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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：

  • flannel（host-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：

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。

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Grafana：http://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 UI：http://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