K8S系列文章之 使用Kind部署K8S 并发布服务

简单介绍

kind 即 Kubernetes In Docker，顾名思义，就是将 k8s 所需要的所有组件，全部部署在一个docker容器中，是一套开箱即用的 k8s 环境搭建方案。使用 kind 搭建的集群无法在生产中使用，但是如果你只是想在本地简单的玩玩 k8s，不想占用太多的资源，那么使用 kind 是你不错的选择。同样，kind 还可以很方便的帮你本地的 k8s 源代码打成对应的镜像，方便测试。

使用kind

在一台 centos 上简单尝试一下 kind，前提是必须要安装好 docker 和 kubectl。

wget https://github.com/kubernetes-sigs/kind/releases/download/0.2.1/kind-linux-amd64
mv kind-linux-amd64 kind
chmod +x kind
mv kind /usr/local/bin

安装完成之后，我们来看看 kind 有哪些命令。

build 用来从 k8s source 构建一个镜像。

create、delete 创建、删除集群。

export 命令目前只有一个 logs 选项，作用是将内部所有容器的日志拷贝到宿主机的某个目录下。

get 查看当前有哪些集群，哪些节点，以及 kubectl 配置文件的地址

load 可以从宿主机向 k8s 容器内导入镜像。

[root@node-2 ~]# kind
kind creates and manages local Kubernetes clusters using Docker container 'nodes'

Usage:
  kind [command]

Available Commands:
  build       Build one of [base-image, node-image]
  create      Creates one of [cluster]
  delete      Deletes one of [cluster]
  export      exports one of [logs]
  get         Gets one of [clusters, nodes, kubeconfig-path]
  help        Help about any command
  load        Loads images into nodes
  version     prints the kind CLI version

Flags:
  -h, --help              help for kind
      --loglevel string   logrus log level [panic, fatal, error, warning, info, debug] (default "warning")
      --version           version for kind

Use "kind [command] --help" for more information about a command.

下面来以最简单的方式安装一个集群

注意点 需要单独下载一个kubectl 不然无法操作 kubectl 等相关命令

[root@node-2 ~]# kind create cluster
Creating cluster "kind" ...
 ✓ Ensuring node image (kindest/node:v1.13.4)  
 ✓ Preparing nodes   
 ✓ Creating kubeadm config   
 ✓ Starting control-plane  ️ 
Cluster creation complete. You can now use the cluster with:

export KUBECONFIG="$(kind get kubeconfig-path --name="kind")"
kubectl cluster-info

[root@node-2 ~]# export KUBECONFIG="$(kind get kubeconfig-path --name="kind")"
[root@node-2 ~]# kubectl cluster-info
Kubernetes master is running at https://localhost:39284
KubeDNS is running at https://localhost:39284/api/v1/namespaces/kube-system/services/kube-dns:dns/proxy

To further debug and diagnose cluster problems, use 'kubectl cluster-info dump'.
[root@node-2 ~]# kubectl get node
NAME                 STATUS   ROLES    AGE   VERSION
kind-control-plane   Ready    master   99s   v1.13.4

使用 kind create cluster 安装，是没有指定任何配置文件的安装方式。从安装打印出的输出来看，分为4步：

1. 查看本地上是否存在一个基础的安装镜像，默认是 kindest/node:v1.13.4，这个镜像里面包含了需要安装的所有东西，包括了 kubectl、kubeadm、kubelet 二进制文件，以及安装对应版本 k8s 所需要的镜像，都以 tar 压缩包的形式放在镜像内的一个路径下
2. 准备你的 node，这里就是做一些启动容器、解压镜像之类的工作
3. 生成对应的 kubeadm 的配置，之后通过 kubeadm 安装，安装之后还会做另外的一些操作，比如像我刚才仅安装单节点的集群，会帮你删掉 master 节点上的污点，否则对于没有容忍的 pod 无法部署。
4. 启动完毕

查看当前集群的运行情况

[root@node-2 ~]# kubectl get po -n kube-system
NAME                                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
coredns-86c58d9df4-6g66f                     1/1     Running   0          21m
coredns-86c58d9df4-pqcc4                     1/1     Running   0          21m
etcd-kind-control-plane                      1/1     Running   0          20m
kube-apiserver-kind-control-plane            1/1     Running   0          20m
kube-controller-manager-kind-control-plane   1/1     Running   0          20m
kube-proxy-cjgnt                             1/1     Running   0          21m
kube-scheduler-kind-control-plane            1/1     Running   0          21m
weave-net-ls2v8                              2/2     Running   1          21m

默认方式启动的节点类型是 control-plane 类型，包含了所有的组件。包括2 * coredns、etcd、api-server、controller-manager、kube-proxy、sheduler，网络插件方面默认使用的是 weave，且目前只支持 weave，不支持其他配置，如果需要可以修改 kind 代码进行定制。

基本上，kind 的所有秘密都在那个基础镜像中。下面是基础容器内部的 /kind 目录，在 bin 目录下安装了 kubelet、kubeadm、kubectl 这些二进制文件，images 下面是镜像的 tar 包，kind 在启动基础镜像后会执行一遍 docker load 操作将这些 tar 包导入。manifests 下面是 weave 的 cni。

root@kind-control-plane:/kind# ls
bin  images  kubeadm.conf  manifests  systemd  version

root@kind-control-plane:/kind# ls bin/
kubeadm  kubectl  kubelet

root@kind-control-plane:/kind# ls images/
4.tar  6.tar  8.tar               kube-controller-manager.tar  kube-scheduler.tar
5.tar  7.tar  kube-apiserver.tar  kube-proxy.tar

root@kind-control-plane:/kind# ls manifests/
default-cni.yaml

root@kind-control-plane:/kind# ls systemd/
10-kubeadm.conf  kubelet.service

创建多节点的集群

默认安装的集群只带上了一个控制节点，下面重新创建一个两节点的集群。配置文件如下，在 node 中可以配置的不是很多，除了 role 另外的可以更改 node 使用的镜像，不过我这边还是使用默认的镜像。

apiVersion: kind.sigs.k8s.io/v1alpha3
kind: Cluster
nodes:
  - role: control-plane
  - role: worker

还是使用命令安装

[root@node-2 ~]# kind create cluster --config=kind-config.yaml 
Creating cluster "kind" ...
 ✓ Ensuring node image (kindest/node:v1.13.4)  
 ✓ Preparing nodes    
 ✓ Creating kubeadm config   
 ✓ Starting control-plane  ️ 
 ✓ Joining worker nodes   
Cluster creation complete. You can now use the cluster with:

export KUBECONFIG="$(kind get kubeconfig-path --name="kind")"
kubectl cluster-info

[root@node-2 ~]# kubectl get nodes
NAME                 STATUS   ROLES    AGE     VERSION
kind-control-plane   Ready    master   3m20s   v1.13.4
kind-worker          Ready    <none>   3m8s    v1.13.4

[root@node-2 ~]# kubectl get po -n kube-system
NAME                                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
coredns-86c58d9df4-cnqhc                     1/1     Running   0          5m29s
coredns-86c58d9df4-hn9mv                     1/1     Running   0          5m29s
etcd-kind-control-plane                      1/1     Running   0          4m24s
kube-apiserver-kind-control-plane            1/1     Running   0          4m17s
kube-controller-manager-kind-control-plane   1/1     Running   0          4m21s
kube-proxy-8t4xt                             1/1     Running   0          5m27s
kube-proxy-skd5v                             1/1     Running   0          5m29s
kube-scheduler-kind-control-plane            1/1     Running   0          4m18s
weave-net-nmfq2                              2/2     Running   1          5m27s
weave-net-srdfw                              2/2     Running   0          5m29s

大功告成，一套测试集群很轻松就搭建完成啦。

官网链接

建议安装最新版本的 支持部署最新K8S的版本

下面这个是最新版本能支持部署的K8S版本

我们采用的是 K8S In Docker 模式，外部如何访问容器内的K8S集群服务呢？

实战步骤

1. 重建K8s，暴露80、443端口

在上一节中，我们介绍过用kind创建K8s时，是相当在本地运行了一个容器，而K8s Cluster就运行在这个容器中。

所以，如果我们想从外部访问kind K8s的话，就需要把这个容器的端口(K8s的端口)暴露出来。

目前可以看到只有38325这个端口可以从外部访问

为了下一步测试，我们重新创建一个新的K8s cluster并且把80和443端口暴露出来。

运行下列命令删除现在的k8s cluster

kind delete cluster --name tsk8s

运行下列命令创建新的k8s cluster

cat <<EOF | kind create cluster --name tsk8s --config=-
kind: Cluster
apiVersion: kind.x-k8s.io/v1alpha4
nodes:
- role: control-plane
  kubeadmConfigPatches:
  - |
    kind: InitConfiguration
    nodeRegistration:
      kubeletExtraArgs:
        node-labels: "ingress-ready=true"
  extraPortMappings:
  - containerPort: 80
    hostPort: 80
    protocol: TCP
  - containerPort: 443
    hostPort: 443
    protocol: TCP
  - containerPort: 30000
    hostPort: 30000
    protocol: TCP
EOF

说明：

• extraPortMappings：把K8s容器（相当于K8s所在的服务器）端口暴露出来，这里暴露了80、443、30000
• node-labels：只允许Ingress controller运行在有"ingress-ready=true"标签的node上

运行结果

这时可以看到80、443、30000端口已经暴露出来了

2. 部署Deployment、Service

部署Deployment

新建文件my-dep.yaml，添加以下内容

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: httpd-dep
spec:
  replicas: 1  # number of replicas of frontEnd application
  selector:
    matchLabels:
      app: httpd-app
  template:
    metadata:
      labels: # Must match 'Service' and 'Deployment' labels
        app: httpd-app
    spec:
      containers:
      - name: httpd
        image: httpd # docker image of frontend application
        ports:
        - containerPort: 80

说明：

• Deployment的名称为"httpd-dep"
• 管理的Pods需要带有"app: httpd-app"标签
• Pod模板中指定运行的镜像为 Docker 公共仓库中的httpd

运行以下命令创建Deployment

kubectl apply -f my-dep.yaml

创建Deployment结果

查看新建的Pod，-o wide可以看到更多的信息

kubectl get pods -o wide

说明：可以看到Pod被分配了一个K8s内部IP，这个IP不能从K8s外部访问到，而且这个IP在Pod重建后会变化

部署Service

新建文件my-svc.yaml，添加以下内容

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: httpd-svc
spec:
  selector:
      app: httpd-app
  ports:
  - port: 80

运行以下命令创建Service

kubectl apply -f my-svc.yaml

创建Service结果

查看Service信息

kubectl get svc/httpd-svc

说明：Service的IP是不会变化的（除非重建Service）

查看Service详细信息

kubectl describe svc/httpd-svc

说明：

可以看到这里Service关联的Endpoint的IP和端口就是上面Pod的IP和端口。每次Pod重建后这里的Endpoint就会刷新为新的IP。

目前这个Service只有内部IP和端口，所以这个Service还只能用在K8s内部暴露Pods。

下面我们修改Service配置，使用K8s外部也可以访问到这个Service

更改Serivce（nodePort）

修改my-svc.yaml，添加以下内容

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: httpd-svc
spec:
  selector:
      app: httpd-app
  type: NodePort #1
  ports:
  - port: 80
    nodePort: 30000 #2

说明：

• #1 Service type默认为ClusterIP，即只有内部IP。改为NodePort后，Service会把K8s内部的端口映射到集群所在的服务器上
• #2 指定Service映射到服务器上的端口为30000

再次运行 kubectl apply 命令

运行结果

再次查看Service信息，可以看到端口中多了一个30000

30000这个端口被映射到了K8s集群所在的服务器上（即K8s运行的容器），而我们在创建kind K8s时把容器的30000端口又映射到本地，所以现在我们可以在本地用浏览器访问30000端口。

在本地可以访问到30000端口上的httpd应用

引申

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除了用NodePort暴露服务，我们还可以用ingress/ingress controller实现相同的功能。我们将在下一篇文章中测试ingress/ingress controller