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建立一個執行 Kubernetes 的樹莓派叢集，安裝（第 2 部分）
在比利時 Devoxx 和摩洛哥 Devoxx 大會上，Ray Tsang 和我（Arjen Wassink）展示了我們在 Quintor 搭建的執行 HypriotOS、Docker 和 Kubernetes 的樹莓派叢集。儘管我們的演講收到了很多讚揚，但最常見的問題是如何自己構建一個 Pi 叢集！我們將分兩部分完成這個任務。第一部分介紹了叢集的採購清單，第二部分將向您展示如何讓 Kubernetes 執行起來。
現在您已經搭建好了樹莓派叢集，是時候在上面執行一些軟體了。正如上一篇部落格中提到的，本教程基於 ARM 處理器的 Hypriot Linux 發行版。主要原因是其捆綁支援 Docker。本教程我使用了這個版本的 Hypriot，因此如果您在使用其他版本的 Hypriot 時遇到問題，請考慮使用我提供的版本。
第一步是確保每個 Pi 都執行 Hypriot，如果還沒有，請查閱他們的入門指南。另外，將叢集交換機連線到網路，以便提供網際網路訪問，並透過 DHCP 為每個 Pi 分配 IP 地址。由於我們將執行多個 Pi，為每個 Pi 分配一個唯一的主機名會很實用。為了方便起見，我將我的 Pi 重新命名為 rpi-master、rpi-node-1、rpi-node-2 等。請注意，在 Hypriot 上，主機名是透過編輯 /boot/occidentalis.txt 檔案設定的，而不是 /etc/hostname。您也可以使用 Hypriot 刷機工具設定主機名。
在樹莓派上執行軟體最重要的方面是 ARM 發行版的可用性。感謝 Brendan Burns，Google Cloud Registry 中提供了適用於 ARM 的 Kubernetes 元件。這太棒了。第二個難點是如何安裝 Kubernetes。有兩種方法：直接在系統上安裝或在 Docker 容器中安裝。儘管容器支援仍處於實驗階段，但我選擇使用它，因為它能讓 Kubernetes 的安裝變得更簡單。Kubernetes 要求在節點上執行多個程序（etcd、flannel、kubectl 等），這些程序應按特定順序啟動。為了簡化這一點，我們提供了 systemd 服務來以正確的方式啟動必要的程序。systemd 服務還確保在節點（重新）啟動時 Kubernetes 能夠啟動。為了使安裝變得非常簡單，我為主節點和工作節點建立了一個簡單的安裝指令碼。所有內容都可以在 GitHub 上找到。那麼，現在就開始吧！
安裝 Kubernetes 主節點
首先我們將在主節點上安裝 Kubernetes，稍後將工作節點新增到叢集中。這基本上歸結為獲取 git 倉庫內容並執行安裝指令碼。
$ curl -L -o k8s-on-rpi.zip https://github.com/awassink/k8s-on-rpi/archive/master.zip
$ apt-get update
$ apt-get install unzip
$ unzip k8s-on-rpi.zip
$ k8s-on-rpi-master/install-k8s-master.sh
安裝指令碼將安裝五個服務
- docker-bootstrap.service - 這是一個獨立的 Docker 守護程序，用於執行 etcd 和 flannel，因為 flannel 需要在標準 Docker 守護程序 (docker.service) 之前執行，以便進行網路配置。
- k8s-etcd.service - 這是用於儲存 flannel 和 kubelet 資料的 etcd 服務。
- k8s-flannel.service - 這是 flannel 程序，在叢集中的所有節點上提供一個疊加網路。
- docker.service - 這是標準的 Docker 守護程序，但以 flannel 作為網路橋接。它將執行所有 Docker 容器。
- k8s-master.service - 這是 Kubernetes 主服務，提供叢集功能。
此安裝過程的基本細節也在 Kubernetes 的入門指南中有所記載。請查閱以更深入地瞭解如何設定多節點 Kubernetes 叢集。
讓我們檢查一切是否正常執行。必須執行兩個 docker 守護程序。
$ ps -ef|grep docker
root 302 1 0 04:37 ? 00:00:14 /usr/bin/docker daemon -H unix:///var/run/docker-bootstrap.sock -p /var/run/docker-bootstrap.pid --storage-driver=overlay --storage-opt dm.basesize=10G --iptables=false --ip-masq=false --bridge=none --graph=/var/lib/docker-bootstrap
root 722 1 11 04:38 ? 00:16:11 /usr/bin/docker -d -bip=10.0.97.1/24 -mtu=1472 -H fd:// --storage-driver=overlay -D
etcd 和 flannel 容器必須已啟動。
$ docker -H unix:///var/run/docker-bootstrap.sock ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
4855cc1450ff andrewpsuedonym/flanneld "flanneld --etcd-endp" 2 hours ago Up 2 hours k8s-flannel
ef410b986cb3 andrewpsuedonym/etcd:2.1.1 "/bin/etcd --addr=127" 2 hours ago Up 2 hours k8s-etcd
The hyperkube kubelet, apiserver, scheduler, controller and proxy must be up.
$ docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
a17784253dd2 gcr.io/google\_containers/hyperkube-arm:v1.1.2 "/hyperkube controller" 2 hours ago Up 2 hours k8s\_controller-manager.7042038a\_k8s-master-127.0.0.1\_default\_43160049df5e3b1c5ec7bcf23d4b97d0\_2174a7c3
a0fb6a169094 gcr.io/google\_containers/hyperkube-arm:v1.1.2 "/hyperkube scheduler" 2 hours ago Up 2 hours k8s\_scheduler.d905fc61\_k8s-master-127.0.0.1\_default\_43160049df5e3b1c5ec7bcf23d4b97d0\_511945f8
d93a94a66d33 gcr.io/google\_containers/hyperkube-arm:v1.1.2 "/hyperkube apiserver" 2 hours ago Up 2 hours k8s\_apiserver.f4ad1bfa\_k8s-master-127.0.0.1\_default\_43160049df5e3b1c5ec7bcf23d4b97d0\_b5b4936d
db034473b334 gcr.io/google\_containers/hyperkube-arm:v1.1.2 "/hyperkube kubelet -" 2 hours ago Up 2 hours k8s-master
f017f405ff4b gcr.io/google\_containers/hyperkube-arm:v1.1.2 "/hyperkube proxy --m" 2 hours ago Up 2 hours k8s-master-proxy
在叢集上部署第一個 Pod 和服務
如果一切順利，我們就可以使用 kubectl 訪問 Kubernetes 叢集的主節點了。ARM 版的 Kubectl 可以從 googleapis 儲存下載。`kubectl get nodes` 顯示已註冊的叢集節點及其狀態。主節點被命名為 127.0.0.1。
$ curl -fsSL -o /usr/bin/kubectl https://dl.k8s.io/release/v1.1.2/bin/linux/arm/kubectl
$ kubectl get nodes
NAME LABELS STATUS AGE
127.0.0.1 kubernetes.io/hostname=127.0.0.1 Ready 1h
An easy way to test the cluster is by running a busybox docker image for ARM. kubectl run can be used to run the image as a container in a pod. kubectl get pods shows the pods that are registered with its status.
$ kubectl run busybox --image=hypriot/rpi-busybox-httpd
$ kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE NODE
busybox-fry54 1/1 Running 1 1h 127.0.0.1
k8s-master-127.0.0.1 3/3 Running 6 1h 127.0.0.1
現在 Pod 正在執行，但應用程式無法通用訪問。這可以透過建立服務來實現。叢集 IP 地址是服務在叢集內部可用的 IP 地址。使用主節點的 IP 地址作為外部 IP，服務就可以在叢集外部訪問（例如，在我的情況下為 http://192.168.192.161）。
$ kubectl expose rc busybox --port=90 --target-port=80 --external-ip=\<ip-address-master-node\>
$ kubectl get svc
NAME CLUSTER\_IP EXTERNAL\_IP PORT(S) SELECTOR AGE
busybox 10.0.0.87 192.168.192.161 90/TCP run=busybox 1h
kubernetes 10.0.0.1 \<none\> 443/TCP \<none\> 2h
$ curl http://10.0.0.87:90/
\<html\>
\<head\>\<title\>Pi armed with Docker by Hypriot\</title\>
\<body style="width: 100%; background-color: black;"\>
\<div id="main" style="margin: 100px auto 0 auto; width: 800px;"\>
\<img src="pi\_armed\_with\_docker.jpg" alt="pi armed with docker" style="width: 800px"\>
\</div\>
\</body\>
\</html\>
安裝 Kubernetes 工作節點
下一步是在每個工作節點上安裝 Kubernetes 並將其新增到叢集中。這基本上也歸結為獲取 git 倉庫內容並執行安裝指令碼。儘管在此安裝中，需要預先複製 k8s.conf 檔案並進行編輯，使其包含主節點的 IP 地址。
$ curl -L -o k8s-on-rpi.zip https://github.com/awassink/k8s-on-rpi/archive/master.zip
$ apt-get update
$ apt-get install unzip
$ unzip k8s-on-rpi.zip
$ mkdir /etc/kubernetes
$ cp k8s-on-rpi-master/rootfs/etc/kubernetes/k8s.conf /etc/kubernetes/k8s.conf
將 /etc/kubernetes/k8s.conf 中的 IP 地址更改為與主節點匹配
$ k8s-on-rpi-master/install-k8s-worker.sh
安裝指令碼將安裝四個服務。這些服務與主節點上的服務非常相似，但區別在於沒有執行 etcd 服務，並且 kubelet 服務被配置為工作節點。
一旦工作節點上的所有服務都已啟動並執行，我們就可以在主節點上檢查該節點是否已新增到叢集中。
$ kubectl get nodes
NAME LABELS STATUS AGE
127.0.0.1 kubernetes.io/hostname=127.0.0.1 Ready 2h
192.168.192.160 kubernetes.io/hostname=192.168.192.160 Ready 1h
$ kubectl scale --replicas=2 rc/busybox
$ kubectl get pods -o wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE NODE
busybox-fry54 1/1 Running 1 1h 127.0.0.1
busybox-j2slu 1/1 Running 0 1h 192.168.192.160
k8s-master-127.0.0.1 3/3 Running 6 2h 127.0.0.1
盡情享受您的 Kubernetes 叢集！
恭喜！您的 Kubernetes 樹莓派叢集現在已經執行起來了，您可以開始使用 Kubernetes 並進行學習。查閱 Kubernetes 使用者指南以瞭解您可以做的所有事情。別忘了偶爾拔掉一些插頭，就像 Ray 和我那樣 :-)