基于WSL2和Kind或Minikube：搭建Windows版Kubernetes

云计算 2023-07-09 宇宙之一粟 手机阅读

为什么要在Windows上使用Kubernetes？

在过去的几年中，Kubernetes成为事实上的云原生平台，用于在分布式环境中运行容器化服务和应用程序。尽管可以在在云环境（公有云，私有云或混合云）或裸机环境中部署Kubernetes，但有时仍然需要在本地部署和运行Kubernetes。

Kubernetes最初被设计为在Linux环境中部署和使用。但是，大量用户是使用Windows OS作为其日常驱动程序。因此，当微软发布WSL- Linux的Windows子系统时，Windows和Linux环境之间的界线变得不那么明显。

此外，WSL可以满足在Windows上运行Kubernetes的功能！

WSL 不是跑在一个虚拟机里的 Linux。WSL 环境里安装和运行的都是标准的 Linux 程序。当我们运行一个 Linux 程序的时候，这个进程会调用一些 Linux 系统功能调用。WSL 真的提供了这些功能，只是它们被映射为 Windows 操作系统提供的系统功能调用了。所以，WSL 是在 Windows 操作系统内核之外包了一层，使其看上去长得像 Linux 操作系统内核，从而“蒙蔽”了 Linux 应用程序。

下面，我们将简要介绍如何通过结合WSL，安装和使用Kind或Minikube在本地运行Kubernetes集群。

前提条件

  • 操作系统：Windows 10 version 2004，Build 19041
    • Microsoft更新助手可以帮助你更新到 Windows 10 的最新版本
  • 启用WSL2
    • 一旦安装了WSL2，请在Powershell中运行命令wsl.exe –set-default-version 2，将WSL2设置为默认。
    • 如果提示”WSL 2 需要更新其内核组件。有关信息，请访问 https://aka.ms/wsl2kernel” ，那你就需要 更新 WSL 2 Linux 内核
    • 更新内核，再次在Powershell中运行命令wsl.exe –set-default-version 2，控制台输出“有关与 WSL 2 的主要区别的信息，请访问 https://aka.ms/wsl2”，说明已经将WSL2设置为默认。
  • 打开Windows应用商店，下载安装Ubuntu-18.04
  • 安装适用于Windows的Docker Desktop
    • 对于Windows的Docker Desktop，现在无需进行任何配置，因为我们将在下文对其进行说明。

WSL2：与Ubuntu结合

安装完所有组件后，我们单击“ Ubuntu”，它将在运行Ubuntu bash shell的情况下，启动默认的Windows控制台。

像任何普通的Linux一样，你需要创建一个用户并设置一个密码：

[可选] 更新 sudoers

通常，当我们在本地计算机上工作时，最好更新sudoers并将组设置%sudo为无密码：

# Edit the sudoers with the visudo command
sudo visudo
​
1. Change the %sudo group to be password-less
%sudo   ALL=(ALL:ALL) NOPASSWD: ALL
​
1. Press CTRL+X to exit
1. Press Y to save
1. Press Enter to confirm

更新Ubuntu

在设置之前Docker Desktop，我们先要更新系统：

# Update the repositories and list of the packages available
sudo apt update
1. Update the system based on the packages installed > the "-y" will approve the change automatically
sudo apt upgrade -y

Docker Desktop

这时候，我们如果输入以下命令：

# Try to see if the docker cli and daemon are installed
docker version
1. Same for kubectl
kubectl version

它会出错，如何解决呢？

设置Docker Desktop：启用WSL2集成

解决上面的问题，就需要启动适用于Windows的Docker Desktop。

打开Windows开始菜单，然后键入“ docker”，单击名称以启动应用程序：

选择设置，将会出现一个新窗口：

默认情况下，WSL2集成处于未启用状态，因此请单击“ Enable the experimental WSL 2 based engine ”，然后单击“ Apply & Restart ”：

“ Enable the experimental WSL 2 based engine ”功能的作用是在WSL2中创建两个新发行版，其中包含并运行所有必需的后端套接字，守护程序以及CLI工具（docker和kubectl命令）。

尽管如此，这时我们还不能运行docker和kubectl命令。

为了最终能够使用命令，我们还需要告诉Docker Desktop将其自身“ attach ”到我们的Ubuntu 上：

然后，我们回到WSL2终端，看看是否可以（最终）启动命令：

# Try to see if the docker cli and daemon are installed
docker version
1. Same for kubectl
kubectl version

提示：如果没有输出以上内容，请重新启动Docker Desktop，并在Powershell中重新启动WSL进程：Restart-Service LxssManager，然后重新启动Ubuntu。

现在完成了基本设置，接下来我们进行Kind的安装。

Kind：创建kubernetes集群

现在，我们已经安装配置了Docker，并且测试也正常。

但是，使用kubectl命令，它提示找不到服务器。

这是正常现象，因为我们没有启用Docker Kubernetes集群。因此，让我们安装Kind并创建我们的第一个集群。

# Download the latest version of Kind
curl -Lo ./kind https://github.com/kubernetes-sigs/kind/releases/download/v0.7.0/kind-$(uname)-amd64
1. Make the binary executable
chmod +x ./kind
1. Move the binary to your executable path
sudo mv ./kind /usr/local/bin/

Kind：单节点集群

我们准备创建第一个集群：

# Check if the KUBECONFIG is not set
echo $KUBECONFIG
1. Check if the .kube directory is created > if not, no need to create it
ls $HOME/.kube
1. Create the cluster and give it a name (optional)
kind create cluster --name wslkind
1. Check if the .kube has been created and populated with files
ls $HOME/.kube

同类集群创建

提示：所有图标都显示，表示集群已成功创建

由于我们使用的是Docker Desktop，因此本地网络也是可以被使用。

因此，我们可以在Windows浏览器中打开Kubernetes master的URL：

这就是WSL2集成Docker Desktop for Windows的真正优势。

Kind：多节点集群

我们的第一个集群已创建，它是一个单节点集群：

# Check how many nodes it created
kubectl get nodes
1. Check the services for the whole cluster
kubectl get all --all-namespaces

下面，我们来尝试创建一个多节点集群：

# Delete the existing cluster
kind delete cluster --name wslkind
1. Create a config file for a 3 nodes cluster
cat  kind-3nodes.yaml
kind: Cluster
apiVersion: kind.x-k8s.io/v1alpha4
nodes:
  - role: control-plane
  - role: worker
  - role: worker
EOF
1. Create a new cluster with the config file
kind create cluster --name wslkindmultinodes --config ./kind-3nodes.yaml
1. Check how many nodes it created
kubectl get nodes

通过以上操作，我们创建了一个三节点集群，如果再看一次服务，我们将看到具有三个副本的集群：

# Check the services for the whole cluster
kubectl get all --all-namespaces

Kind：创建仪表板

使用命令行工作是一件好事。但是，在处理Kubernetes时，我们有时可能希望有一个直观的概览。

为此，我们需要创建一个Kubernetes Dashboard项目：

# Install the Dashboard application into our cluster
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.0.0-rc6/aio/deploy/recommended.yaml
1. Check the resources it created based on the new namespace created
kubectl get all -n kubernetes-dashboard

其中https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.0.0-rc6/aio/deploy/recommended.yaml 需要翻墙才能获得，译者给出了文件内容 

# Copyright 2017 The Kubernetes Authors.
1. 
1. Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
1. you may not use this file except in compliance with the License.
1. You may obtain a copy of the License at
1. 
1.     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
1. 
1. Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
1. distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
1. WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
1. See the License for the specific language governing permissions and
1. limitations under the License.
​
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: kubernetes-dashboard
​
---
​
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
​
---
​
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  ports:
    - port: 443
      targetPort: 8443
  selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
​
---
​
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard-certs
  namespace: kubernetes-dashboard
type: Opaque
​
---
​
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard-csrf
  namespace: kubernetes-dashboard
type: Opaque
data:
  csrf: ""
​
---
​
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard-key-holder
  namespace: kubernetes-dashboard
type: Opaque
​
---
​
kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard-settings
  namespace: kubernetes-dashboard
​
---
​
kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
rules:
  # Allow Dashboard to get, update and delete Dashboard exclusive secrets.
  - apiGroups: [""]
    resources: ["secrets"]
    resourceNames: ["kubernetes-dashboard-key-holder", "kubernetes-dashboard-certs", "kubernetes-dashboard-csrf"]
    verbs: ["get", "update", "delete"]
    # Allow Dashboard to get and update 'kubernetes-dashboard-settings' config map.
  - apiGroups: [""]
    resources: ["configmaps"]
    resourceNames: ["kubernetes-dashboard-settings"]
    verbs: ["get", "update"]
    # Allow Dashboard to get metrics.
  - apiGroups: [""]
    resources: ["services"]
    resourceNames: ["heapster", "dashboard-metrics-scraper"]
    verbs: ["proxy"]
  - apiGroups: [""]
    resources: ["services/proxy"]
    resourceNames: ["heapster", "http:heapster:", "https:heapster:", "dashboard-metrics-scraper", "http:dashboard-metrics-scraper"]
    verbs: ["get"]
​
---
​
kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
rules:
  # Allow Metrics Scraper to get metrics from the Metrics server
  - apiGroups: ["metrics.k8s.io"]
    resources: ["pods", "nodes"]
    verbs: ["get", "list", "watch"]
​
---
​
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: RoleBinding
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: Role
  name: kubernetes-dashboard
subjects:
  - kind: ServiceAccount
    name: kubernetes-dashboard
    namespace: kubernetes-dashboard
​
---
​
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: kubernetes-dashboard
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: kubernetes-dashboard
subjects:
  - kind: ServiceAccount
    name: kubernetes-dashboard
    namespace: kubernetes-dashboard
​
---
​
kind: Deployment
apiVersion: apps/v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  replicas: 1
  revisionHistoryLimit: 10
  selector:
    matchLabels:
      k8s-app: kubernetes-dashboard
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s-app: kubernetes-dashboard
    spec:
      containers:
        - name: kubernetes-dashboard
          image: kubernetesui/dashboard:v2.0.0-rc6
          imagePullPolicy: Always
          ports:
            - containerPort: 8443
              protocol: TCP
          args:
            - --auto-generate-certificates
            - --namespace=kubernetes-dashboard
            # Uncomment the following line to manually specify Kubernetes API server Host
            # If not specified, Dashboard will attempt to auto discover the API server and connect
            # to it. Uncomment only if the default does not work.
            # - --apiserver-host=http://my-address:port
          volumeMounts:
            - name: kubernetes-dashboard-certs
              mountPath: /certs
              # Create on-disk volume to store exec logs
            - mountPath: /tmp
              name: tmp-volume
          livenessProbe:
            httpGet:
              scheme: HTTPS
              path: /
              port: 8443
            initialDelaySeconds: 30
            timeoutSeconds: 30
          securityContext:
            allowPrivilegeEscalation: false
            readOnlyRootFilesystem: true
            runAsUser: 1001
            runAsGroup: 2001
      volumes:
        - name: kubernetes-dashboard-certs
          secret:
            secretName: kubernetes-dashboard-certs
        - name: tmp-volume
          emptyDir: {}
      serviceAccountName: kubernetes-dashboard
      nodeSelector:
        "beta.kubernetes.io/os": linux
      # Comment the following tolerations if Dashboard must not be deployed on master
      tolerations:
        - key: node-role.kubernetes.io/master
          effect: NoSchedule
​
---
​
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: dashboard-metrics-scraper
  name: dashboard-metrics-scraper
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  ports:
    - port: 8000
      targetPort: 8000
  selector:
    k8s-app: dashboard-metrics-scraper
​
---
​
kind: Deployment
apiVersion: apps/v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: dashboard-metrics-scraper
  name: dashboard-metrics-scraper
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  replicas: 1
  revisionHistoryLimit: 10
  selector:
    matchLabels:
      k8s-app: dashboard-metrics-scraper
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s-app: dashboard-metrics-scraper
      annotations:
        seccomp.security.alpha.kubernetes.io/pod: 'runtime/default'
    spec:
      containers:
        - name: dashboard-metrics-scraper
          image: kubernetesui/metrics-scraper:v1.0.3
          ports:
            - containerPort: 8000
              protocol: TCP
          livenessProbe:
            httpGet:
              scheme: HTTP
              path: /
              port: 8000
            initialDelaySeconds: 30
            timeoutSeconds: 30
          volumeMounts:
          - mountPath: /tmp
            name: tmp-volume
          securityContext:
            allowPrivilegeEscalation: false
            readOnlyRootFilesystem: true
            runAsUser: 1001
            runAsGroup: 2001
      serviceAccountName: kubernetes-dashboard
      nodeSelector:
        "beta.kubernetes.io/os": linux
      # Comment the following tolerations if Dashboard must not be deployed on master
      tolerations:
        - key: node-role.kubernetes.io/master
          effect: NoSchedule
      volumes:
        - name: tmp-volume
          emptyDir: {}

种类安装仪表板

如果使用ClusterIP创建服务时，在Windows浏览器中键入URL，则无法访问该服务：

因此，我们需要创建一个临时代理：

# Start a kubectl proxy
kubectl proxy
1. Enter the URL on your browser: http://localhost:8001/api/v1/namespaces/kubernetes-dashboard/services/https:kubernetes-dashboard:/proxy/

我们可以输入一个令牌，也可以输入来自集群的kubeconfig文件。

如果尝试使用kubeconfig登录，则将显示错误“ Internal error (500): Not enough data to create auth info structure ”。这是由于kubeconfig文件中缺少凭据。

因此，为避免出现以上的错误，请使用推荐的RBAC方法。

让我们打开一个新的WSL2会话：

# Create a new ServiceAccount
kubectl apply -f -  "$HOME/.systemd-env"
    exec sudo /usr/sbin/enter-systemd-namespace "$BASH_EXECUTION_STRING"
fi
if [ -n "$PRE_NAMESPACE_PATH" ]; then
    export PATH="$PRE_NAMESPACE_PATH"
fi
1. Create the enter-systemd-namespace
sudo vi /usr/sbin/enter-systemd-namespace
#!/bin/bash

if [ "$UID" != 0 ]; then
    echo "You need to run $0 through sudo"
    exit 1
fi

SYSTEMD_PID="$(ps -ef | grep '/lib/systemd/systemd --system-unit=basic.target$' | grep -v unshare | awk '{print $2}')"
if [ -z "$SYSTEMD_PID" ]; then
    /usr/sbin/daemonize /usr/bin/unshare --fork --pid --mount-proc /lib/systemd/systemd --system-unit=basic.target
    while [ -z "$SYSTEMD_PID" ]; do
        SYSTEMD_PID="$(ps -ef | grep '/lib/systemd/systemd --system-unit=basic.target$' | grep -v unshare | awk '{print $2}')"
    done
fi

if [ -n "$SYSTEMD_PID" ] && [ "$SYSTEMD_PID" != "1" ]; then
    if [ -n "$1" ] && [ "$1" != "bash --login" ] && [ "$1" != "/bin/bash --login" ]; then
        exec /usr/bin/nsenter -t "$SYSTEMD_PID" -a 
            /usr/bin/sudo -H -u "$SUDO_USER" 
            /bin/bash -c 'set -a; source "$HOME/.systemd-env"; set +a; exec bash -c '"$(printf "%q" "$@")"
    else
        exec /usr/bin/nsenter -t "$SYSTEMD_PID" -a 
            /bin/login -p -f "$SUDO_USER" 
            $(/bin/cat "$HOME/.systemd-env" | grep -v "^PATH=")
    fi
    echo "Existential crisis"
fi
1. Edit the permissions of the enter-systemd-namespace script
sudo chmod +x /usr/sbin/enter-systemd-namespace
1. Edit the bash.bashrc file
sudo sed -i 2a"# Start or enter a PID namespace in WSL2nsource /usr/sbin/start-systemd-namespacen" /etc/bash.bashrc

最后，退出并启动新minikube的会话。不需要停止WSL2，一个新的会话就足够了：

Minikube：单节点kubernetes集群

我们准备创建第一个集群：

# Check if the KUBECONFIG is not set
echo $KUBECONFIG
1. Check if the .kube directory is created > if not, no need to create it
ls $HOME/.kube
1. Check if the .minikube directory is created > if yes, delete it
ls $HOME/.minikube
1. Create the cluster with sudo
sudo minikube start --driver=none

为了让我们的用户（而非sudo方式）能够使用kubectl，Minikube建议运行以下chown命令：

# Change the owner of the .kube and .minikube directories
sudo chown -R $USER $HOME/.kube $HOME/.minikube
1. Check the access and if the cluster is running
kubectl cluster-info
1. Check the resources created
kubectl get all --all-namespaces

集群已成功创建。我们看到Minikube使用了WSL2的 IP，这很有用，原因有几个，其中之一是我们可以在Windows浏览器中打开Kubernetes master的URL：

Minikube与WSL2集成的真正优势在于，端口8443一旦在WSL2上打开，便会实际上将其转发至Windows，因此无需记住IP地址，我们可以通过localhost方式访问Kubernetes master的URL ：

Minikube：Kubernetes的仪表板

Minikube嵌入了Kubernetes仪表板。有了它，运行和访问仪表板非常简单：

# Enable the Dashboard service
sudo minikube dashboard
1. Access the Dashboard from a browser on Windows side

该命令还会创建一个代理，这意味着一旦我们通过按结束命令，CTRL+C将无法再访问仪表板。

尽管如此，如果我们查看命名空间kubernetes-dashboard，我们仍将看到在创建的服务：

# Get all the services from the dashboard namespace
kubectl get all --namespace kubernetes-dashboard

编辑服务，并将其类型更改为LoadBalancer：

# Edit the Dashoard service
kubectl edit service/kubernetes-dashboard --namespace kubernetes-dashboard
1. Go to the very end and remove the last 2 lines
status:
  loadBalancer: {}
1. Change the type from ClusterIO to LoadBalancer
  type: LoadBalancer
1. Save the file

再次检查Dashboard服务，让我们通过LoadBalancer访问Dashboard：

# Get all the services from the dashboard namespace
kubectl get all --namespace kubernetes-dashboard
1. Access the Dashboard from a browser on Windows side with the URL: localhost:

总结

标准 Kind Minikube
在WSL2上安装 很容易 有点复杂
多节点集群 支持 不支持
插件 手动安装 支持
持久化 支持（但没有针对WSL2设计） 支持
替代方案 K3d Microk8s

译文链接： https://kubernetes.io/blog/2020/05/21/wsl-docker-kubernetes-on-the-windows-desktop/