重学k8s: 03.Kubernetes集群的几种部署方式及如何选择

重学k8s: 03.Kubernetes集群的几种部署方式及如何选择

2021-08-04
Kubernetes

通过上节内容，学习了Kubernetes自己就是一个大型的分布式系统，Kubernetes集群的包含众多组件。集群中的服务器节点分为control-plane节点和node节点. control-plane节点上需要部署kube-apiserver、kube-controller-manager、kube-scheduler组件。 node节点上需要部署kubelet、kube-proxy组件，另外还需要在node节点上部署实现了CRI的容器运行时(如: Containerd, CRI-O)。 还需要部署一套etcd集群作为k8s集群的存储数据库，kube-apiserver使用etcd存储整个集群的状态。 最后还需要在k8s集群中部署一些扩展组件(Addons)包含: 网络和网络策略插件(如Calico)、服务发现插件(如CoreDNS)、可视化管理插件(如Kubernetes Dashboard)，才能让整个k8s集群的功能对外可用。

Kubernetes集群如此众多的组件，起初要部署一套生产可用的集群并不是一件容易的事，随着k8s社区的发展，各种部署方案已经变的很成熟，本节将对比介绍几种主流的k8s集群部署方法，并以生产可用为目标作出选型。

Minikube部署 #

Minikube是由k8s社区维护的部署单机版本k8s集群的工具，支持k8s的绝大部分功能，特别适合初学者入门、或个人本地开发测试使用。 Mnikube实际上需要跑在本地虚拟机中(如VirtualBox, VMWare等)，而现在个人本地的工作和开发机器的配置cpu和内存都是很大的，因此完全可以在个人本机虚拟机中部署一个多节点k8s集群用于学习和测试。 所以实际中MiniKube用的不是很多，链接https://minikube.sigs.k8s.io/docs/是Minikube的文档，想要在个人本地快速体验k8s功能的用户可以基于此文档进行minikube的部署和使用。

使用官方部署工具部署(kubeadm, kops, kubespray怎么选择) #

k8s社区提供了3个部署工具，分别是kubeadm, kops和Kubespray。这三个工具都被归类到了k8s的生产环境部署文档中https://kubernetes.io/zh/docs/setup/production-environment/tools/，说明这3个工具都已经是生产可用了。

文档https://github.com/kubernetes-sigs/kubespray/blob/master/docs/comparisons.md中给了这3个工具的对比:

  • kubespray可以在bare metal和大多数云上，使用ansible作为自动化配置和编排的基础工具，对于熟悉ansible并希望跨多个平台部署k8s集群的人来说是一个选择
  • kops自己内部实现的自动化配置和编排功能，与其支持的特定的云平台的独有特性紧密关联(如AWS)，所以在其他一些通用的平台上不太灵活
  • kubeadm提供了k8s集群生命周期管理的领域知识，包括自托管、动态服务发现等，说白话就是，kubeadm提供了官方对k8s集群部署、配置、管理的最佳实践。
  • kubespray从2.3版本开始，已经在其内部使用kubeadm来创建k8s集群

通过上面的对比，可以看出，如果你在可预见的将来确定只使用一个平台(如AWS)，那么可以选择kops，但是谁又能预见将来呢？因此kops显然不是一个最优选择。 而由于kubeadm提供了官方对k8s集群部署、配置、管理的最佳实践，是必须要学习的。

kubeadm的具体实现是把大部分组件容器化(如kube-apiserver, kube-controller-manager, kube-scheduler, kube-proxy)，通过静态Pod(Static Pod)的形式运行，kubeadm自动化绝大部分的集群配置和认证工作，通过简单的配置和命令就可以初始化出一个k8s集群。 另外官方文档中对于如何使用kubeadm部署高可用的k8s集群也给了说明https://kubernetes.io/zh/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/high-availability/、https://kubernetes.io/zh/docs/setup/production-environment/tools/kubeadm/setup-ha-etcd-with-kubeadm/。

到目前为止，使用kubeadm是一个不错的选择，对于集群规模较大且熟悉ansible的用户，使用kubespray(已内置kubeadm)更合适一些。 但因为官方宣布kubeadm生产可用的时间并不长，而且将几个核心组件都容器化部署，屏蔽了很多细节，不如二进制部署的可维护性和可定制性强。 下面将介绍二进制部署方式。

使用二进制部署(使用ansible作为自动化配置和编排的基础工具) #

前面提到了kubeadm虽然自动化了绝大部分集群配置工作，降低了部署的门槛，但其将大多数核心组件以容器运行，同时会屏蔽很多细节，在实际生产环境中还是推荐以二进制的形式部署。 二进制部署是指将k8s的核心组件的可执行文件直接在k8s节点上启动，二进制部署各个组件的初始化和配置工作需要参考kubeadm的最佳实践。

使用二进制部署的最佳实践是，参考kubeadm对k8s集群的配置管理实践，开发一套ansible playbook，实现二进制k8s集群的自动化部署和配置管理。 后续伴随这个k8s的每个版本的升级，学习官方在kubeadm对集群配置管理的调整，维护这套ansible playbook，这样这套二进制部署方案始终与官方kubeadm推荐的配置管理实践保持一致。

参考 #

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