K3S 入門級(jí)實(shí)戰(zhàn)教程，和 K8S 有何不同？
我們知道 Kubernetes（或 K8s）是用于管理容器化工作負(fù)載和服務(wù)的便攜式開源平臺(tái)。它有助于在集群中編排和管理 pod 中的應(yīng)用程序。它
我們知道 Kubernetes（或 K8s）是用于管理容器化工作負(fù)載和服務(wù)的便攜式開源平臺(tái)。它有助于在集群中編排和管理 pod 中的應(yīng)用程序。它還有效地改進(jìn)了任務(wù)，例如重新部署的零停機(jī)時(shí)間或容器的自我修復(fù)。
如果我們想在嵌入式系統(tǒng)中使用 K8s，或者快速建立一個(gè)帶有節(jié)點(diǎn)的本地 Kubernetes 集群，我們可能有必要試試 K3s
[1]。
在本教程中，我們將討論 K3s 的主要特性并制作一個(gè)簡(jiǎn)單的集群示例。
2. K3s：輕量級(jí)的 K8s
K3s 是CNCF
[2]認(rèn)證的 Kubernetes 發(fā)行版和Sandbox
[3]項(xiàng)目，專為低資源環(huán)境而設(shè)計(jì)。由 Rancher Labs
[4]維護(hù)著 K3s。
總的來(lái)說(shuō)，K3s 提供了一個(gè)開銷較小的 Kubernetes 集群設(shè)置，但仍然集成了 K8s 的大部分架構(gòu)和功能。
以下是 K3s 成為輕量級(jí)發(fā)行版的原因：
打包為具有最小外部依賴性的單個(gè)二進(jìn)制文件
低硬件要求
[5]
和內(nèi)存占用能夠作為單個(gè)服務(wù)器和高可用性
[6]
服務(wù)器運(yùn)行
K3s 將標(biāo)準(zhǔn)的 Kubernetes組件
[7]打包在一個(gè)不到 100 MB 的二進(jìn)制文件中。這是通過(guò)刪除額外的驅(qū)動(dòng)程序、可選的卷插件和第三方云集成來(lái)完成的。
它包含較少的安裝和運(yùn)行 Kubernetes 不需要的部分。但是，我們?nèi)匀豢梢允褂酶郊咏M件與 AWS 或 GCP 等云提供商集成。
K3s 應(yīng)該能夠在具有至少 512M RAM（盡管建議使用 1GB）和一個(gè) CPU 的 Linux 操作系統(tǒng)中運(yùn)行。
盡管 K3s 是 Kubernetes 的輕量級(jí)版本，但它并沒有改變 Kubernetes 的核心工作方式。K3s 架構(gòu)由運(yùn)行在集群中的 master 服務(wù)器和代理（或工作節(jié)點(diǎn)）組成。它仍然有 CoreDNS 和 Ingress Controller 作為核心 Networking 的一部分。它有一個(gè)內(nèi)置的 SQLite 數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)所有的服務(wù)器信息。
盡管如此，如果我們需要一個(gè)高可用性服務(wù)器，也可以插入到一個(gè)外部數(shù)據(jù)庫(kù)，例如ETCD
[8]、MySQL
[9]或Postgres
[10]。Flannel
[11]作為集群網(wǎng)絡(luò)的默認(rèn)CNI
[12]插件。
最后，作為完全認(rèn)證的 K8s 版本，我們可以編寫 YAML 來(lái)像使用 K8s 一樣在 K3s 集群上運(yùn)行。例如，當(dāng)我們管理工作負(fù)載
[13]或定義 pod與服務(wù)和負(fù)載平衡的網(wǎng)絡(luò)
[14]時(shí)，同樣使用kubectl
[15]與集群交互。
3.使用
下面看看如何安裝 K3s，如何訪問集群，如何將節(jié)點(diǎn)添加到 master。
3.1. 安裝
基本安裝
[16]命令很簡(jiǎn)單：
$curl-sfLhttps://get.k3s.io|sh-n這會(huì)執(zhí)行來(lái)自 k3s 官方安裝腳本
[17]，并在我們的 Linux 主機(jī)中將 K3s 作為服務(wù)運(yùn)行。
作為替代方案，我們可以下載一個(gè)特定指定版本
[18]并安裝它。無(wú)論哪種方式，我們都可以將服務(wù)器配置
[19]選項(xiàng)與環(huán)境變量
[20]混合使用。
例如，我們可能想要禁用 Flannel 并使用不同的 CNI 提供程序。
我們可以通過(guò)運(yùn)行腳本來(lái)做到這一點(diǎn)：
$curl-sfLhttps://get.k3s.io|sh-s---flannel-backendnonen如果我們已經(jīng)安裝了 K3s 二進(jìn)制文件，我們可以在命令行中添加環(huán)境變量前綴：
$INSTALL_K3S_EXEC="--flannel-backendnone"k3sservern3.2. 集群訪問
默認(rèn)情況下，K3s 將在/etc/rancher/k3s目錄中安裝一個(gè)配置文件。安裝完成后，和 K8s 類似，我們需要定義一個(gè)配置文件位置。
我們可以通過(guò)導(dǎo)出一個(gè)環(huán)境變量讓 K3s 指向配置文件：
$exportKUBECONFIG=/etc/rancher/k3s/k3s.yamln作為替代方案，可以在 K8s 默認(rèn)指向的主目錄中定義配置文件：
$mkdir-p~/.kuben$sudok3skubectlconfigview--raw|tee~/.kube/confign$chmod600~/.kube/confign可以檢查集群是否正在運(yùn)行：
$kubectlgetnodesnNAMESTATUSROLESAGEVERSIONn<cluster-name>Readycontrol-plane,master4d3hv1.25.6+k3s1n值得注意的是，我們可以看到控制平面將與主節(jié)點(diǎn)一起運(yùn)行。
現(xiàn)在讓我們看看創(chuàng)建了哪些容器（pods）：
$kubectlgetpods--all-namespacesnNAMESPACENAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEnkube-systemhelm-install-traefik-crd-6v28l0/1Completed04d2hnkube-systemhelm-install-traefik-vvfh20/1Completed24d2hnkube-systemsvclb-traefik-cfa7b330-fkmms2/2Running10(8hago)4d2hnkube-systemtraefik-66c46d954f-2lvzr1/1Running5(8hago)4d2hnkube-systemcoredns-597584b69b-sq7mk1/1Running5(8hago)4d2hnkube-systemlocal-path-provisioner-79f67d76f8-2dkkt1/1Running8(8hago)4d2hn可以在集群上看到可用 pod 的列表。
可以看到一個(gè)基本的 K3s 設(shè)置，包括：
Traefik
[21]
作為 HTTP 反向代理和負(fù)載均衡的入口控制器CoreDns
[22]
管理集群和節(jié)點(diǎn)內(nèi)的 DNS 解析Local Path Provisioner
[23]
提供了一種在每個(gè)節(jié)點(diǎn)中利用本地存儲(chǔ)的方法Helm
[24]
，我們可以使用它來(lái)打包、部署
K3s 將在單個(gè)服務(wù)器或代理進(jìn)程中運(yùn)行所有組件，而不是在不同的進(jìn)程中運(yùn)行組件。由于它被打包在一個(gè)文件中，我們也可以[離線安裝]((https://docs.k3s.io/installation/airgap "離線安裝")。當(dāng)然，我們還可以使用 K3d
[25]在 Docker 中運(yùn)行 K3s 。
3.3. 添加節(jié)點(diǎn)
如果我們想將節(jié)點(diǎn)添加到集群中，只需要執(zhí)行指向節(jié)點(diǎn)主機(jī)的相同命令：
$curl-sfLhttps://get.k3s.io|K3S_URL=https://<node-host>:6443K3S_TOKEN=mynodetokensh-nK3S_TOKEN 存儲(chǔ)在本地：
$cat/var/lib/rancher/k3s/server/node-tokenn一旦工作節(jié)點(diǎn)加入主節(jié)點(diǎn)，控制平面就會(huì)識(shí)別節(jié)點(diǎn)和在其上調(diào)度服務(wù) Pod。
4.部署服務(wù)
讓我們做一個(gè)簡(jiǎn)單的集群示例，我們將在其中安裝一個(gè) Nginx 鏡像。
創(chuàng)建一個(gè) Nginx 鏡像的 deployment ，其中三個(gè)副本，通過(guò)端口 80 提供服務(wù)：
$kubectlcreatedeploymentnginx--image=nginx--port=80--replicas=3n接下來(lái)，檢查一下 pod：
$kubectlgetpodsnNAMEREADYSTATUSRESTARTSAGEnnginx-ff6774dc6-ntxv61/1Running017snnginx-ff6774dc6-qs4r61/1Running017snnginx-ff6774dc6-nbxmx1/1Running017sn應(yīng)該看到三個(gè)正在運(yùn)行的容器。
Pod 不是永久資源，會(huì)不斷創(chuàng)建和銷毀，IP 發(fā)生變化。因此，需要一個(gè)服務(wù)來(lái)動(dòng)態(tài)地將 pod 的 IP 映射到外部世界。
我們將選擇一個(gè) ClusterIp 類型的 Service：
$kubectlcreateserviceclusteripnginx--tcp=80:80n看看我們的服務(wù)定義：
$kubectldescribeservicenginxnName:nginxnNamespace:defaultnLabels:app=nginxnAnnotations:<none>nSelector:app=nginxnType:ClusterIPnIPFamilyPolicy:SingleStacknIPFamilies:IPv4nIP:10.43.238.194nIPs:10.43.238.194nPort:80-8080/TCPnTargetPort:80/TCPnEndpoints:10.42.0.10:80,10.42.0.11:80,10.42.0.9:80n我們可以看到訪問應(yīng)用程序的 pod（或容器）地址對(duì)應(yīng)的 Endpoints。
服務(wù)沒有直接訪問權(quán)限。Ingress Controller 通常位于它前面，用于緩存、負(fù)載平衡和安全合規(guī)控制，例如過(guò)濾掉惡意請(qǐng)求。
最后，讓我們?cè)?YAML 文件中定義一個(gè) Traefik 控制器。這會(huì)將流量從傳入請(qǐng)求路由到服務(wù)：
apiVersion:networking.k8s.io/v1nkind:Ingressnmetadata:nname:nginxnannotations:ningress.kubernetes.io/ssl-redirect:"false"nspec:nrules:n-http:npaths:n-path:/npathType:Prefixnbackend:nservice:nname:nginxnport:nnumber:80n我們可以通過(guò)將此資源應(yīng)用于集群來(lái)創(chuàng)建 ingress：
$kubectlapply-f<nginx-ingress-file>.yamlndescribe一下：
$kubectldescribeingressnginxnName:nginxnLabels:<none>nNamespace:defaultnAddress:192.168.1.103nIngressClass:traefiknDefaultbackend:<default>nRules:nHostPathBackendsn----------------n*n/nginx:80(10.42.0.10:80,10.42.0.11:80,10.42.0.9:80)nAnnotations:ingress.kubernetes.io/ssl-redirect:falsen現(xiàn)在可以通過(guò)從主機(jī)或?yàn)g覽器向 192.168.1.103 地址發(fā)送 GET 請(qǐng)求來(lái)訪問 Nginx 主頁(yè)。
我們可能想向入口控制器添加一個(gè) 負(fù)載均衡器
[26]K3s 默認(rèn)使用 ServiceLB
[27]。
5. K8s 和 K3s 有何不同
K3s 和 K8s 之間最顯著的區(qū)別是包裝。K3s 是一個(gè)不到 100MB 的單一打包二進(jìn)制文件。K8s 有多個(gè)組件作為進(jìn)程運(yùn)行。
此外，作為一個(gè)更輕量級(jí)的版本，K3s 可以在幾秒鐘內(nèi)啟動(dòng)一個(gè) Kubernetes 集群。我們可以用更少的資源更快地運(yùn)行操作。
K3s 支持 AMD64、ARM64 和 ARMv7 等架構(gòu)。這意味著我們可以在任何地方運(yùn)行它，例如，在 Raspberry PI Zero 中。K3s 還可以處理連接受限的環(huán)境。
在學(xué)習(xí) K3s 時(shí)上手更快，需要掌握的命令更少。開始使用它的工作量比 K8s 少，例如，如果我們還沒有使用分布式集群的背景。
但是，對(duì)于復(fù)雜的集群或繁重的工作負(fù)載，我們?nèi)匀粦?yīng)該考慮使用 K8s。K3s 確實(shí)提供了一個(gè)高可用性選項(xiàng)，但它需要做更多的工作才能插入，例如，不同的數(shù)據(jù)庫(kù)或集成云提供商。
如果要在 K3s 和 K8s 之間做出決定，可能會(huì)歸結(jié)為資源的考量。但是，K3s 是持續(xù)集成測(cè)試的不錯(cuò)選擇。
六，結(jié)論
在本文中，我們將 K3s 視為一種輕量級(jí)發(fā)行版和 K8s 的有效替代品。它需要的資源少并且設(shè)置啟動(dòng)。我們?cè)趧?chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單集群的示例時(shí)已經(jīng)看到了這一點(diǎn)。
盡管如此，它仍然與 K8s 完全兼容，并且也是高可用性服務(wù)器的潛在用途。最后，我們討論了 K8s 和 K3s 的不同之處，以及我們什么時(shí)候應(yīng)該使用 K3s。
作者：baeldung
出處：https://goo.gs/rgram
參考資料
[1]
K3s: https://docs.k3s.io/
[2]CNCF: https://www.cncf.io/
[3]Sandbox: https://www.cncf.io/sandbox-projects/
[4]Rancher Labs: https://ranchermanager.docs.rancher.com/
[5]硬件要求: https://docs.k3s.io/installation/requirements#hardware
[6]高可用性: https://docs.k3s.io/architecture#high-availability-k3s-server-with-an-external-db
[7]組件: https://kubernetes.io/docs/concepts/overview/components/
[8]ETCD: https://etcd.io/
[9]MySQL: https://www.mysql.com/
[10]Postgres: https://www.postgresql.org/
[11]Flannel: https://github.com/flannel-io/flannel#flannel
[12]CNI: https://github.com/containernetworking/cni#cni---the-container-network-interface
[13]工作負(fù)載: https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/
[14]與服務(wù)和負(fù)載平衡的網(wǎng)絡(luò): https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/
[15]kubectl: https://kubernetes.io/docs/reference/kubectl/
[16]安裝: https://docs.k3s.io/installation
[17]k3s 官方安裝腳本: https://get.k3s.io./
[18]版本: https://github.com/k3s-io/k3s/releases
[19]服務(wù)器配置: https://docs.k3s.io/reference/server-config
[20]環(huán)境變量: https://docs.k3s.io/reference/env-variables
[21]Traefik: https://traefik.io/
[22]CoreDns: https://coredns.io/
[23]Local Path Provisioner: https://github.com/rancher/local-path-provisioner#local-path-provisioner
[24]Helm: https://helm.sh/
[25]K3d: https://k3d.io/
[26]負(fù)載均衡器: https://docs.k3s.io/networking#service-load-balancer
[27]ServiceLB: https://github.com/k3s-io/klipper-lb
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