如何在本地執行Kubernetes？

最近的在針對550名Cloud Native Computing Foundation成員的調查證實，Kubernetes是他們首選的容器編排管理平臺。調查同時也表明，AWS雲平臺依然是在雲中部署Kubernetes叢集的首選。

kubernetes-aws.io中列舉了那些可以讓你輕鬆在AWS上建立Kubernetes叢集的各種方法。

而在開發階段，你可能也需要在本地執行Kubernetes叢集，以便你可以在本地啟動和除錯你的應用程式。一旦在本地中應用可以滿足要求，那就可以在AWS的叢集中部署相同的應用。

這邊文章會介紹兩種在Mac OSX機器上本地執行Kubernetes的方式，包括常用的Minikube以及Docker for Mac中新引入的Kubernetes支援。在Minikube和Docker網站上找到其它平臺的支援資料。

那我們開始吧！

安裝kubectl

Kubectl是Kubernetes叢集的命令列工具。首先我們需要在本地安裝kubectl：

brew install kubernetes-cli

如果本地已經安裝了kubectl，可以透過以下命令進行更新：

brew upgrade kubernetes-cli

檢視版本資訊：

$ kubectl version --client --short=true
Client Version: v1.8.5

預設情況下，kubectl version命令會打印出client以及server端的版本資訊。透過–client可以確保只輸出客戶端的版本資訊，–short選項允許只輸出版本號。

當Kubectl安裝完成後，接下來我們來看看在本地執行Kubernetes叢集的兩種可選方式。

使用Minikube安裝Kubernetes叢集

Minikube會在本地虛擬機器中執行一個單節點的Kubernetes叢集，為使用者提供一個本地的開發和測試環境。

Minikube使用VirtualBox建立虛擬機器。如果你本地還沒有安裝VirtualBox，可以透過下麵命令安裝：

brew cask install virtual box

安裝Minikube：

brew cask install minikube

如果本地已經安裝了Minikube，那你可以透過以下命令更新它：

brew cask reinstall minikube

檢查Minikube版本：

~ $ minikube version
minikube version: v0.24.1

啟動Minikube：

~ $ minikube start
Starting local Kubernetes v1.8.0 cluster...
Starting VM...
Downloading Minikube ISO
140.01 MB / 140.01 MB [============================================] 100.00% 0s
Getting VM IP address...
Moving files into cluster...
Downloading localkube binary
148.25 MB / 148.25 MB [============================================] 100.00% 0s
0 B / 65 B [----------------------------------------------------------] 0.00%
65 B / 65 B [======================================================] 100.00% 0sSetting up certs...
Connecting to cluster...
Setting up kubeconfig...
Starting cluster components...
Kubectl is now configured to use the cluster.
Loading cached images from config file.

這個命令中會首先會下載ISO檔案，並且建立虛擬機器，之後自動配置Kubernetes元件同時啟動一個單節點的叢集。預設情況下，叢集配置以及認證資訊會儲存到~/.kube/config檔案中。不同叢集的背景關係可以透過以下命令檢視：

~ $ kubectl config get-contexts
CURRENT  NAME       CLUSTER     AUTHINFO NAMESPACE
*        minikube   minikube    minikube

可以看到，我們目前只建立了一個Kubernetes叢集。如果建立了多個叢集，該命令會傳回叢集的串列。

在第一行中的*表示當前我們正在使用的叢集背景關係，所有的kubectl命令列操作都會定向到該叢集。例如，你可以檢視叢集中的節點資訊：

~ $ kubectl get nodes
NAME     STATUS ROLES   AGE   VERSION
minikube Ready    1m    v1.8.0

透過kubectl version命令可以檢視客戶頓以及服務端的版本：

~ $ kubectl version --short=true
Client Version: v1.8.5
Server Version: v1.8.0

所有常用的kubectl命令都可以在該叢集中使用。

使用Dokcer for Mac建立Kubernetes叢集

Docker for Mac/Docker for Windows為開發者提供了一個很好的起點來使用Docker。使用者可以下載Stage或者Edge版本。Stable包含了所有已經完整測試和驗證的功能，並且附帶罪行的Docker GA版本。而在Edge版本中，通常提供了最新的測試和功能。其中17.12.0-ce-rc2-mac41作為Docker CE Edge版本private beta的部分提供了對於本地執行單節點kubernetes叢集的支援。

這意味著，你可以直接使用Docker for Mac去建立映象，啟動Kubernetes叢集，以及部署Pods，而不需要其它任何的第三方工具，比如minikube。當寫這邊文章的時候，這個特性只在Docker for Mac中支援，Docker for Windows還在計劃當中。（在Docker Enterprise Edition版本中已經支援Kubernetes）

我們來看看如何使用Docker for Mac搭建本地的Kubernetes叢集。

為了獲取Kubernetes支援的Docker for Mac版本，你需要登入到Docker Beta program[1]提交審核。一旦透過審核你就會收到下載Edge版本的Docker for Mac的連結地址。 請確保About Docker顯示其當前版本為12.12.0-ce-rc2-mac31或更新。在Preferences對話方塊包含新的便簽頁來支援你配置Kubernetes叢集。

選擇Enable Kubernetes，點選Apply & Restart 來啟動單節點的Kubernetes叢集。

幾分鐘之後，狀態列的狀態將會更新，並且顯示Kubernetes正在執行當中。

這個操作也會在~/.kube/config配置檔案中儲存叢集資訊。使用kubectl命令可以顯示行管的資訊：

~ $ kubectl config get-contexts
CURRENT  NAME               CLUSTER                    AUTHINFO            NAMESPACE
*        minikube           minikube                   minikube
         docker-for-desktop docker-for-desktop-cluster docker-for-desktop

使用kubectl可以切換叢集背景關係：

~ $ kubectl config use-context docker-for-desktop
Switched to context "docker-for-desktop".
~ $ kubectl config get-contexts 
CURRENT NAME               CLUSTER                     AUTHINFO NAMESPACE 
*       docker-for-desktop docker-for-desktop-cluster  docker-for-desktop 
        minikube           minikube                    minikube 
~ $ kubectl get nodes 
NAME               STATUS  ROLES    AGE   VERSION 
docker-for-desktop Ready   master   23h   v1.8.2

現在使用docker verion命令會顯示當前環境的編排引擎為Kubernetes：

        $ docker version
        Client:
        Version: 17.12.0-rc1-kube_beta
        API version: 1.35
        Go version: go1.9.2
        Git commit: a36c9215a7f8d5da5231d2cca353375bcb27efe3
        Built: Thu Dec 7 17:33:49 2017
        OS/Arch: darwin/amd64
        Orchestrator: kubernetes
        Server:
        Engine:
        Version: 17.12.0-ce-rc2
        API version: 1.35 (minimum version 1.12)
        Go version: go1.9.2
        Git commit: f9cde63
        Built: Tue Dec 12 06:45:30 2017
        OS/Arch: linux/amd64
        Experimental: true

請註意，這裡顯示的編排引擎為Kubernetes，而不是預設的Swarm。

你現在只使用了一個工具就即擁有了最新的Kubernetes又擁有最新的Docker執行時。

讓我們使用kuberctl version命令檢視一下當前的客戶端以及伺服器端版本：

~ $ kubectl version --short=true
Client Version: v1.8.2
Server Version: v1.8.0

同樣，所有kubectl命令也可以在這個叢集中使用。

除了使用kubectl命令以外，你也可以使用透過部署Docker Compose應用棧來建立Kubernetes應用。可以看下麵這個影片：