一、什么是容器編排？
容器技術(shù)的核心概念是容器、鏡像、倉庫，使用這三大基本要素我們就可以輕松地完成應(yīng)用的打包、分發(fā)工作，實(shí)現(xiàn)“一次開發(fā)，到處運(yùn)行”的夢想。
不過，當(dāng)我們熟練地掌握了容器技術(shù)，信心滿滿地要在服務(wù)器集群里大規(guī)模實(shí)施的時(shí)候，卻會(huì)發(fā)現(xiàn)容器技術(shù)的創(chuàng)新只是解決了運(yùn)維部署工作中一個(gè)很小的問題。現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)環(huán)境的復(fù)雜程度實(shí)在是太高了，除了最基本的安裝，還會(huì)有各式各樣的需求，比如服務(wù)發(fā)現(xiàn)、負(fù)載均衡、狀態(tài)監(jiān)控、健康檢查、擴(kuò)容縮容、應(yīng)用遷移、高可用等等。
雖然容器技術(shù)開啟了云原生時(shí)代，但它也只走出了一小步，再繼續(xù)前進(jìn)就無能為力了，因?yàn)檫@已經(jīng)不再是隔離一兩個(gè)進(jìn)程的普通問題，而是要隔離數(shù)不清的進(jìn)程，還有它們之間互相通信、互相協(xié)作的超級(jí)問題，困難程度可以說是指數(shù)級(jí)別的上升。
這些容器之上的管理、調(diào)度工作，就是這些年最流行的詞匯：“容器編排”（Container Orchestration）。
容器編排這個(gè)詞聽起來好像挺高大上，但如果你理解了之后就會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)也并不神秘。像我們在上次課里使用 Docker 部署 WordPress 網(wǎng)站的時(shí)候，把 Nginx、WordPress、MariaDB 這三個(gè)容器理清次序、配好 IP 地址去運(yùn)行，就是最初級(jí)的一種“容器編排”，只不過這是純手工操作，比較原始、粗糙。
面對單機(jī)上的幾個(gè)容器，“人肉”編排調(diào)度還可以應(yīng)付，但如果規(guī)模上到幾百臺(tái)服務(wù)器、成千上萬的容器，處理它們之間的復(fù)雜聯(lián)系就必須要依靠計(jì)算機(jī)了，而目前計(jì)算機(jī)用來調(diào)度管理的“事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)”，就是我們主角：Kubernetes。
二、什么是 Kubernetes
簡單來說，Kubernetes 就是一個(gè)生產(chǎn)級(jí)別的容器編排平臺(tái)和集群管理系統(tǒng)，不僅能夠創(chuàng)建、調(diào)度容器，還能夠監(jiān)控、管理服務(wù)器，它凝聚了 Google 等大公司和開源社區(qū)的集體智慧，從而讓中小型公司也可以具備輕松運(yùn)維海量計(jì)算節(jié)點(diǎn)——也就是“云計(jì)算”的能力。
三、什么是 minikube
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它是一個(gè)“迷你”版本的 Kubernetes，自從 2016 年發(fā)布以來一直在積極地開發(fā)維護(hù)，緊跟 Kubernetes 的版本更新，同時(shí)也兼容較舊的版本（最多只到之前的 6 個(gè)小版本）。minikube 最大特點(diǎn)就是“小而美”，可執(zhí)行文件僅有不到 100MB，運(yùn)行鏡像也不過 1GB，但就在這么小的空間里卻集成了 Kubernetes 的絕大多數(shù)功能特性，不僅有核心的容器編排功能，還有豐富的插件，例如 Dashboard、GPU、Ingress、Istio、Kong、Registry 等等，綜合來看非常完善。
四、如何搭建 minikube 環(huán)境
minikube 支持 Mac、Windows、Linux 這三種主流平臺(tái)，你可以在它的官網(wǎng)（https://minikube.sigs.k8s.io/docs/start/）找到詳細(xì)的安裝說明，當(dāng)然在我這里就只用虛擬機(jī)里的 Linux 了。
minikube 不包含在系統(tǒng)自帶的 apt/yum 軟件倉庫里，我們只能自己去網(wǎng)上找安裝包。不過因?yàn)樗怯?Go 語言開發(fā)的，整體就是一個(gè)二進(jìn)制文件，沒有多余的依賴，所以安裝過程也非常簡單，只需要用 curl 或者 wget 下載就行。
注意：這里我下載v1.25.2版本的minikube 支持的k8s版本，支持的 Kubernetes 版本是 1.23.3，如果想要安裝最新版本可以直接用releases版本 支持1.26版本的k8s
1.下載minikube并安裝
# 根據(jù)服務(wù)器的架構(gòu)選擇對應(yīng)的二進(jìn)制包
# Intel x86_64
curl -Lo minikube https://storage.googleapis.com/minikube/v1.25.2/latest/minikube-linux-amd64
sudo install minikube /usr/local/bin/
# 最新版本
# Intel x86_64
curl -Lo minikube https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64
sudo install minikube /usr/local/bin/
2.檢測minikube是否正常安裝
安裝完成之后，你可以執(zhí)行命令 minikube version，看看它的版本號(hào)，驗(yàn)證是否安裝成功：
[root@k8s-minkube ~]# minikube version
minikube version: v1.25.2
commit: 362d5fdc0a3dbee389b3d3f1034e8023e72bd3a7
3.k8s命令客戶端工具-kubectl
minikube 只能夠搭建 Kubernetes 環(huán)境，要操作 Kubernetes，還需要另一個(gè)專門的客戶端工具“kubectl”。
kubectl 它是一個(gè)命令行工具，作用也比較類似，同樣是與 Kubernetes 后臺(tái)服務(wù)通信，把我們的命令轉(zhuǎn)發(fā)給 Kubernetes，實(shí)現(xiàn)容器和集群的管理功能。
kubectl 是一個(gè)與 Kubernetes、minikube 彼此獨(dú)立的項(xiàng)目，所以不包含在 minikube 里，但 minikube 提供了安裝它的簡化方式，你只需執(zhí)行下面的這條命令：
# minikube kubectl
它就會(huì)把與當(dāng)前 Kubernetes 版本匹配的 kubectl 下載下來，存放在內(nèi)部目錄（例如 .minikube/cache/linux/amd64/v1.23.3），然后我們就可以使用它來對 Kubernetes“發(fā)號(hào)施令”了。
所以，在 minikube 環(huán)境里，我們會(huì)用到兩個(gè)客戶端：minikube 管理 Kubernetes 集群環(huán)境，kubectl 操作實(shí)際的 Kubernetes 功能，和 Docker 比起來有點(diǎn)復(fù)雜。
我畫了一個(gè)簡單的 minikube 環(huán)境示意圖，方便理解它們的關(guān)系。
4.實(shí)際驗(yàn)證 minikube 環(huán)境
前面的工作都做完之后，我們就可以在本機(jī)上運(yùn)行 minikube，創(chuàng)建 Kubernetes 實(shí)驗(yàn)環(huán)境了。
注意：使用命令 minikube start 會(huì)從 Docker Hub 上拉取鏡像，以當(dāng)前最新版本的 Kubernetes 啟動(dòng)集群。不過為了保證實(shí)驗(yàn)環(huán)境的一致性，我們可以在后面再加上一個(gè)參數(shù) --kubernetes-version，明確指定要使用 Kubernetes 版本。
這里我使用“1.23.3”，啟動(dòng)命令就是：解釋：--force 默認(rèn)不允許用root安裝，這個(gè)參數(shù)的意思是強(qiáng)制用root安裝--image-mirror-country='cn' 切換國內(nèi)源，默認(rèn)是拉取國外官方鏡像可能會(huì)下載不下來，所以切換到國內(nèi)
[root@k8s-minkube ~]# minikube start --image-mirror-country='cn' --kubernetes-version=v1.23.3 --force
如果想安裝最新版本,新版本的k8s使用的是containerd作為容器，需要執(zhí)行以下操作
minikube start --driver=docker --container-runtime=containerd --image-mirror-country='cn' --force
注意的是：新版本依賴的容器版本肯能會(huì)很高，版本參考建議，也可以去官網(wǎng)：
docker：23.0.1
minikube：1.29.0
kubectl：1.26.1
我這里已經(jīng)提前下載過了
4.1 查看集群狀態(tài)
# 查看當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，因?yàn)閱螜C(jī)所以只要一個(gè)節(jié)點(diǎn)
[root@k8s-minkube ~]# minikube node list
minikube 192.168.49.2
# 查看集群組件狀態(tài)
[root@k8s-minkube ~]# minikube status
minikube
type: Control Plane
host: Running
kubelet: Running
apiserver: Running
kubeconfig: Configured
可以看到 Kubernetes 集群里現(xiàn)在只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)，名字就叫“minikube”，類型是“Control Plane”，里面有 host、kubelet、apiserver 三個(gè)服務(wù)，IP 地址是 192.168.49.2。
你還可以用命令 minikube ssh 登錄到這個(gè)節(jié)點(diǎn)上，雖然它是虛擬的，但用起來和實(shí)機(jī)也沒什么區(qū)別：
[root@k8s-minkube ~]# minikube ssh
Last login: Sun Mar 19 12:21:24 2023 from 192.168.49.1
docker@minikube:~$
5.操作k8s集群
有了集群，接下來就可以使用 kubectl 來操作一下，初步體會(huì) Kubernetes 這個(gè)容器編排系統(tǒng)，最簡單的命令當(dāng)然就是查看版本：
kubectl version
注意: 不過這條命令還不能直接用，因?yàn)槭褂?minikube 自帶的 kubectl 有一點(diǎn)形式上的限制，要在前面加上 minikube 的前綴，后面再有個(gè) --，像這樣：
minikube kubectl -- version
為了避免這個(gè)不大不小的麻煩，我建議你使用 Linux 的“alias”功能，為它創(chuàng)建一個(gè)別名，寫到當(dāng)前用戶目錄下的 .bashrc 里，也就是這樣：
echo "alias kubectl='minikube kubectl --'" >> $HOME/.bashrc
加載k8s命令自動(dòng)補(bǔ)全功能
source <(kubectl completion bash)
操作完后就可以直接使用kubectl 操作了
[root@k8s-minkube ~]# kubectl version --short
Client Version: v1.23.3
Server Version: v1.23.3
[root@k8s-minkube ~]# kubectl version --client
Client Version: version.Info{Major:"1", Minor:"23", GitVersion:"v1.23.3", GitCommit:"816c97ab8cff8a1c72eccca1026f7820e93e0d25", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2022-01-25T21:25:17Z", GoVersion:"go1.17.6", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}
6.在k8s運(yùn)行nginx應(yīng)用
注意：需要用 --image 指定鏡像，然后 Kubernetes 會(huì)自動(dòng)拉取并運(yùn)行
kubectl run ngx --image=nginx:alpine
這里涉及 Kubernetes 里的一個(gè)非常重要的概念：Pod，你可以暫時(shí)把它理解成是“穿了馬甲”的容器，查看 Pod 列表需要使用命令 kubectl get pod，它的效果類似 docker ps：
[root@k8s-minkube ~]# kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
ngx 1/1 Running 0 8s
命令執(zhí)行之后可以看到，在 Kubernetes 集群里就有了一個(gè)名字叫 ngx 的 Pod 正在運(yùn)行，表示我們的這個(gè)單節(jié)點(diǎn) minikube 環(huán)境已經(jīng)搭建成功。
擴(kuò)展知識(shí)：
1.1、如何理解容器編排？
先拆成兩個(gè)部分，什么是容器？什么是編排？以前，程序運(yùn)行在物理機(jī)或虛擬機(jī)中。容器，是現(xiàn)代程序的運(yùn)行方式。編排就是部署、管理應(yīng)用程序的系統(tǒng)，能動(dòng)態(tài)地響應(yīng)變化，例如以下部分功能。
- 回滾
- 滾動(dòng)升級(jí)
- 故障自愈
- 自動(dòng)擴(kuò)縮容
自動(dòng)完成以上所有任務(wù)。需要人工最初進(jìn)行一些配置，就可以一勞永逸。回顧一下，什么是容器編排，運(yùn)行容器形式的應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序的構(gòu)建方式，使它們能夠?qū)崿F(xiàn)回滾、滾動(dòng)升級(jí)、故障自愈、自動(dòng)擴(kuò)縮容等。
1.2、如何理解 Kubernetes？
舉一個(gè)例子，寄、收快遞的過程。發(fā)件人將貨物按照快遞公司的標(biāo)準(zhǔn)打包，提供基本信息（收貨地址等），然后交給快遞小哥。其他事情，無需發(fā)件人操心了，例如快遞用什么交通工具運(yùn)輸、司機(jī)走哪條高速等等。快遞公司同時(shí)提供物流查詢、截?cái)嗫爝f等服務(wù)。重點(diǎn)在于，快遞公司僅需要發(fā)件人提供基本信息。Kubernetes 也是類似的，將應(yīng)用程序打包成容器，聲明運(yùn)行方式，交給 Kubernetes 即可，同時(shí)它提供了豐富的工具和 API 來控制、觀測運(yùn)行在平臺(tái)之上的應(yīng)用程序。
1.3 容器編排應(yīng)該能夠解決什么問題？
屏蔽底層的復(fù)雜性。文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-788483.html
2、Kubernetes 和 Docker 之間有什么區(qū)別？
Docker 應(yīng)用打包、測試、交付。Kubernetes 基于 Docker 的產(chǎn)物，進(jìn)行編排、運(yùn)行。例如現(xiàn)在有 1 個(gè)集群，3 個(gè)節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)，都以 Docker 作為容器運(yùn)行時(shí)，Docker 是更偏向底層的技術(shù)。Kubernetes 更偏向上層的技術(shù) ，它實(shí)現(xiàn)了對容器運(yùn)行時(shí)的抽象，抽象的目的是兼容底層容器運(yùn)行時(shí)（容器進(jìn)行時(shí)技術(shù)不僅有 Docker，還有 containerd、kata 等，無論哪種容器運(yùn)行時(shí)，Kubernetes 層面的操作都是一樣的）以及解耦，同時(shí)還提供了一套容器運(yùn)行時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)。抽象的產(chǎn)物是容器運(yùn)行時(shí)接口 CRI。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-788483.html
總結(jié)
- 容器技術(shù)只解決了應(yīng)用的打包、安裝問題，面對復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境就束手無策了，解決之道就是容器編排，它能夠組織管理各個(gè)應(yīng)用容器之間的關(guān)系，讓它們順利地協(xié)同運(yùn)行。
- Kubernetes 源自 Google 內(nèi)部的 Borg 系統(tǒng)，也是當(dāng)前容器編排領(lǐng)域的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。minikube 可以在本機(jī)搭建 Kubernetes 環(huán)境，功能很完善，適合學(xué)習(xí)研究。
- 操作 Kubernetes 需要使用命令行工具 kubectl，只有通過它才能與 Kubernetes 集群交互。
- kubectl 的用法與 docker 類似，也可以拉取鏡像運(yùn)行，但操作的不是簡單的容器，而是 Pod。
到了這里，關(guān)于【k8s】搭建小巧完備的Kubernetes環(huán)境（minikube）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
