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。

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

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