k3s 的安装和使用

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本文记录了 k3s 的安装和使用，相较于 minikube，前者是一个完全兼容的 Kubernetes 发行版，安装和使用的体验更佳。

安装

参考官方文档-快速入门指南，使用默认选项启动集群非常简单方便！！！

步骤

  1. 获取并运行 k3s 安装脚本。官方为中国用户提供了镜像加速支持。
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    $ curl -sfL https://rancher-mirror.rancher.cn/k3s/k3s-install.sh | INSTALL_K3S_MIRROR=cn sh -                                
    [sudo] password for moralok:                                                                                                                        
    [INFO]  Finding release for channel stable                                                                                                        
    [INFO]  Using v1.28.5+k3s1 as release                                                                                                             
    [INFO]  Downloading hash rancher-mirror.rancher.cn/k3s/v1.28.5-k3s1/sha256sum-amd64.txt                                                           
    [INFO]  Downloading binary rancher-mirror.rancher.cn/k3s/v1.28.5-k3s1/k3s                                                                         
    [INFO]  Verifying binary download                                                                                                                 
    [INFO]  Installing k3s to /usr/local/bin/k3s                                                                                                      
    [INFO]  Skipping installation of SELinux RPM                                                                                                      
    [INFO]  Creating /usr/local/bin/kubectl symlink to k3s                                                                                            
    [INFO]  Creating /usr/local/bin/crictl symlink to k3s                                                                                             
    [INFO]  Skipping /usr/local/bin/ctr symlink to k3s, command exists in PATH at /usr/bin/ctr                                                        
    [INFO]  Creating killall script /usr/local/bin/k3s-killall.sh                                                                                     
    [INFO]  Creating uninstall script /usr/local/bin/k3s-uninstall.sh                                                                                 
    [INFO]  env: Creating environment file /etc/systemd/system/k3s.service.env                                                                        
    [INFO]  systemd: Creating service file /etc/systemd/system/k3s.service                                                                            
    sh: 1014: restorecon: not found                                                                                                                   
    sh: 1015: restorecon: not found                                                                                                                   
    [INFO]  systemd: Enabling k3s unit                                                                                                                
    Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/k3s.service → /etc/systemd/system/k3s.service.                                        
    [INFO]  systemd: Starting k3s
  2. 可以通过使用 kubectl 确认安装成功。刚安装的时候使用 kubectl 需要 root 权限。
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    $ sudo kubectl get node
    NAME            STATUS   ROLES                  AGE   VERSION
    ubuntu-server   Ready    control-plane,master   52m   v1.28.5+k3s1
  3. 实际上安装的就是一个 k3s 可执行文件，kubectl 和 crictl 只是软链接，指向 k3s。
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    $ ls /usr/local/bin/
    crictl  k3s  k3s-killall.sh  k3s-uninstall.sh  kubectl

安装的信息中显示了 k3s 的 service file 和 environment file 的路径，后续修改启动参数和环境变量需要用到。

配置文件权限问题

在刚安装完 k3s 的时候，使用 kubectl 需要 root 权限。根据报错信息可知，是因为非 root 用户无法读取配置文件 /etc/rancher/k3s/k3s.yaml。

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$ kubectl get node                                                                                                                                            
WARN[0000] Unable to read /etc/rancher/k3s/k3s.yaml, please start server with --write-kubeconfig-mode to modify kube config permissions           
error: error loading config file "/etc/rancher/k3s/k3s.yaml": open /etc/rancher/k3s/k3s.yaml: permission denied

查看配置文件的信息可知其权限配置为 600，只有 root 用户具有读写权限。

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$ ll /etc/rancher/k3s/k3s.yaml                                                                                               
-rw------- 1 root root 2961 Jan 30 18:58 /etc/rancher/k3s/k3s.yaml

一般来说，我们希望能够通过非 root 用户使用 kubectl，避免通过 root 用户或者通过 sudo 加输入密码的形式来使用 kubectl。那么如何解决这个问题呢？本质上这是一个 Linux 的文件权限问题，似乎修改文件的权限配置就可以解决。但是提示信息给出的解决方案并不是那么直接，它告诉我们通过修改 k3s server 的启动参数来达到修改配置文件权限的目的。这是因为 k3s 服务在每次重启时会根据启动参数和环境变量重置配置文件 /etc/rancher/k3s/k3s.yaml，手动修改文件的权限配置并不能优雅地解决这个问题，一旦服务重启，修改就会丢失。

k3s 的 Github Discussions 中讨论了这个问题，并链接了文档 管理 Kubeconfig 选项，文档介绍了通过修改启动参数和环境变量达到修改配置文件权限的目的。

修改启动参数

第一种方式是修改启动参数。

  1. sudo vim /etc/systemd/system/k3s.service 添加 k3s 启动参数 --write-kubeconfig-mode 644
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    ExecStart=/usr/local/bin/k3s \
        server --write-kubeconfig-mode 644 \
  2. systemctl daemon-reload 重新加载 systemd 配置
  3. systemctl restart k3s.service 重启服务
  4. 验证修改生效
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    $ ll /etc/rancher/k3s/k3s.yaml
    -rw-r--r-- 1 root root 2961 Jan 30 20:13 /etc/rancher/k3s/k3s.yaml

修改环境变量

第二种方式是修改环境变量。

  1. sudo vim /etc/systemd/system/k3s.service.env 添加环境变量 K3S_KUBECONFIG_MODE=644
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    K3S_KUBECONFIG_MODE=644
  2. systemctl restart k3s.service 重启服务

修改配置文件路径

第三种方式是复制配置信息到当前用户目录下，并使用其作为配置文件的路径。

  1. 设置环境变量 export KUBECONFIG=~/.kube/config
  2. 创建文件夹 mkdir ~/.kube 2> /dev/null
  3. 复制配置信息 sudo k3s kubectl config view --raw > "$KUBECONFIG"
  4. 修改配置文件的权限 chmod 600 "$KUBECONFIG"

配置代理

涉及 k8s，难免需要使用代理，否则在拉取镜像时将寸步难行。官方文档 配置 HTTP 代理 介绍了如何配置代理。其中提及 k3s 安装脚本会自动使用当前 shell 中的 HTTP_PROXY、HTTPS_PROXY 和 NO_PROXY，以及 CONTAINERD_HTTP_PROXY、CONTAINERD_HTTPS_PROXY 和 CONTAINERD_NO_PROXY 变量（如果存在），并将它们写入 systemd 服务的环境文件。比如我设置过 shell 变量 HTTP_PROXY、HTTPS_PROXY 和 NO_PROXY，/etc/systemd/system/k3s.service.env 如下，你也可以自行编辑修改。

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http_proxy='http://127.0.0.1:7890'
https_proxy='http://127.0.0.1:7890'
no_proxy='localhost,127.0.0.1'
K3S_KUBECONFIG_MODE=644

使用

k8s 基础教程可参考官方文档 Kubernetes 基础。

创建 Deployment

  1. 使用 kubectl create 命令创建管理 Pod 的 Deployment。该 Pod 根据提供的 Docker 镜像运行容器。
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    kubectl create deployment hello-node --image=registry.k8s.io/e2e-test-images/agnhost:2.39 -- /agnhost netexec --http-port=8080
  2. 查看 Deployment：
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    $ kubectl get pods
    NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
    hello-node-ccf4b9788-d8k9b   1/1     Running   0          15h
  3. 查看 Pod 中容器的应用程序日志。
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    $ kubectl logs hello-node-ccf4b9788-d8k9b
    I0130 19:26:57.751131       1 log.go:195] Started HTTP server on port 8080
    I0130 19:26:57.751350       1 log.go:195] Started UDP server on port  8081

创建 Service

  1. 使用 kubectl expose 命令将 Pod 暴露给公网：
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    kubectl expose deployment hello-node --type=LoadBalancer --port=8080
  2. 查看你创建的 Service：
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    $ kubectl get services
    NAME         TYPE           CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP      PORT(S)          AGE
    kubernetes   ClusterIP      10.43.0.1      <none>           443/TCP          15h
    hello-node   LoadBalancer   10.43.37.170   192.168.46.128   8080:32117/TCP   15h
  3. 使用 curl 发起请求：
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    $ curl http://localhost:8080
    NOW: 2024-01-31 10:55:14.228709273 +0000 UTC m=+25932.159732511
  4. 再次查看 Pod 中容器的应用程序日志。
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    $ kubectl logs hello-node-ccf4b9788-d8k9b
    I0130 19:26:57.751131       1 log.go:195] Started HTTP server on port 8080
    I0130 19:26:57.751350       1 log.go:195] Started UDP server on port  8081
    I0130 19:32:21.074992       1 log.go:195] GET /

清理

  1. 删除 Service：
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    kubectl delete service hello-node
  2. 删除 Deployment：
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    kubectl delete deployment hello-node

卸载

  1. 从 server 节点卸载 k3s
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    /usr/local/bin/k3s-uninstall.sh

参考文章