k3d入門指南：在Docker中運(yùn)行K3s
在本文中，我們將簡(jiǎn)單了解k3d，這是一款可讓您在安裝了Docker的任何地方運(yùn)行一次性Kubernetes集群的工具，此外在本文中我們還將探討在使用k3d中可能會(huì)出現(xiàn)的一切問題。
什么是k3d？
k3d是一個(gè)小型程序，用于在Docker中運(yùn)行K3s集群。K3s是經(jīng)過CNCF認(rèn)證的輕量級(jí)Kubernetes發(fā)行和沙箱項(xiàng)目。它是為資源有限環(huán)境設(shè)計(jì)的，被打包為單個(gè)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(qǐng)查看我們之前的公眾號(hào)文章及B站上的視頻。
k3d借助從K3s倉(cāng)庫(kù)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(dòng)多個(gè)K3s節(jié)點(diǎn)。這樣，一臺(tái)物理（或虛擬）機(jī)（稱為Docker Host）可以運(yùn)行多個(gè)K3s集群，每個(gè)集群同時(shí)有多個(gè)server和agent節(jié)點(diǎn)。
k3d能做什么？
2021年1月，發(fā)布k3d v4.0.0，包含以下功能：
創(chuàng)建/停止/啟動(dòng)/刪除/擴(kuò)大/縮小K3s集群（和單個(gè)節(jié)點(diǎn)）
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(cāng)庫(kù)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(yùn)行的容器運(yùn)行時(shí)中
顯然，還有更多的方法，您可以用來對(duì)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(chǎng)景是在Kubernetes上進(jìn)行本地開發(fā)，因?yàn)閗3d輕量、簡(jiǎn)單的特性，在這一場(chǎng)景下幾乎不會(huì)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(gè)簡(jiǎn)單的工具，使他們能夠在開發(fā)環(huán)境的機(jī)器上運(yùn)行輕量級(jí)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(shí)間（相對(duì)于在本地運(yùn)行docker-compose與生產(chǎn)中的Kubernetes要快得多）。
隨著時(shí)間的推移，k3d還發(fā)展成為一種運(yùn)維工具，用于在隔離的環(huán)境中測(cè)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(diǎn)集群，在其上部署一些應(yīng)用程序，輕松停止一個(gè)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)上。
此外，您可以在持續(xù)集成系統(tǒng)中使用k3d來快速啟動(dòng)集群，在其上部署測(cè)試堆棧并運(yùn)行集成測(cè)試。完成操作后，您就可以輕松地停用整個(gè)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(gè)k3d-dind鏡像（類似于電影《盜夢(mèng)空間》中的夢(mèng)中的夢(mèng)，我們?cè)谌萜鲀?nèi)的容器中放置了容器。）通過此操作，您可以創(chuàng)建一個(gè)運(yùn)行k3d的docker-in-docker環(huán)境，該環(huán)境會(huì)在Docker中生成一個(gè)K3s集群。這意味著您只有一個(gè)容器（k3d-dind）在您的Docker主機(jī)上運(yùn)行，而該容器又在其中運(yùn)行了整個(gè)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(duì)版本有要求，請(qǐng)至少使用k3d v4.1.1以上版本
2、可以嘗試以下其中一個(gè)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(jiǎn)單”的方式
k3d cluster create
該命令將創(chuàng)建一個(gè)帶有兩個(gè)容器的K3s集群：一個(gè)Kubernetes控制平面節(jié)點(diǎn)（server）和一個(gè)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(fèi)端口上暴露Kubernetes API。它還在后臺(tái)創(chuàng)建了一個(gè)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(gè)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(diǎn)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(jiǎn)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(gè)容器的K3s集群：* 1個(gè)負(fù)載均衡器* 3個(gè)server（控制平面節(jié)點(diǎn)）* 2個(gè)agent（以前為worker節(jié)點(diǎn)）
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(qǐng)求將從那里被代理到server節(jié)點(diǎn)，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(diǎn)也可能發(fā)生故障，并且希望故障轉(zhuǎn)移到另一個(gè)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(diǎn)）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(gè)節(jié)點(diǎn)。
告訴k3d應(yīng)該將卷安裝到哪個(gè)節(jié)點(diǎn)的規(guī)范稱為“節(jié)點(diǎn)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(gè) 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(shí)間后可能會(huì)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(dòng)解析為127.0.0.1，這意味著您不必再手動(dòng)操作。例如 ，如果您希望通過Ingress進(jìn)行測(cè)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(gè)server節(jié)點(diǎn)，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(kù)（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(shí)，您可以在repo中找到用于驗(yàn)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.yamlapiVersion: k3d.io/v1alpha2 # this will change in the future as we make everything more stablekind: Simple # internally, we also have a Cluster config, which is not yet available externallyname: 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@loadbalancernodeFilters:- loadbalanceroptions:k3d: # k3d runtime settingswait: 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 itselfextraServerArgs: # additional arguments passed to the `k3s server` command- --tls-san=my.host.domainextraAgentArgs: [] # addditional arguments passed to the `k3s agent` commandkubeconfig: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(chǎng)景下使用k3d，例如：
與k3d托管的容器倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)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。
除此之外，請(qǐng)記住，k3d是一個(gè)社區(qū)驅(qū)動(dòng)的項(xiàng)目，如果在使用過程中遇到任何問題，歡迎掃描文末二維碼添加小助手與我們進(jìn)行溝通交流！
作者簡(jiǎn)介
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官網(wǎng)：https://k3s.io