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# 快速部署一个云原生本地实验环境
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本文旨在帮助您快速部署一个云原生本地实验环境，让您可以基本不需要任何 Kubernetes 和云原生技术的基础就可以对云原生环境一探究竟。
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本文中使用 [kubernetes-vagrant-centos-cluster](https://github.com/rootsongjc/kubernetes-vagrant-centos-cluster) 在本地使用 Vagrant 启动三个虚拟机部署分布式的 Kubernetes 集群。
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如仅需要体验云原生环境和测试服务功能，可以使用更加轻量级的 [cloud-native-sandbox](https://github.com/rootsongjc/cloud-native-sandbox)，通过个人电脑的 Docker 部署单节点的 Kubernetes、Istio 等云原生环境。
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## 准备环境
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需要准备以下软件和环境：
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- 8G 以上内存
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- [Vagrant 2.0+](https://www.vagrantup.com/)
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- [VirtualBox 5.0 +](https://www.virtualbox.org/wiki/Downloads)
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- 提前下载 Kubernetes1.9.1 以上版本的 release 压缩包，[至百度网盘下载](https://pan.baidu.com/s/1zkg2xEAedvZHObmTHDFChg)（并将名字中的版本号删除）
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- Mac/Linux，**不支持 Windows**
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- 支持 Kubernetes1.9 以上版本（支持当前 Kubernetes 最新版本 1.11.1）
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## 集群
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我们使用 Vagrant 和 VirtualBox 安装包含 3 个节点的 Kubernetes 集群，其中 master 节点同时作为 node 节点。
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| IP | 主机名 | 组件 |
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| ------------ | ------ | ------------------------------------------------------------ |
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| 172.17.8.101 | node1 | kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler、etcd、kubelet、docker、flannel、dashboard |
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| 172.17.8.102 | node2 | kubelet、docker、flannel、traefik |
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| 172.17.8.103 | node3 | kubelet、docker、flannel |
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**注意**：以上的IP、主机名和组件都是固定在这些节点的，即使销毁后下次使用vagrant重建依然保持不变。
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容器IP范围：172.33.0.0/30
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Kubernetes service IP范围：10.254.0.0/16
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## 安装的组件
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安装完成后的集群包含以下组件：
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- flannel（`host-gw`模式）
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- kubernetes dashboard
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- etcd（单节点）
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- kubectl
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- CoreDNS
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- kubernetes（版本根据下载的kubernetes安装包而定）
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**可选插件**
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- Heapster + InfluxDB + Grafana
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- ElasticSearch + Fluentd + Kibana
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- Istio service mesh
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## 使用说明
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确保安装好以上的准备环境后，执行下列命令启动 kubernetes 集群：
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```bash
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git clone https://github.com/rootsongjc/kubernetes-vagrant-centos-cluster.git
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cd kubernetes-vagrant-centos-cluster
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vagrant up
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```
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**注意**：克隆完 Git 仓库后，需要提前下载 kubernetes 的压缩包到 `kubenetes-vagrant-centos-cluster` 目录下，**并将压缩包名字中的版本号删除**，包括如下两个文件：
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- kubernetes-client-linux-amd64.tar.gz
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- kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
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如果是首次部署，会自动下载 `centos/7` 的 box，这需要花费一些时间，另外每个节点还需要下载安装一系列软件包，整个过程大概需要 10 几分钟。
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如果您在运行 `vagrant up` 的过程中发现无法下载 `centos/7` 的 box，可以手动下载后将其添加到 vagrant 中。
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**手动添加 centos/7 box**
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```bash
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wget -c http://cloud.centos.org/centos/7/vagrant/x86_64/images/CentOS-7-x86_64-Vagrant-1801_02.VirtualBox.box
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vagrant box add CentOS-7-x86_64-Vagrant-1801_02.VirtualBox.box --name centos/7
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```
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这样下次运行 `vagrant up` 的时候就会自动读取本地的 `centos/7` box 而不会再到网上下载。
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### 访问 kubernetes 集群
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访问 Kubernetes 集群的方式有三种：
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- 本地访问
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- 在 VM 内部访问
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- kubernetes dashboard
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**通过本地访问**
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可以直接在你自己的本地环境中操作该 kubernetes 集群，而无需登录到虚拟机中，执行以下步骤：
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将 `conf/admin.kubeconfig` 文件放到 `~/.kube/config` 目录下即可在本地使用 `kubectl` 命令操作集群。
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```bash
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mkdir -p ~/.kube
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cp conf/admin.kubeconfig ~/.kube/config
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```
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我们推荐您使用这种方式。
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**在虚拟机内部访问**
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如果有任何问题可以登录到虚拟机内部调试：
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```bash
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vagrant ssh node1
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sudo -i
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kubectl get nodes
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```
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**Kubernetes dashboard**
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还可以直接通过 dashboard UI 来访问：[https://172.17.8.101:8443](https://172.17.8.101:8443/)
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可以在本地执行以下命令获取 token 的值（需要提前安装 kubectl）：
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```bash
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kubectl -n kube-system describe secret `kubectl -n kube-system get secret|grep admin-token|cut -d " " -f1`|grep "token:"|tr -s " "|cut -d " " -f2
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```
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**注意**：token 的值也可以在 `vagrant up` 的日志的最后看到。
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**Heapster 监控**
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创建 Heapster 监控：
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```bash
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kubectl apply -f addon/heapster/
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```
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访问 Grafana
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使用 Ingress 方式暴露的服务，在本地 `/etc/hosts` 中增加一条配置：
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```ini
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172.17.8.102 grafana.jimmysong.io
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```
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访问 Grafana：`http://grafana.jimmysong.io`
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**Traefik**
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部署 Traefik ingress controller 和增加 ingress 配置：
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```bash
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kubectl apply -f addon/traefik-ingress
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```
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在本地 `/etc/hosts` 中增加一条配置：
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```ini
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172.17.8.102 traefik.jimmysong.io
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```
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访问 Traefik UI：[http://traefik.jimmysong.io](http://traefik.jimmysong.io/)
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**EFK**
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使用 EFK 做日志收集。
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```bash
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kubectl apply -f addon/efk/
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```
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**注意**：运行 EFK 的每个节点需要消耗很大的 CPU 和内存，请保证每台虚拟机至少分配了 4G 内存。
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**Helm**
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用来部署 helm。
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```bash
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hack/deploy-helm.sh
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```
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### Service Mesh
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我们使用 [Istio](https://istio.io/) 作为 service mesh。
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**安装**
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```bash
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kubectl apply -f addon/istio/
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```
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**运行示例**
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```bash
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kubectl apply -n default -f <(istioctl kube-inject -f yaml/istio-bookinfo/bookinfo.yaml)
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istioctl create -f yaml/istio-bookinfo/bookinfo-gateway.yaml
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```
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在您自己的本地主机的 `/etc/hosts` 文件中增加如下配置项。
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```
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172.17.8.102 grafana.istio.jimmysong.io
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172.17.8.102 servicegraph.istio.jimmysong.io
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```
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我们可以通过下面的 URL 地址访问以上的服务。
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| Service | URL |
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| ------------ | ------------------------------------------------------------ |
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| grafana | `http://grafana.istio.jimmysong.io` |
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| servicegraph | `http://servicegraph.istio.jimmysong.io/dotviz`, `http://servicegraph.istio.jimmysong.io/graph`, `http://servicegraph.istio.jimmysong.io/force/forcegraph.htm` |
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| tracing | `http://172.17.8.101:$JAEGER_PORT` |
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| productpage | `http://172.17.8.101:$GATEWAY_PORT/productpage` |
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**注意**：`JAEGER_PORT` 可以通过 `kubectl -n istio-system get svc tracing -o jsonpath='{.spec.ports[0].nodePort}'` 获取，`GATEWAY_PORT` 可以通过 `kubectl -n istio-system get svc istio-ingressgateway -o jsonpath='{.spec.ports[0].nodePort}'` 获取。
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### Kiali
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Kiali 是一个用于提供 Istio service mesh 观察性的项目，更多信息请查看 [https://kiali.io](https://kiali.io/)。
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在本地该项目的根路径下执行下面的命令：
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```bash
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kubectl apply -n istio-system -f addon/kiali
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```
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Kiali web 地址：`http://172.17.8.101:31439`
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用户名 / 密码：admin/admin
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**注意**：Kilia使用Jaeger做追踪，请不用屏蔽kilia页面的弹出窗口。
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**注意**：Kilia 使用 Jaeger 做追踪，请不用屏蔽 kilia 页面的弹出窗口。
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### Weave scope
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[Weave scope](https://github.com/weaveworks/scope) 可用于监控、可视化和管理 Docker&Kubernetes 集群，详情见 [Weave 官方文档](https://www.weave.works/oss/scope/)。
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在本地该项目的根路径下执行下面的命令：
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```bash
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kubectl apply -f addon/weave-scope
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```
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在本地的 `/etc/hosts` 下增加一条记录。
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```
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172.17.8.102 scope.weave.jimmysong.io
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```
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现在打开浏览器，访问 `http://scope.weave.jimmysong.io/`
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## 管理
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除了特别说明，以下命令都在当前的 repo 目录下操作。
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### 挂起
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将当前的虚拟机挂起，以便下次恢复。
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```bash
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vagrant suspend
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```
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### 恢复
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恢复虚拟机的上次状态。
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```bash
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vagrant resume
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```
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注意：我们每次挂起虚拟机后再重新启动它们的时候，看到的虚拟机中的时间依然是挂载时候的时间，这样将导致监控查看起来比较麻烦。因此请考虑先停机再重新启动虚拟机。
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### 重启
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停机后重启启动。
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```bash
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vagrant halt
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vagrant up
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# login to node1
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vagrant ssh node1
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# run the prosivision scripts
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/vagrant/hack/k8s-init.sh
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exit
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# login to node2
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vagrant ssh node2
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# run the prosivision scripts
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/vagrant/hack/k8s-init.sh
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exit
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# login to node3
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vagrant ssh node3
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# run the prosivision scripts
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/vagrant/hack/k8s-init.sh
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sudo -i
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cd /vagrant/hack
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./deploy-base-services.sh
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||
exit
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```
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现在你已经拥有一个完整的基础的 kubernetes 运行环境，在该 repo 的根目录下执行下面的命令可以获取 kubernetes dahsboard 的 admin 用户的 token。
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```bash
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hack/get-dashboard-token.sh
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```
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根据提示登录即可。
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### 清理
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清理虚拟机。
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```bash
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vagrant destroy
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rm -rf .vagrant
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```
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### 注意
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仅做开发测试使用，不要在生产环境使用该项目。
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## 参考
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- [Kubernetes handbook - jimmysong.io](https://jimmysong.io/kubernetes-handbook)
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- [duffqiu/centos-vagrant - github.com](https://github.com/duffqiu/centos-vagrant)
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- [coredns/deployment - github.com](https://github.com/coredns/deployment)
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