Kubernetes - 实战(10)

01、Kubernetes - 实战：简介、minikube 安装、kubectl 安装、Kubernetes 环境搭建

实验参考：https://github.com/chronolaw/k8s_study

Kubernetes 的官网（https://kubernetes.io/zh-cn/），里面有非常详细的文档，包括概念解释、入门教程、参考手册等等。

Kubernetes 是一个生产级别的容器编排平台和集群管理系统，不仅能够创建、调度容器，还能够监控、管理服务器。

1. minikube 简介

Kubernetes 一般都运行在大规模的计算集群上，管理很严格，这就对我们个人来说造成了一定的障碍，在官网（https://kubernetes.io/zh/docs/tasks/tools/）上推荐的有两个工具：kind 和 minikube，它们都可以在本机上运行完整的 Kubernetes 环境。

kind 基于 Docker，意思是 Kubernetes in Docker 。它功能少，用法简单，也因此运行速度快，容易上手。不过它缺少很多 Kubernetes 的标准功能，例如仪表盘、网络插件，也很难定制化，所以我认为它比较适合有经验的 Kubernetes 用户做快速开发测试，不太适合学习研究。不选 kind 还有一个原因，它的名字与 Kubernetes YAML 配置里的字段 kind 重名，会对初学者造成误解，干扰学习。
minikube 最大特点就是“小而美”，可执行文件仅有不到 100MB，运行镜像也不过 1GB，但就在这么小的空间里却集成了 Kubernetes 的绝大多数功能特性，不仅有核心的容器编排功能，还有丰富的插件，例如 Dashboard、GPU、Ingress、Istio、Kong、Registry 等等，综合来看非常完善。

2. minikube 安装

minikube 支持 Mac、Windows、Linux 这三种主流平台，我们选择的版本为 minikube 的版本是 1.25.2，支持的 Kubernetes 版本是 1.23.3，

安装参考：https://minikube.sigs.k8s.io/docs/start/

curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64
sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube

或者下载指定版本：

wget https://github.com/kubernetes/minikube/releases/download/v1.25.2/minikube-linux-amd64

所有版本链接：https://github.com/kubernetes/minikube/releases

安装完成后，检查版本

$ minikube version
minikube version: v1.25.2
commit: 362d5fdc0a3dbee389b3d3f1034e8023e72bd3a7

3. kubectl 安装

minikube 只能够搭建 Kubernetes 环境，要操作 Kubernetes，还需要另一个专门的客户端工具kubectl。

kubectl 的作用有点类似之前我们学习容器技术时候的工具 docker ，它也是一个命令行工具，作用也比较类似，同样是与 Kubernetes 后台服务通信，把我们的命令转发给 Kubernetes，实现容器和集群的管理功能。

kubectl 是一个与 Kubernetes、minikube 彼此独立的项目，所以不包含在 minikube 里，但 minikube 提供了安装它的简化方式，你只需执行下面的这条命令：

minikube kubectl

它就会把与当前 Kubernetes 版本匹配的 kubectl 下载下来，存放在内部目录（例如 .minikube/cache/linux/arm64/v1.23.3），然后我们就可以使用它来对 Kubernetes “发号施令”了。

所以，在 minikube 环境里，我们会用到两个客户端：

minikube 管理 Kubernetes 集群环境；
kubectl 操作实际的 Kubernetes 功能；

4. Kubernetes 环境搭建

使用命令 minikube start 会从 Docker Hub 上拉取镜像，以当前最新版本的 Kubernetes 启动集群。不过为了保证实验环境的一致性，我们可以在后面再加上一个参数 --kubernetes-version，明确指定要使用 Kubernetes 版本。

minikube start --kubernetes-version=v1.23.3

由于国内网络环境下载 gcr.io 的镜像比较困难， minikube 提供了特殊的启动参数 --image-mirror-country=cn --registry-mirror=xxx --image-repository=xxx 等。

minikube start --kubernetes-version=v1.23.3 --image-mirror-country=‘cn’

minikube start --kubernetes-version=v1.23.3 --image-mirror-country=‘cn’ --force --memory=2048
参数解释：
–force 如果是root需要添加
–image-mirror-country=‘cn’ 切换到国内镜像
–memory=2048 如果内存不足，则会卡住 ……p/s ，需要增大内存

然后可以使用 minikube status、minikube node list 这两个命令来查看集群的状态：

$ minikube status
minikube
type: Control Plane
host: Running
kubelet: Running
apiserver: Running
kubeconfig: Configured

$ minikube node list
minikube        192.168.49.2

可以看到， Kubernetes 集群里现在只有一个节点，名字就叫 minikube，类型是 Control Plane，里面有 host、kubelet、apiserver 三个服务，IP 地址是 192.168.49.2。

还可以用命令 minikube ssh 登录到这个节点上，是 minikube 利用了 docker 来实现的 Kubernetes 输入 docker ps 可以看到很多其它容器，虽然它是虚拟的，但用起来和实机也没什么区别：

$ minikube ssh
docker@minikube:~$ hostname
minikube
docker@minikube:~$ uname -a
Linux minikube 5.8.0-53-generic60~20.04.1-Ubuntu SMP Thu May 6 09:52:46 UTC 2021 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
docker@minikube:~$ docker ps
CONTAINER ID   IMAGE                                                                     COMMAND                  CREATED             STATUS             PORTS     NAMES
0d172f0fda7f   nginx                                                                     "/docker-entrypoint.…"   About an hour ago   Up About an hour             k8s_ngx_ngx_default_90bda9ec-3f31-4506-865b-8674fd2ea66b_0
df17f1718d03   registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.6             "/pause"                 About an hour ago   Up About an hour             k8s_POD_ngx_default_90bda9ec-3f31-4506-865b-8674fd2ea66b_0
32518b44de73   registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/storage-provisioner   "/storage-provisioner"   About an hour ago   Up About an hour             k8s_storage-provisioner_storage-provisioner_kube-system_5012757e-fc1b-4202-a366-14b0ba83304c_0
0193ab3d7e7f   a4ca41631cc7                                                              "/coredns -conf /etc…"   About an hour ago   Up About an hour             k8s_coredns_coredns-65c54cc984-l7d24_kube-system_a8b97755-18b0-4cc6-83c9-01ebc582f2c8_0
fe7a561318b5   registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/pause:3.6             "/pause"                 About an hour ago   Up About an hour             k8s_POD_coredns-65c54cc984-l7d24_kube-system_a8b97755-18b0-4cc6-83c9-01ebc582f2c8_0
7dff38d9ed4b   9b7cc9982109                                                              "/usr/local/bin/kube…"   About an hour ago   Up About an hour             k
docker@minikube:~$ exit
logout

有了集群，接下来我们就可以使用 kubectl 来操作一下，初步体会 Kubernetes 这个容器编排系统，最简单的命令当然就是查看版本：

kubectl version

不过这条命令还不能直接用，因为使用 minikube 自带的 kubectl 有一点形式上的限制，要在前面加上 minikube 的前缀，后面再有个 --，像这样：

minikube kubectl -- version

为了避免这个不大不小的麻烦，我建议你使用 Linux 的“alias”功能，为它创建一个别名，写到当前用户目录下的 .bashrc 里，也就是这样：

alias kubectl="minikube kubectl --"

另外，kubectl 还提供了命令自动补全的功能，你还应该在 .bashrc 加上 kubectl completion：

source <(kubectl completion bash)

现在，使用 source ~/.bashrc 之后我们就可以愉快地使用 kubectl 了

$ kubectl version --short
Client Version: v1.23.3
Server Version: v1.23.3

下面我们在 Kubernetes 里运行一个 Nginx 应用，命令与 Docker 一样，也是 run，不过形式上有点区别，需要用 --image 指定镜像，然后 Kubernetes 会自动拉取并运行：

kubectl run ngx --image=nginx:alpine

这里涉及 Kubernetes 里的一个非常重要的概念：Pod，你可以暂时把它理解成是“穿了马甲”的容器，查看 Pod 列表需要使用命令 kubectl get pod，它的效果类似 docker ps：

$ kubectl get pod
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
ngx    1/1     Running   0          71s

命令执行之后可以看到，在 Kubernetes 集群里就有了一个名字叫 ngx 的 Pod 正在运行，表示我们的这个单节点 minikube 环境已经搭建成功。