使用Ansible和Vagrant设置Kubernetes
作者：Naresh L J（Infosys）
目的
此博客文章介绍了为开发而设的多节点Kubernetes集群所需的步骤。此设置提供了类似生产环境的群集，可以在本地计算机上进行。
为什么需要多节点群集设置？
多节点Kubernetes集群提供类似生产的环境，具有各种优势。尽管Minikube提供了很好的入门平台，但它并没有提供使用多节点集群的机会，帮助解决与应用程序设计和体系结构相关的问题或错误。例如，Ops可以在多节点集群环境中重现问题，测试者可以部署多个版本的应用程序来执行测试用例和验证更改。这些优势使团队能够更快地解决问题，从而提高敏捷性。
为什么使用Vagrant和Ansible？
Vagrant可以让我们轻松创建虚拟环境，消除导致“在我的机器能工作”现象的陷阱。它可以与多个供应程序一起使用，例如Oracle VirtualBox、VMware、Docker等。它允许我们通过使用配置文件来创建一次性环境。
Ansible是自动化软件配置管理的基础架构自动化引擎。它是无代理的，允许我们使用SSH密钥连接到远程计算机。Ansible playbooks以yaml编写，以简单的文本文件提供库存管理。
先决条件
- 在你的机器上安装Vagrant。可以在此处找到安装二进制文件。
- Oracle VirtualBox可以作为Vagrant供应程序，也可以使用Vagrant官方文档描述的类似供应程序。
- Ansible安装在你的机器上。有关特定平台的安装，请参阅Ansible安装指南。
https://www.vagrantup.com/downloads.html
https://www.vagrantup.com/docs/providers/
https://docs.ansible.com/ansible/latest/installation_guide/intro_installation.html
设置概述
我们将建立一个Kubernetes集群，包含一个主节点和两个工作节点。所有节点将运行Ubuntu Xenial 64位操作系统，配置使用Ansible playbooks。
第1步：创建Vagrantfile
使用你喜欢的文本编辑器，创建名为Vagrantfile的文件，插入下面的代码。N的值表示集群中存在的节点数，可以相应地进行修改。在下面的示例中，我们将N的值设置为2。
IMAGE_NAME = "bento/ubuntu-16.04"
N = 2
Vagrant.configure("2") do |config|
config.ssh.insert_key = false
config.vm.provider "virtualbox" do |v|
v.memory = 1024
v.cpus = 2
end
config.vm.define "k8s-master" do |master|
master.vm.box = IMAGE_NAME
master.vm.network "private_network", ip: "192.168.50.10"
master.vm.hostname = "k8s-master"
master.vm.provision "ansible" do |ansible|
ansible.playbook = "kubernetes-setup/master-playbook.yml"
end
end
(1..N).each do |i|
config.vm.define "node-#{i}" do |node|
node.vm.box = IMAGE_NAME
node.vm.network "private_network", ip: "192.168.50.#{i + 10}"
node.vm.hostname = "node-#{i}"
node.vm.provision "ansible" do |ansible|
ansible.playbook = "kubernetes-setup/node-playbook.yml"
end
end
end
第2步：为Kubernetes master创建Ansible playbook。
在Vagrantfile相同的目录中创建名为kubernetes-setup的目录。在kubernetes-setup目录中创建两个名为master-playbook.yml和node-playbook.yml的文件。
在master-playbook.yml文件中，添加以下代码。
步骤2.1：安装Docker及其相关组件。
我们将安装以下软件包，然后将名为“vagrant”的用户添加到“docker”组。
---
- hosts: all
become: true
tasks:
- name: Install packages that allow apt to be used over HTTPS
apt:
name: "{{ packages }}"
state: present
update_cache: yes
vars:
packages:
- apt-transport-https
- ca-certificates
- curl
- gnupg-agent
- software-properties-common
- name: Add an apt signing key for Docker
apt_key:
url: https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg
state: present
- name: Add apt repository for stable version
apt_repository:
repo: deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu xenial stable
state: present
- name: Install docker and its dependecies
apt:
name: "{{ packages }}"
state: present
update_cache: yes
vars:
packages:
- docker-ce
- docker-ce-cli
- containerd.io
notify:
- docker status
- name: Add vagrant user to docker group
user:
name: vagrant
group: docker
步骤2.2：如果系统启用了swap，Kubelet将无法启动，因此我们使用以下代码禁用swap。
- name: Remove swapfile from /etc/fstab
mount:
name: "{{ item }}"
fstype: swap
state: absent
with_items:
- swap
- none
- name: Disable swap
command: swapoff -a
when: ansible_swaptotal_mb > 0
步骤2.3：使用以下代码安装kubelet、kubeadm和kubectl。
- name: Add an apt signing key for Kubernetes
apt_key:
url: https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg
state: present
- name: Adding apt repository for Kubernetes
apt_repository:
repo: deb https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main
state: present
filename: kubernetes.list
- name: Install Kubernetes binaries
apt:
name: "{{ packages }}"
state: present
update_cache: yes
vars:
packages:
- kubelet
- kubeadm
- kubectl
步骤2.3：使用以下代码使用kubeadm初始化Kubernetes集群（仅适用于主节点）。
- name: Initialize the Kubernetes cluster using kubeadm
command: kubeadm init --apiserver-advertise-address="192.168.50.10" --apiserver-cert-extra-sans="192.168.50.10" --node-name k8s-master --pod-network-cidr=192.168.0.0/16
步骤2.4：使用以下代码为vagrant用户设置kube配置文件以访问Kubernetes集群。
- name: Setup kubeconfig for vagrant user
command: "{{ item }}"
with_items:
- mkdir -p /home/vagrant/.kube
- cp -i /etc/kubernetes/admin.conf /home/vagrant/.kube/config
- chown vagrant:vagrant /home/vagrant/.kube/config
步骤2.5：使用以下代码设置容器网络供应商和网络政策引擎。
- name: Install calico pod network
become: false
command: kubectl create -f https://docs.projectcalico.org/v3.4/getting-started/kubernetes/installation/hosted/calico.yaml
步骤2.6：生成kube join命令将节点加入Kubernetes集群，并将该命令存储在名为join-command的文件中。
- name: Generate join command
command: kubeadm token create --print-join-command
register: join_command
- name: Copy join command to local file
local_action: copy content="{{ join_command.stdout_lines[0] }}" dest="./join-command"
步骤2.7：使用以下代码设置检查Docker守护程序的处理程序。
handlers:
- name: docker status
service: name=docker state=started
步骤3：为Kubernetes节点创建Ansible playbook。
在kubernetes-setup目录中创建名为node-playbook.yml的文件。
将以下代码添加到node-playbook.yml中
步骤3.1：开始添加步骤2.1到2.3的代码。
步骤3.2：使用以下代码将节点加入Kubernetes集群。
- name: Copy the join command to server location
copy: src=join-command dest=/tmp/join-command.sh mode=0777
- name: Join the node to cluster
command: sh /tmp/join-command.sh
步骤3.3：添加步骤2.7中的代码以完成此playbook。
第4步：完成Vagrantfile和playbooks后，请按照以下步骤操作。
$ cd /path/to/Vagrantfile
$ vagrant up
完成上述所有步骤后，Kubernetes集群应该已启动并运行。我们可以使用Vagrant登录主节点或工作节点，如下所示：
$ ## Accessing master
$ vagrant ssh k8s-master
vagrant@k8s-master:~$ kubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
k8s-master Ready master 18m v1.13.3
node-1 Ready <none> 12m v1.13.3
node-2 Ready <none> 6m22s v1.13.3
$ ## Accessing nodes
$ vagrant ssh node-1
$ vagrant ssh node-2