K3s 使用指南：简化你的 Kubernetes 部署 – wiki词典

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K3s 使用指南：简化你的 Kubernetes 部署

在云计算和容器化日益普及的今天，Kubernetes (K8s) 已经成为容器编排的事实标准。然而，标准版 Kubernetes 的部署和维护复杂度较高，这让许多开发者和小型团队望而却步。幸运的是，Rancher Labs 推出的 K3s 提供了一个轻量级、易于安装且资源占用极低的 Kubernetes 发行版。本文将详细介绍 K3s，并提供一份实用的使用指南，帮助你简化 Kubernetes 部署。

什么是 K3s？

K3s 是一个高度精简、认证过的 Kubernetes 发行版，专为边缘计算、物联网 (IoT) 设备、CI/CD 环境以及资源受限的服务器而设计。它的名字来源于 Kubernetes (K8s) 减去 500MB 以上的内存，因此得名 K3s（K8s – 5 = K3s）。它移除了大量非核心的插件和功能，例如：
* 移除了传统的 etcd 数据库，转而支持 SQLite3 (默认)、PostgreSQL、MySQL 或 MariaDB。这大大降低了运行时的资源需求。
* 打包为单个二进制文件，安装过程极为简化。
* 移除了旧的、非必需的插件和云提供商集成。
* 默认集成了 containerd、CoreDNS、Traefik (作为 Ingress 控制器)、Flannel (作为 CNI 插件) 和主机端口暴露服务。

这些优化使得 K3s 成为在资源有限或需要快速部署 Kubernetes 环境时的理想选择。

K3s 的优势

  1. 轻量级：K3s 的二进制文件只有几十 MB，内存占用极低，通常小于 512MB。
  2. 易于安装：通过一个简单的命令即可完成安装，无需复杂的配置。
  3. 高性能：虽然轻量，但 K3s 仍然提供了完整的 Kubernetes API，并能满足大多数生产环境的需求。
  4. 高可用性：支持多主节点和外部数据库的高可用部署。
  5. 边缘计算友好：非常适合在边缘设备、物联网网关和小型服务器上运行。
  6. 开发和测试：是本地开发、CI/CD 流水线和测试环境的绝佳选择。

K3s 安装指南

K3s 的安装非常简单，通常只需要一行命令。

前提条件

  • 一台运行 Linux 的机器（可以是虚拟机、物理机或树莓派）。
  • 至少 512MB 内存（推荐 1GB 或更多）。
  • 至少 1 核 CPU。
  • 互联网连接（用于下载 K3s 二进制文件和容器镜像）。

单节点安装 (快速入门)

这是最常见的安装方式，适用于开发、测试和轻量级生产环境。

bash
curl -sfL https://get.k3s.io | sh -

执行上述命令后，K3s 会自动安装 containerd、K3s server 和 client，并配置 kubectl。

安装完成后，你可以通过以下命令检查 K3s 集群状态：

bash
sudo kubectl get nodes
sudo kubectl get pods -A

默认情况下，kubectl 的配置文件位于 /etc/rancher/k3s/k3s.yaml。为了方便使用，你可以将其复制到你的用户目录并设置环境变量：

bash
mkdir -p ~/.kube
sudo cp /etc/rancher/k3s/k3s.yaml ~/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) ~/.kube/config
chmod 600 ~/.kube/config # 确保文件权限安全
export KUBECONFIG=~/.kube/config # 临时设置，可添加到 ~/.bashrc 或 ~/.zshrc 持久化

现在，你可以像使用标准 Kubernetes 集群一样使用 kubectl 了。

客户端工具安装

如果你想在本地机器（而非 K3s server 所在机器）上管理 K3s 集群，你需要安装 kubectl 和获取集群的 kubeconfig 文件。

  1. 安装 kubectl：请参考 Kubernetes 官方文档安装适合你操作系统的 kubectl 工具。

  2. 获取 kubeconfig 文件：将 K3s server 上的 /etc/rancher/k3s/k3s.yaml 文件复制到你的本地机器（例如 ~/.kube/config）。确保替换 server 地址为你的 K3s server 的 IP 地址或域名。

    原始文件可能类似：
    yaml
    apiVersion: v1
    clusters:
    - cluster:
    certificate-authority-data: ...
    server: https://127.0.0.1:6443 # <-- 将此替换为你的 K3s server IP
    name: default
    contexts:
    - context:
    cluster: default
    user: default
    name: default
    current-context: default
    kind: Config
    preferences: {}
    users:
    - name: default
    user:
    client-certificate-data: ...
    client-key-data: ...

    修改后的 kubeconfig 文件：
    yaml
    apiVersion: v1
    clusters:
    - cluster:
    certificate-authority-data: ...
    server: https://<你的 K3s server IP>:6443 # <-- 修改这里
    name: default
    contexts:
    - context:
    cluster: default
    user: default
    name: default
    current-context: default
    kind: Config
    preferences: {}
    users:
    - name: default
    user:
    client-certificate-data: ...
    client-key-data: ...
    然后设置 KUBECONFIG 环境变量指向该文件。

Worker 节点加入集群

如果你想构建一个多节点的 K3s 集群，你可以将额外的 worker 节点加入到已有的 server 节点。

首先，在 K3s server 上获取 NODE_TOKEN：

bash
sudo cat /var/lib/rancher/k3s/server/node-token

在 worker 节点上执行以下命令：

bash
curl -sfL https://get.k3s.io | K3S_URL="https://<K3s Server IP>:6443" K3S_TOKEN="<NODE_TOKEN>" sh -

替换 <K3s Server IP> 为你的 K3s server 的实际 IP 地址，<NODE_TOKEN> 为你之前获取的 token。

K3s 基本使用

K3s 提供了完整的 Kubernetes API，这意味着你可以像使用标准 Kubernetes 集群一样部署应用。

部署一个 Nginx 应用

创建一个名为 nginx-deployment.yaml 的文件：

“`yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: nginx-deployment
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
– name: nginx
image: nginx:latest
ports:
– containerPort: 80

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: nginx-service
spec:
selector:
app: nginx
ports:
– protocol: TCP
port: 80
targetPort: 80
type: LoadBalancer # K3s 会使用 Traefik 或 MetalLB 提供 LoadBalancer 功能
“`

部署应用：

bash
kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

检查部署状态：

bash
kubectl get deployments
kubectl get pods -l app=nginx
kubectl get services

访问你的应用

由于 K3s 默认集成了 Traefik 作为 Ingress 控制器，你可以通过以下方式访问你的服务：

  1. NodePort：如果你创建的是 NodePort 类型的 Service，你可以通过任一 K3s 节点的 IP 地址加上 NodePort 端口访问。
  2. LoadBalancer：K3s 会使用 Traefik（或如果你配置了 MetalLB）来为 LoadBalancer 类型的 Service 提供一个外部 IP。你可以通过 kubectl get services 命令查看到 EXTERNAL-IP。

  3. Ingress：对于更复杂的访问，你可以配置 Ingress 资源，Traefik 会根据 Ingress 规则将流量路由到你的服务。

    例如，创建一个 nginx-ingress.yaml：
    yaml
    apiVersion: networking.k8s.io/v1
    kind: Ingress
    metadata:
    name: nginx-ingress
    annotations:
    ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: "false" # 仅用于 HTTP 示例
    spec:
    rules:
    - host: nginx.example.com
    http:
    paths:
    - path: /
    pathType: Prefix
    backend:
    service:
    name: nginx-service
    port:
    number: 80
    部署 Ingress：kubectl apply -f nginx-ingress.yaml。
    你需要在 DNS 中将 nginx.example.com 指向你的 K3s server IP。

K3s 特有命令

K3s 也提供了一些特有的命令来管理服务：

  • 停止 K3s server：sudo systemctl stop k3s
  • 启动 K3s server：sudo systemctl start k3s
  • 查看日志：sudo journalctl -u k3s
  • 卸载 K3s：
    • server 节点：sudo /usr/local/bin/k3s-uninstall.sh
    • worker 节点：sudo /usr/local/bin/k3s-agent-uninstall.sh

高级用法 (简述)

  • 数据库选择：在安装 K3s server 时，你可以通过环境变量指定使用外部 PostgreSQL 或 MySQL 数据库，以提高数据持久性和集群的弹性。
    bash
    curl -sfL https://get.k3s.io | K3S_URL="https://<K3s Server IP>:6443" K3S_TOKEN="<NODE_TOKEN>" INSTALL_K3S_EXEC="--datastore-endpoint='mysql://user:pass@tcp(host:3306)/k3s'" sh -
  • 自定义配置：K3s 允许通过启动参数或配置文件 (/etc/rancher/k3s/config.yaml) 进行详细配置，例如禁用内置组件 (Traefik, CoreDNS)、更改端口等。
  • 高可用集群：通过部署多个 K3s server 节点并配置外部数据库，可以构建一个高可用的 K3s 集群，确保控制平面的健壮性。

总结

K3s 以其轻量、易用和高性能的特点，为 Kubernetes 的部署和管理带来了革命性的简化。无论是在边缘设备、开发环境还是资源受限的生产场景，K3s 都是一个极具吸引力的选择。通过本文的指南，你应该能够快速上手 K3s，并开始你的容器化应用之旅。如果你还在为 Kubernetes 的复杂性而烦恼，不妨尝试一下 K3s，它可能会彻底改变你对 Kubernetes 的认知。

希望这篇文章能帮助你更好地理解和使用 K3s！

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