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快速部署一个云原生本地实验环境

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。

本文中使用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。

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通过个人电脑的Docker部署单节点的Kubernetes、Istio等云原生环境。

准备环境

需要准备以下软件和环境:

  • 8G以上内存
  • Vagrant 2.0+
  • VirtualBox 5.0 +
  • 提前下载kubernetes1.9.1以上版本的release压缩包至百度网盘下载(并将名字中的版本号删除)
  • Mac/Linux不支持Windows
  • 支持Kubernetes1.9以上版本支持当前Kubernetes最新版本1.11.1

集群

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。

IP 主机名 组件
172.17.8.101 node1 kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler、etcd、kubelet、docker、flannel、dashboard
172.17.8.102 node2 kubelet、docker、flannel、traefik
172.17.8.103 node3 kubelet、docker、flannel

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。

容器IP范围172.33.0.0/30

Kubernetes service IP范围10.254.0.0/16

安装的组件

安装完成后的集群包含以下组件:

  • flannelhost-gw模式)
  • kubernetes dashboard
  • etcd单节点
  • kubectl
  • CoreDNS
  • kubernetes版本根据下载的kubernetes安装包而定

可选插件

  • Heapster + InfluxDB + Grafana
  • ElasticSearch + Fluentd + Kibana
  • Istio service mesh

使用说明

确保安装好以上的准备环境后执行下列命令启动kubernetes集群

git clone https://github.com/rootsongjc/kubernetes-vagrant-centos-cluster.git
cd kubernetes-vagrant-centos-cluster
vagrant up

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:

  • kubernetes-client-linux-amd64.tar.gz
  • kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz

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。

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。

手动添加centos/7 box

wget -c http://cloud.centos.org/centos/7/vagrant/x86_64/images/CentOS-7-x86_64-Vagrant-1801_02.VirtualBox.box
vagrant box add CentOS-7-x86_64-Vagrant-1801_02.VirtualBox.box --name centos/7

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。

访问kubernetes集群

访问Kubernetes集群的方式有三种

  • 本地访问
  • 在VM内部访问
  • kubernetes dashboard

通过本地访问

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

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。

mkdir -p ~/.kube
cp conf/admin.kubeconfig ~/.kube/config

我们推荐您使用这种方式。

在虚拟机内部访问

如果有任何问题可以登录到虚拟机内部调试:

vagrant ssh node1
sudo -i
kubectl get nodes

Kubernetes dashboard

还可以直接通过dashboard UI来访问https://172.17.8.101:8443

可以在本地执行以下命令获取token的值需要提前安装kubectl

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

注意token的值也可以在vagrant up的日志的最后看到。

Kubernetes dashboard

Heapster监控

创建Heapster监控

kubectl apply -f addon/heapster/

访问Grafana

使用Ingress方式暴露的服务在本地/etc/hosts中增加一条配置:

172.17.8.102 grafana.jimmysong.io

访问Grafanahttp://grafana.jimmysong.io

Grafana

Traefik

部署Traefik ingress controller和增加ingress配置

kubectl apply -f addon/traefik-ingress

在本地/etc/hosts中增加一条配置:

172.17.8.102 traefik.jimmysong.io

访问Traefik UIhttp://traefik.jimmysong.io

Traefik dashboard

EFK

使用EFK做日志收集。

kubectl apply -f addon/efk/

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。

Helm

用来部署helm。

hack/deploy-helm.sh

Service Mesh

我们使用 istio 作为 service mesh。

安装

kubectl apply -f addon/istio/

运行示例

kubectl apply -n default -f <(istioctl kube-inject -f yaml/istio-bookinfo/bookinfo.yaml)
istioctl create -f yaml/istio-bookinfo/bookinfo-gateway.yaml

在您自己的本地主机的/etc/hosts文件中增加如下配置项。

172.17.8.102 grafana.istio.jimmysong.io
172.17.8.102 servicegraph.istio.jimmysong.io

我们可以通过下面的URL地址访问以上的服务。

Service URL
grafana http://grafana.istio.jimmysong.io
servicegraph http://servicegraph.istio.jimmysong.io/dotviz, http://servicegraph.istio.jimmysong.io/graph, http://servicegraph.istio.jimmysong.io/force/forcegraph.htm
tracing http://172.17.8.101:$JAEGER_PORT
productpage http://172.17.8.101:$GATEWAY_PORT/productpage

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。

bookinfo示例

Vistio

Vizceral是Netflix发布的一个开源项目用于近乎实时地监控应用程序和集群之间的网络流量。Vistio是使用Vizceral对Istio和网格监控的改进。它利用Istio Mixer生成的指标然后将其输入Prometheus。Vistio查询Prometheus并将数据存储在本地以允许重播流量。

# Deploy vistio via kubectl
kubectl apply -f addon/vistio/

# Expose vistio-api
kubectl -n default port-forward $(kubectl -n default get pod -l app=vistio-api -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}') 9091:9091 &

# Expose vistio in another terminal window
kubectl -n default port-forward $(kubectl -n default get pod -l app=vistio-web -o jsonpath='{.items[0].metadata.name}') 8080:8080 &

如果一切都已经启动并准备就绪您就可以访问Vistio UI开始探索服务网格网络访问http://localhost:8080 您将会看到类似下图的输出。

vistio视图动画

更多详细内容请参考Vistio—使用Netflix的Vizceral可视化Istio service mesh

Kiali

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

在本地该项目的根路径下执行下面的命令:

kubectl apply -n istio-system -f addon/kiali

Kiali web地址http://172.17.8.101:31439

用户名/密码admin/admin

Kiali页面

注意Kilia使用Jaeger做追踪请不用屏蔽kilia页面的弹出窗口。

Weave scope

Weave scope可用于监控、可视化和管理Docker&Kubernetes集群详情见 https://www.weave.works/oss/scope/

在本地该项目的根路径下执行下面的命令:

kubectl apply -f addon/weave-scope

在本地的/etc/hosts下增加一条记录。

172.17.8.102 scope.weave.jimmysong.io

现在打开浏览器,访问 http://scope.weave.jimmysong.io/

Scope页面

管理

除了特别说明以下命令都在当前的repo目录下操作。

挂起

将当前的虚拟机挂起,以便下次恢复。

vagrant suspend

恢复

恢复虚拟机的上次状态。

vagrant resume

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。

重启

停机后重启启动。

vagrant halt
vagrant up
# login to node1
vagrant ssh node1
# run the prosivision scripts
/vagrant/hack/k8s-init.sh
exit
# login to node2
vagrant ssh node2
# run the prosivision scripts
/vagrant/hack/k8s-init.sh
exit
# login to node3
vagrant ssh node3
# run the prosivision scripts
/vagrant/hack/k8s-init.sh
sudo -i
cd /vagrant/hack
./deploy-base-services.sh
exit

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。

hack/get-dashboard-token.sh

根据提示登录即可。

清理

清理虚拟机。

vagrant destroy
rm -rf .vagrant

注意

仅做开发测试使用,不要在生产环境使用该项目。

参考