Docker Desktop (仅限 Windows 和 Mac，不推荐)

Docker Desktop本身提供了一个Kubernetes环境，我们可以直接利用它来做测试。使用Docker Desktop提供的Kubernetes时，这个本地的Kubernetes可以直接使用Docker的image。也就是说测试自己打包的容器镜像时，不需要将它发布到registry就可以直接在Kubernetes集群内使用，比较方便。但是这个部署经常出错而且没有任何log，特别是国内的网络环境让其变得更加难成功，因此不是很推荐使用。

进入Docker Desktop的设置，找到Kubernetes，启用，并选择Apply & Restart。国内网络环境且不设置镜像的话可能会部署失败。首次安装的时候Docker需要下载并部署一些Kubernetes服务所依赖的镜像，因此需要一段时间。Docker Desktop的左下角除了Docker的图标外还会多出一个Kubernetes的图标。橙色代表集群还在准备中；当Kubernetes的图标背景变绿的时候，就代表本地集群已经准备好了。

启用后

图标变绿后，使用kubectl config get-contexts查看当前kubectl连接到的集群

Plain Text

可以看到我们现在有两个可用的环境：minikube以及docker-desktop，且目前连接到了Docker Desktop。如果显示的CURRENT不是docker-desktop，可以使用指令kubectl config use-context docker-desktop来切换到Docker Desktop的环境。再用kubectl cluster-info查看集群信息。

Plain Text

可以看到集群的地址是kubernetes.docker.internal:6443，是Docker自己的地址，至此部署完成。Docker本地拉取的和构建的镜像都可以直接在这个Kubernetes集群中使用。

Docker Desktop Kubernetes Engine的配置相对来说比较不灵活。如果需要更改Docker Desktop Kubernetes Engine所使用的CPU和内存数量，需要直接更改WSL 2的设置。WSL的配置文件在C:\Users\<username>\.wslconfig中，格式如下。文件不存在的话可以自己创建。

INI Config files

更改保存后需要重启生效。

2. Minikube (全平台)

Minikube是一个全平台的单机Kubernetes环境。它由Kubernetes社区维护，版本相对较新。它占用的资源也比Docker Desktop的Kubernetes Engine要少一些。

安装后就可以启动了，以下是几个比较重要的参数。

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可以看到我们在启动minikube时，可以设置minikube的CPU、内存数量，还可以指定国内的Docker Registry镜像以加速部署。我们可以使用以下的命令来启动一个minikube。

Shell

在使用--image-repository=cn时，minikube会自动连接阿里云镜像，而这个镜像的更新速度不是很及时。如果出现The image 'registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns/coredns:v1.8.0' was not found; unable to add it to cache. 之类的错误，表示有一个容器的镜像在阿里云上找不到，这时候需要移除此参数并设置梯子，让minikube直接从gcr.io下载。阿里云镜像刚开始下载时速度会卡在200K左右，但可以逐渐跑满带宽。

如果出现了安装失败的情况，需要使用minikube delete来删除上一次配置失败的资源，否则下一次start时会延续着上一次的配置继续跑。

在Windows上，minikube默认使用docker作为后端。也就是说minikube会启动一个或多个docker容器，并将它们作为Kubernetes的节点来使用，相当于在容器里跑容器。性能损失是无疑的，这也是为什么minikube只适合用来测试。

命令执行成功后，控制台输出类似如下。

Plain Text

从以上信息可以看出minikube已经部署成功，且帮我们配置好了kubectl。可以使用kubectl config get-contexts查看可用的Kubernetes连接。

Plain Text

可以看到，我们有docker-desktop和minikube两个context，且minikube被标注为 CURRENT，代表现在的kubectl指令都会指向这一个环境。如果minikube没有被标记为current的话，可以使用kubectl config use-context minikube来切换到minikube集群。

这时我们可以执行kubectl cluster-info，查看集群信息

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可以看到现在这个集群已经准备好了，后端地址是127.0.0.1:1057。minikube使用的是CoreDNS而不是KubeDNS，在实际应用中CoreDNS的应用也比KubeDNS要广。

2.1 将本地镜像转移进minikube

我们可以将主机上的镜像加到minikube里。假设我的镜像名为test-image，执行命令：minikube image load test-image。然后用minikube image list查看集群内镜像

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可以看到镜像列表中出现了docker.io/library/test-image:latest，镜像已被成功载入。接下来再执行kubectl run testpod --image=test-image --image-pull-policy=Never，即可运行这个镜像。

需要注意的是，在使用本地镜像且tag为latest时，必须在Kubernetes配置中加入imagePullPolicy: Never，否则kubernetes会强行尝试从远端pull镜像。

2.2 常用的Minikube命令

  • minikube dashboard：打开Kubernetes的网页端后台，查看各种资源的运行状况。
Kubernetes后`台
  • minikube stop：停止Kubernetes集群
  • minikube delete：删除Kubernetes集群
  • minikube kubectl --：可代替kubectl用来操作minikube集群。例如，kubectl get pods等同于minikube kubectl -- get pods。对于没有安装kubectl的人来说很方便。
  • minikube load image <image-name>：将一个镜像加载进minikube
  • minikube unload image <image-name>：从minikube里删除一个镜像

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