使用K3s在Raspberry Pi上运行Kubernetes集群

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很长一段时间以来，我一直对用廉价的 Raspberry Pi 堆栈构建 Kubernetes 集群感兴趣。跟随网络上的各种教程，我能够在三个树莓派集群中安装 Kubernetes 并进行工作。但是，主节点上的 RAM 和 CPU 要求使我的 Pi 不堪重负。当执行各种 Kubernetes 任务时，这会导致性能不佳。这也使得就地升级 Kubernetes 成为不可能。

结果，我很高兴看到 k3s 项目。K3s 被标榜为用于资源受限环境的轻量级 Kubernetes。它还针对 ARM 处理器进行了优化。这使得运行基于 Raspberry Pi 的 Kubernetes 集群更加可行。实际上，我们将在本文中创建一个。

在开始之前，我们先介绍 K3s 这个项目。K3s 被誉为是最轻量级的 Kubernetes 发行版，它针对低配的 x86 和 ARM 处理器优化，可以让 Kubernetes 在树莓派上运行得更好。

本文我们将介绍如何使用 K3s 在树莓派上创建 Kubernetes 集群。系统我们用的是树莓派最流行的 Raspbian。

准备工作

在开始创建 Kubernetes 集群之前，我们需要准备，

• 至少一个树莓派，包括 SD 卡和电源
• 网线，普通网线即可
• 交换机或路由器，以便将所有树莓派连接到一个内网中

安装的大部分工作都依赖网络，因此还需要能访问公网网络。

集群概览

在这个集群里，我们会使用三个树莓派。其中一个树莓派作为主节点，我们将它命名为 kmaster，并为其分配一个静态 IP 192.168.0.50（注：假设使用的私有网段是 192.168.0.0/24），而另外两个树莓派作为工作节点，分别命名为 knode1 和 knode2，也分别分配 192.168.0.51 和 192.168.0.52 两个 IP 地址。

当然，如果你的内网网段和我的不一样，注意 IP 与集群个节点角色的对应关系。

为了能通过主机名直接访问节点，我们会更新每个节点的 /etc/hosts 文件，记录 IP 到主机名的对应关系：

1. echo –e “192.168.0.50 kmaster”| sudo tee –a /etc/hosts
2. echo –e “192.168.0.51 knode1”| sudo tee –a /etc/hosts
3. echo –e “192.168.0.52 knode2”| sudo tee –a /etc/hosts

部署主节点

在部署主节点前，我们默认你已经完成树莓派操作系统的安装，注意使用最新的 Raspbian，这个步骤可以参考网上的其他文章，这里不展开介绍。在主节点上，启动 SSH 服务，将主机名设置为 kmaster，并调整 IP 地址为 192.168.0.50。

通过 ssh 连接主节点，并安装 k3s：

1. local$ ssh pi@kmaster
2. kmaster$ curl –sfL https://get.k3s.io | sh –

等到命令完成后，一个单节点集群就已经运行起来了。让我们检查一下，在这个派上执行命令后，可以看到以下输出，

1. kmaster$ sudo kubectl get nodes
2. NAME STATUS ROLES AGE VERSION
3. kmaster Ready master 2m13s v1.14.3–k3s.1

部署工作节点

主节点完成安装后，我们开始部署工作节点。在工作节点上安装 K3s 时，会用到 join token 连接令牌，它可以使用如下命令从主节点上获取到。获取到令牌 join token 后，先保存起来，便于后续使用，

1. sudo cat /var/lib/rancher/k3s/server/node–token

我们把两个树莓派工作节点的主机名分别设置为 knode1 和 knode2，并将 IP 地址分别调整为 192.168.0.51 和 192.168.0.52。调整完成后，就可以开始安装 K3s 了。

通过 ssh 连接到 knode1 上，执行类似的安装命令。在工作节点上安装 K3s 和之前差不多，需要加上额外的参数，表明它是一个工作节点，需要连接到已有的集群上，

1. curl –sfL http://get.k3s.io | K3S_URL=https://192.168.0.50:6443 \
2. K3S_TOKEN= 保存下来的 JOIN_TOKEN sh –

K3S_TOKEN 的值需要替换成保存下来的连接令牌。命令执行完后，在 knode2 的树莓派上重复这个安装过程。

访问 Kubernetes 集群

knode2 的安装完成后，集群基本进入可用状态。这时如果我们要查看或更改集群，需要登录到集群的主节点 kmaster 上用 kubectl 操作，这有些麻烦。因此我们会将 kubectl 放到 PC 上使用。首先，在主节点上获取一些必要的配置信息，在 kmaster 上执行：

1. sudo cat /etc/rancher/k3s/k3s.yaml

复制上面命令的输出，然后在本地 PC 上创建 ~/.kube 目录，在其中创建配置文件 config，并将上面复制的内容写入。随后我们需要编辑这个配置文件 ~/.kube/config，更新 server 的地址为网络地址。

找到记录 server: https://localhost:6443，修改为，server: https://192.168.0.50:6443

如果 PC 上还没有安装 kubectl 的话，就可以开始安装了。Kubernetes 官方网站上有各种平台安装 kubectl 的方法说明，我使用的是 Debian 系统，所以我的安装方法是这样的：

1. sudo apt update && sudo apt install –y apt–transport–https
2. curl –s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add –
3. echo “deb https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main” | sudo tee –a/etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
4. sudo apt update && sudo apt install kubectl

上面几个命令的作用是添加了一个包含 Kubernetes 的 Debian 软件库，获取 GPG 密钥，然后更新软件包列表并安装 kubectl。如果 kubectl 有更新，我们将会通过标准软件更新机制收到通知。

现在在本地 PC 上就可以查看 Kubernetes 集群了，：

local-pc$ kubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
kmaster Ready master 12m v1.14.3-k3s.1
knode1 Ready worker 103s v1.14.3-k3s.1
knode1 Ready worker 103s v1.14.3-k3s.1

至此，我们已经完成一个三节点的 Kubernetes 集群的创建，可以开始愉快的玩耍了。

K3s 的蛋蛋

如果执行 kubectl get pods --all-namespaces，就会看到其它服务的一些 Pod，比如 Traefik。Traefik 在这里起到是反向代理和负载均衡器的作用，它可以让流量从单个入口进入集群后引导到集群中的各个服务。Kubernetes 支持这种机制，但 Kubernetes 本身不提供这个功能，因此 Traefik 是一个不错的选择。

来自：unfoxnews

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