k3d入門指南之在Docker中運行K3s的詳細(xì)教程

什么是k3d？

k3d是一個小型程序，用于在Docker中運行K3s集群。 K3s是經(jīng)過CNCF認(rèn)證的輕量級Kubernetes發(fā)行和沙箱項目。它是為資源有限環(huán)境設(shè)計的，被打包為單個二進(jìn)制文件，所需RAM小于512MB。 要了解有關(guān)K3s的更多信息，請查看我們之前的公眾號文章及B站上的視頻。

k3d借助從K3s倉庫構(gòu)建的Docker鏡像在安裝了Docker的任何機(jī)器上的Docker容器中啟動多個K3s節(jié)點。 這樣，一臺物理（或虛擬）機(jī)（稱為Docker Host）可以運行多個K3s集群，每個集群同時有多個server和agent節(jié)點。

k3d能做什么？

2021年1月，發(fā)布k3dv4.0.0，包含以下功能：

• 創(chuàng)建/停止/啟動/刪除/擴(kuò)大/縮小K3s集群（和單個節(jié)點）
• 通過命令行標(biāo)志
• 通過配置文件
• 管理可與集群一起使用的容器鏡像倉庫并與之交互
• 管理集群的Kubeconfigs
• 將本地Docker daemon中的鏡像導(dǎo)入集群中運行的容器運行時中

顯然，還有更多的方法，您可以用來對使用過程中的細(xì)節(jié)進(jìn)行調(diào)整。

k3d的用途是什么？

k3d的主要應(yīng)用場景是在Kubernetes上進(jìn)行本地開發(fā)，因為k3d輕量、簡單的特性，在這一場景下幾乎不會遇到麻煩和資源使用問題。 開發(fā)k3d的初衷是為開發(fā)人員提供一個簡單的工具，使他們能夠在開發(fā)環(huán)境的機(jī)器上運行輕量級的Kubernetes集群，從而在類似于生產(chǎn)的環(huán)境中獲得快速的迭代時間（相對于在本地運行docker-compose與生產(chǎn)中的Kubernetes要快得多）。

隨著時間的推移，k3d還發(fā)展成為一種運維工具，用于在隔離的環(huán)境中測試某些Kubernetes（或特別是K3s）功能。 例如，使用k3d，您可以輕松地創(chuàng)建多節(jié)點集群，在其上部署一些應(yīng)用程序，輕松停止一個節(jié)點并查看Kubernetes的反應(yīng)，還能夠?qū)⒛膽?yīng)用重新調(diào)度到其他節(jié)點上。

此外，您可以在持續(xù)集成系統(tǒng)中使用k3d來快速啟動集群，在其上部署測試堆棧并運行集成測試。完成操作后，您就可以輕松地停用整個集群。無需擔(dān)心適當(dāng)?shù)那謇砗涂赡艿臍埩簟?/p>

我們還提供了一個k3d-dind鏡像（類似于電影《盜夢空間》中的夢中的夢，我們在容器內(nèi)的容器中放置了容器。）通過此操作，您可以創(chuàng)建一個運行k3d的docker-in-docker環(huán)境，該環(huán)境會在Docker中生成一個K3s集群。這意味著您只有一個容器（k3d-dind）在您的Docker主機(jī)上運行，而該容器又在其中運行了整個K3s / Kubernetes集群。

如何使用k3d？

1、安裝k3d（如需使用也可安裝kubectl）

注意：本文介紹內(nèi)容對版本有要求，請至少使用k3d v4.1.1以上版本

2、可以嘗試以下其中一個示例，或使用文檔或CLI幫助文本找到適合您自己的方式（k3d [command] --help）

“簡單”的方式

k3d cluster create

該命令將創(chuàng)建一個帶有兩個容器的K3s集群：一個Kubernetes控制平面節(jié)點（server）和一個位于其前面的負(fù)載均衡器（serverlb）。 它將它們都放置在專用的Docker網(wǎng)絡(luò)中，并在Docker主機(jī)上隨機(jī)選擇的免費端口上暴露Kubernetes API。 它還在后臺創(chuàng)建了一個名為Docker的卷，作為鏡像導(dǎo)入的準(zhǔn)備。

默認(rèn)情況下，如果不提供name參數(shù)，集群將被命名為k3s-default，并且容器將顯示為k3d---<#>，因此在本例中，兩個容器將顯示為 k3d- k3s-default-serverlb和k3d-k3s-default-server-0

k3d等待一切準(zhǔn)備就緒，從集群中拉取Kubeconfig并將其與默認(rèn)的Kubeconfig合并（通常位于$ HOME / .kube / config或者KUBECONFIG環(huán)境變量指向的任何路徑中）。
不用擔(dān)心，您也可以調(diào)整該行為。

使用kubectl查看您剛創(chuàng)建的用于顯示節(jié)點的內(nèi)容：. kubectl get nodes
k3d還為您提供了一些命令來列出您所創(chuàng)建的東西：.k3d cluster | node | registry list

“簡單但精妙”的方式

k3d cluster create mycluster --api-port 127.0.0.1:6445 --servers 3 --agents 2 --volume '/home/me/mycode:/code@agent[*]' --port '8080:80@loadbalancer'

此命令生成帶有六個容器的K3s集群：* 1個負(fù)載均衡器* 3個server（控制平面節(jié)點）* 2個agent（以前為worker節(jié)點）

通過--api-port 127.0.0.1:6445，您可以使用k3d將Kubernetes API端口（6443內(nèi)部）映射到127.0.0.1 / localhost的端口6445。這意味著隨后將在Kubeconfig中包含以下連接字符串：server: https://127.0.0.1:6445以連接到此集群。
該端口將從負(fù)載均衡器映射到您的主機(jī)系統(tǒng)。請求將從那里被代理到server節(jié)點，從而有效地模擬生產(chǎn)環(huán)境設(shè)置，在該環(huán)境中server節(jié)點也可能發(fā)生故障，并且希望故障轉(zhuǎn)移到另一個server上。

--volume /home/me/mycode:/code@agent[] 綁定將你的本地目錄/home/me/mycode掛載到所有（[] agent 節(jié)點）內(nèi)部的路徑/code。使用索引（0或1）替換*，以便只把它掛載到其中一個節(jié)點。
告訴k3d應(yīng)該將卷安裝到哪個節(jié)點的規(guī)范稱為“節(jié)點過濾器”，它也用于其他標(biāo)志，例如端口映射的--port標(biāo)志。

也就是說，--port '8080:80@loadbalancer'將本地主機(jī)的端口8080映射到負(fù)載均衡器（serverlb）上的端口80，該負(fù)載均衡器可用于將HTTP ingress流量轉(zhuǎn)發(fā)到集群。 例如，可以將Web應(yīng)用程序部署到集群（Deployment）中，該集群通過一個 Ingress（如myapp.k3d.localhost）在外部暴露（Service）。

然后（前提是一切都設(shè)置為將該域解析為本地主機(jī)IP），則可以將瀏覽器指向http://myapp.k3d.localhost:8080 訪問您的應(yīng)用程序。 然后，流量從您的主機(jī)通過Docker橋接口流向負(fù)載均衡器。 從那里，它被代理到集群，并通過Ingress和Service傳遞到您的應(yīng)用程序Pod。

注意：你必須設(shè)置一些機(jī)制，將myapp.k3d.localhost路由到本地主機(jī)IP（127.0.0.1）。
最常見的方法是在你的/etc/hosts文件中使用127.0.0.1
myapp.k3d.localhost的條目（C:\Windows\System32\drivers\etc/hosts）。。
但是，這不允許使用通配符（.localhost），因此一段時間后可能會變得有些麻煩，因此您可能需要了解dnsmasq（MacOS /
UNIX）或Acrylic（Windows）之類的工具來減輕負(fù)擔(dān)。 提示：可以在某些系統(tǒng)（至少是Linux操作系統(tǒng)，包括SUSE
Linux和openSUSE）上安裝libnss-myhostname軟件包，以將.localhost域自動解析為127.0.0.1，這意味著您不必再手動操作。例如
，如果您希望通過Ingress進(jìn)行測試，則需要在其中設(shè)置域。

在此處，需要注意的事是：如果創(chuàng)建多個server節(jié)點，則K3s將被分配到--cluster-init標(biāo)志，這意味著它將K3s的默認(rèn)內(nèi)部數(shù)據(jù)庫（默認(rèn)為SQLite）更改為etcd。

“配置即編碼”方式

從k3d v4.0.0（發(fā)布于2021年1月）開始，我們支持使用配置文件，來配置一切您以前通過命令行標(biāo)志所做的代碼（不久之后甚至可能支持更多）。在撰寫本文時，您可以在repo中找到用于驗證配置文件的JSON模式：
https://github.com/rancher/k3d/blob/092f26a4e27eaf9d3a5bc32b249f897f448bc1ce/pkg/config/v1alpha2/schema.json

示例配置文件：

# k3d configuration file, saved as e.g. /home/me/myk3dcluster.yaml
apiVersion: k3d.io/v1alpha2  # this will change in the future as we make everything more stable
kind: Simple  # internally, we also have a Cluster config, which is not yet available externally
name: mycluster  # name that you want to give to your cluster (will still be prefixed with `k3d-`)
servers: 1  # same as `--servers 1`
agents: 2  # same as `--agents 2`
kubeAPI:  # same as `--api-port 127.0.0.1:6445`
  hostIP: "127.0.0.1"
  hostPort: "6445"
ports:
  - port: 8080:80  # same as `--port 8080:80@loadbalancer
    nodeFilters:
      - loadbalancer
options:
  k3d:  # k3d runtime settings
    wait: true  # wait for cluster to be usable before returining; same as `--wait` (default: true)
    timeout: "60s"  # wait timeout before aborting; same as `--timeout 60s`
  k3s:  # options passed on to K3s itself
    extraServerArgs:  # additional arguments passed to the `k3s server` command
      - --tls-san=my.host.domain
    extraAgentArgs: []  # addditional arguments passed to the `k3s agent` command
  kubeconfig:
    updateDefaultKubeconfig: true  # add new cluster to your default Kubeconfig; same as `--kubeconfig-update-default` (default: true)
switchCurrentContext: true  # also set current-context to the new cluster's context; same as `--kubeconfig-switch-context` (default: true)

假設(shè)我們將其另存為/home/me/myk3dcluster.yaml，我們可以使用它來配置新集群
k3d cluster create --config /home/me/myk3dcluster.yaml

注意：您仍然可以設(shè)置額外的參數(shù)或標(biāo)志，這些參數(shù)或標(biāo)志將優(yōu)先于（或?qū)⒈缓喜ⅲ┠阍谂渲梦募卸x的任何參數(shù)。

k3d還能做什么？

你可以在很多場景下使用k3d，例如：

• 與k3d托管的容器倉庫一起創(chuàng)建集群
• 使用集群通過熱代碼重載進(jìn)行快速開發(fā)
• 將k3d與其他開發(fā)工具（例如Tilt或Skaffold）結(jié)合使用
• 兩者都可以通過k3d image import利用鏡像導(dǎo)入的功能
• 兩者都可以利用k3d托管的倉庫來加快開發(fā)周期
• 在您的CI系統(tǒng)中使用k3d（為此我們提供了PoC：https://github.com/iwilltry42/k3d-demo/blob/main/.drone.yml）
• 使用社區(qū)維護(hù)的vscode擴(kuò)展程序（https://github.com/inercia/vscode-k3d）將其集成到您的
• vscode工作流程中 用它來設(shè)置K3s的高可用性

您可以通過使用在此demo repo中準(zhǔn)備好的腳本來自己嘗試所有這些操作：
https://github.com/iwilltry42/k3d-demo。

THORSTEN KLEIN
trivago的DevOps工程師，SUSE自由軟件工程師，也是k3d的維護(hù)者。

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