使用Rancher快速搭建Kubernetes集群

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最早在推动公司应用容器化过程一直使用内部的容器云平台，由于内部的容器云平台做了一层封装，对 Kubernetes 一些原生的功能开放性不足。近期准备调研 Service Mesh，需要一套干净的 Kubernetes 集群作为 POC 环境做测试，通过查找一些资料，最终选择了用 Rancher 来搭建 Kubernetes，花了半天就搭建完成了。现在搭建一套 Kubernetes 集群来测试学习还是挺方便的，这里做些记录分享，尽管这类型的内容比较容易过时，还是希望对读者有些帮助。

预备知识

Kubernetes组件

通过官方文档 Kubernetes Components 可以了解到1个 Kubernetes 集群通常用多个节点组成，这些节点主要分为两类：

  1. Control Plane 节点：Control Plane 节点包含许多组件，主要负责整个集群的决策，管理所有 Worker 节点，响应处理集群的事件等等。为了高可用一般都会部署多个 Control Plane 节点，并且相关的组件一般部署在同一台服务器上。
  2. Worker 节点：主要包含 kubelet 组件和 kube-proxy 组件，一般会有多个节点，kubelet 与 Control Plane 的 API server 交互，负责处理 Worker Node 的所有 Pod，而 kube-proxy 则负责该节点的网络规则，流量转发等。

以下是官方的架构概览图，可以通过官方文档详细了解。

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Rancher架构

Rancher 是在 Kubernetes 之上更加抽象的一个平台，它让企业更加方便地构建 Kubernetes 集群，用户可以通过 Rancher Kubernetes Engine (RKE) 以图形化的方式快速搭建多个 Kubernetes 集群，还可以结合云厂商的来创建集群等等。用户搭建一个 Rancher Server 就可以标准化地管理多个 Kubernetes 集群，这很大程度上节省了大量的运维成本。

Rancher Server 的部署方式可以分为两种：

  1. 集群部署：在生产环境推荐这种使用高可用集群方式部署，Rancher 管理着多个 Kubernetes 集群的，自身的可用性需要做好保障。使用集群部署的方式一般是在一个已有的 Kubernetes 集群上部署，建议这个 Kubernetes 集群专门用来部署 Rancher。
  2. 单节点部署：在开发测试环境资源有限的情况下，可以在一台安装有 Docker 环境的服务器上，快速搭建单节点的 Rancher，再通过 Rancher 管理多台服务器来创建 Kubernetes 集群。

先搭建 Rancher 后再搭建 Kubernetes，还是先搭建 Kubernetes 再搭建 Rancher？这个问题有点像“鸡生蛋还是蛋生鸡”，一开始我也有点困惑。但是如果在生产环境操作，就强烈建议先有一套专门的小 Kubernetes 集群来部署 Rancher。

以下是官方Rancher的架构图，可以结合官方文档熟悉了解。Rancher Server Architecture

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部署步骤

由于这里搭建 Kubernetes 集群主要是为了开发测试使用，固采用简单的单节点 Docker 的方式来部署 Rancher，Kubernetes 集群则采用3个节点集群的高可用方式来部署。

准备3台虚拟机

  • 10.0.0.1：计划安装单机版 Rancher，并作为 Kubernetes 集群的 Control Plane 节点
  • 10.0.0.2：作为 Kubernetes 集群的 Worker 节点
  • 10.0.0.3：作为 Kubernetes 集群的 Worker 节点

相关说明

  1. 以上3台机器均为8核16G，使用 CentOS 7 操作系统
  2. 注意必须禁用交换内存，注释 /etc/fstab 含 swap 关键字的行后重启机器即可
  3. 注意3台机器的 hostname 需要设置成不一样，修改 /etc/hostname 即可
  4. 更多前期准备可以参考 Installing kubeadm#Before you begin。

安装Docker

目前使用 Docker 作为容器运行时，分别在3台机器上安装 Docker，安装过程非常简单，自行参照官方文档进行安装。Install Docker Engine

安装完毕后启动 Docker 并设置默认开机启动 Docker，执行以下命令：

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systemctl start docker
systemctl enable docker

安装Rancher

参照官网文档 Installing Rancher on a Single Node Using Docker 的第一种方式，当然最好指定下版本号，如我使用 rancher/rancher:v2.5.12。

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docker run -d --name rancher --restart=unless-stopped \
  -p 80:80 -p 443:443 \
  rancher/rancher:v2.5.12

可以通过 docker logs -f rancher 查看标准输出日志，等待一段时间初始化完毕后就可以打开浏览器访问网页 http://10.0.0.1 。设置下admin密码后就可以开始使用 Rancher 管理端了。

创建 Kubertetes 集群

Rancher 创建 Kubernetes 集群也非常多傻瓜式，这里不重复细节，依据官方文档设置来即可。Rancher Manual Quick Start

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勾选Kubernetes 的节点角色后 Rancher 会生成一些命令，直接拷贝命令到对应的机器运行。在这里提供下我节点角色的分配以供参考：

  • 10.0.0.1: etcd, Control Plane, Worker
  • 10.0.0.2: Worker
  • 10.0.0.3: Worker

等待各个节点的初始化完成注册后，在 Rancher 就可以看到集群已经就绪可用的状态。

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安装 Rancher CLI，kubectl

最后为了方便本地通过终端工具操作 Rancher 及 Kubernetes 集群，建议安装相应的CLI工具，以下相关文档 CLI with Rancher 自行安装。安装完毕后接可以愉快的玩耍了。

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➜  ~ rancher nodes
ID                       NAME            STATE     POOL      DESCRIPTION
c-rhnr4:m-924c09dacfb5   devserv-01   active
c-rhnr4:m-8842c2782391   devserv-02   active
c-rhnr4:m-286a6c78bd24   devserv-03   active
➜  ~
➜  ~ kubectl get nodes
NAME            STATUS   ROLES                      AGE   VERSION
devserv-01			Ready    controlplane,etcd,worker   25h   v1.20.14
devserv-02			Ready    worker                     24h   v1.20.14
devserv-03			Ready    worker                     24h   v1.20.14
➜  ~

总结

未来是 Kubernetes 的天下，会有很多云原生相关技术，有一套开发测试环境能快速了解一些技术原理及相关机制，利用好技术红利能帮助企业大大地提高效率及降低成本。也许这内容容易过时，毕竟技术更新迭代太快了，但是这是了解云原生技术的第一步，现在搭建环境已经不是什么难事，唯一要做的就是仔细阅读官方文档，最好不要从其他人的博客文章来获取搭建步骤，当然也包括本文。这里仅作为搭建过程的参考，希望你能通过官方文档自己完成集群的搭建。

References