使用 kind 部署单机版 kubernetes 集群

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kubernetes 从一发布开始其学习门槛就比较高，首先就是部署难，用户要想学习 kubernetes 必须要过部署这一关，社区也推出了多个部署工具帮助简化集群的部署，社区中推出的部署工具主要目标有两大类，部署测试环境与生产环境，本节主要讲述测试环境的部署，目前社区已经有多套部署方案了：

而本文主要讲述使用 kind（Kubernetes In Docker）部署 k8s 集群，因为 kind 使用起来实在太简单了，特别适用于在本机部署测试环境。

kind 的原理就是将 k8s 所需要的所有组件，全部部署在一个 docker 容器中，只需要一个镜像即可部署一套 k8s 环境，其底层是使用 kubeadm 进行部署，CRI 使用 Containerd，CNI 使用 weave。下面就来看看如何使用 kind 部署一套 kubernetes 环境，在使用 kind 前你需要确保目标机器已经安装了 docker 服务。

一、使用 kind 部署 k8s 集群

以下安装环境为 mac os。

安装 kind ：

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$ wget https://github.com/kubernetes-sigs/kind/releases/download/v0.5.1/kind-darwin-amd64
$ chmod +x kind-darwin-amd64
$ mv kind-darwin-amd64 /usr/local/bin/kind

使用 kind 部署 kubernetes 集群：

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// 默认的 cluster name 为 kind，可以使用 --name 指定
$ kind create cluster
Creating cluster "kind" ...
 ✓ Ensuring node image (kindest/node:v1.15.3) 🖼
 ✓ Preparing nodes 📦
 ✓ Creating kubeadm config 📜
 ✓ Starting control-plane 🕹️
 ✓ Installing CNI 🔌
 ✓ Installing StorageClass 💾
Cluster creation complete. You can now use the cluster with:

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 6 步：

  1. 安装基础镜像 kindest/node:v1.15.4，这个镜像里面包含了所需要的二进制文件、配置文件以及 k8s 左右组件镜像的 tar 包
  2. 准备 node，检查环境、启动镜像等工作
  3. 生成 kubeadm 的配置，然后使用 kubeadm 安装，和直接使用 kubeadm 的步骤类似
  4. 启动服务
  5. 部署 CNI 插件，kind 默认使用 weave。
  6. 创建 StorageClass。
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// 查看 kubeconfig path
$ kind get kubeconfig-path
/Users/feiyu/.kube/kind-config-kind

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

kind 还有多个子命令，此处不再一一详解。

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// 查看集群信息，
$ kubectl cluster-info
Kubernetes master is running at https://127.0.0.1:55387
KubeDNS is running at https://127.0.0.1:55387/api/v1/namespaces/kube-system/services/kube-dns:dns/proxy

To further debug and diagnose cluster problems, use 'kubectl cluster-info dump'.


// 查看本地的 kind 容器
$ docker ps
CONTAINER ID        IMAGE                  COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS                                  NAMES
e26545538cc7        kindest/node:v1.15.3   "/usr/local/bin/entr…"   15 minutes ago      Up 15 minutes       55387/tcp, 127.0.0.1:55387->6443/tcp   kind-control-plane

可以看到，kind 容器暴露的 6443 端口映射在本机的一个随机端口(55387)上。

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// 查看 node 的详细信息，可以看到 cni 为 containerd
$ kubectl describe node kind-control-plane
...
 Container Runtime Version:  containerd://1.2.6-0ubuntu1
 Kubelet Version:            v1.15.3
 Kube-Proxy Version:         v1.15.3
PodCIDR:                     10.244.0.0/24
ExternalID:                  kind-control-plane
...


# 进入 kind 容器查看 k8s 的配置，和单独使用 kubeadm 时一致
$ docker exec -it e26545538cc  bash
root@kind-control-plane:~# ls /etc/kubernetes/
admin.conf  controller-manager.conf  kubelet.conf  manifests  pki  scheduler.conf
root@kind-control-plane:~# ls /etc/kubernetes/manifests/
etcd.yaml  kube-apiserver.yaml  kube-controller-manager.yaml  kube-scheduler.yaml


# 查看 cni 配置
root@kind-control-plane:/etc/kubernetes# cat /var/lib/kubelet/kubeadm-flags.env
KUBELET_KUBEADM_ARGS="--container-runtime=remote --container-runtime-endpoint=/run/containerd/containerd.sock --fail-swap-on=false --node-ip=172.17.0.2"


# 查看容器的状态
root@kind-control-plane:~# crictl pods
POD ID              CREATED             STATE               NAME                                         NAMESPACE           ATTEMPT
fc8700af77ca2       About an hour ago   Ready               coredns-5c98db65d4-bjxl2                     kube-system         0
6378297d32811       About an hour ago   Ready               coredns-5c98db65d4-q2drh                     kube-system         0
124b42a35e0d1       About an hour ago   Ready               kube-proxy-99nc9                             kube-system         0
54b9511069534       About an hour ago   Ready               kindnet-xz8dp                                kube-system         0
61cb720ddece8       About an hour ago   Ready               etcd-kind-control-plane                      kube-system         0
4514b98de1a44       About an hour ago   Ready               kube-scheduler-kind-control-plane            kube-system         0
9a29dbebc8dd1       About an hour ago   Ready               kube-controller-manager-kind-control-plane   kube-system         0
ab028c5f5a3e5       About an hour ago   Ready               kube-apiserver-kind-control-plane            kube-system         0

删除集群：

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$ kind delete cluster

kind 也支持创建多 master 以及多 work 节点的集群，需要自定义 yaml 配置：

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# a cluster with 3 control-plane nodes and 3 workers
kind: Cluster
apiVersion: kind.sigs.k8s.io/v1alpha3
nodes:
- role: control-plane
- role: control-plane
- role: control-plane
- role: worker
- role: worker
- role: worker

// 创建集群指定 config
$ kind create cluster --config kind.yaml

kind 还支持自定义映射的端口号、支持使用自定义镜像仓库、支持启用 Feature Gates 等多个功能，详细的使用请参考官方文档 quick-start。

二、本地测试

既然 kind 不能用作生产环境，那怎么在本地测试时使用呢？由于 k8s 的新版已经全面启用了 TLS，不再支持非安全端口，访问 APIServer 的接口都需要认证，但是本地测试不需要那么麻烦，如下所示，为匿名用户设置访问权限即可。

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// 为匿名用户关联 RBAC 规则
$ kubectl create clusterrolebinding system:anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous

// 请求相关的 API
$ curl -k https://127.0.0.1:55387/api/v1/nodes
{
  "kind": "NodeList",
  "apiVersion": "v1",
  "metadata": {
    "selfLink": "/api/v1/nodes",
    "resourceVersion": "11844"
  },
  "items": [
  ...