搭建Kubernetes 集群是件很痛苦的事情，各种繁多的配置，还需要准备多台服务器。为了方便大家本地开发和体验Kubernetes，社区提供了可以在本机部署的Minikube，可以直接使用 MiniKube 或者 Kind，来在本地启动简单的 Kubernetes 集群进行后面的学习即可。如果是使用 MiniKube 的话，阿里云还维护了一个国内版的 MiniKube，这可以解决很多人拉取不到镜像的问题。

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1、Minikube简介

Minikube 是一个可以在本地轻松运行 Kubernetes 的工具。Minikube 会在您的电脑中的虚拟机上运行一个单节点的 Kubernetes 集群，以便用户对 Kubernetes 进行试用或者在之上进行 Kubernetes 的日常开发。

Minikube官网：https://minikube.sigs.k8s.io/docs/

Minikube官网安装配置：https://minikube.sigs.k8s.io/docs/start/

Minikube教程：https://kubernetes.io/zh/docs/tutorials/hello-minikube/

kubectl官网：https://kubernetes.io/docs/tasks/tools/

阿里云minikube地址：https://github.com/AliyunContainerService/minikube

Minikube 支持的 Kubernetes 功能包括：

DNS
NodePorts
ConfigMaps 和 Secrets
仪表盘
容器运行时：Docker，rkt 和 CRI-O
启用 CNI (Container Network Interface，容器网络接口)
Ingress

2、Minikube 和 Kubernetes 的区别

1）Kubernetes 集群的架构

通常情况下，一套完整的Kubernetes集群至少需要包括master节点和node节点，下图是常规k8s的集群架构，master节点一般是独立的，用于协调调试其它节点之用，而容器实际运行都是在node节点上，kubectl位于 master节点。

2）Minikube 的架构

下图是 Minikube 的架构，可以看出，master 节点与其它节点合为一体，而整体则通过宿主机上的 kubectl 进行管理，这样可以更加节省资源。

3）Minikube 的基本运作原理

简单来说就是，用户使用Minikube CLI管理虚拟机上的Kubernetes环境，比如：启动，停止，删除，获取状态等。一旦Minikube虚拟机启动，用户就可以使用熟悉的Kubectl CLI在Kubernetes集群上执行操作。

Minikube运作的基本原理如下所示：

A: Minikube 在PC本地生成 kubeconfig 配置文件
B: Minikube 在虚拟环境中创建 Minikube 虚拟机
C: Minikube 在虚拟机中构建 Kubernetes
D: Kubectl 通过 kubeconfig 对虚机中的 Kubernetes 进行管理

3、安装前的环境检查

3.1 配置需求

2核 CPU 及以上

2G 空闲的内存

20G 空闲磁盘空间

可以连接Internet（用于下载组件）

容器或虚拟机底座，诸如 Docker、Hyperkit、 Hyper-V、KVM、 Parallels、 Podman、 VirtualBox,、 VMWare

3.2 开启虚拟化

Minikube安装之前需要检查系统是否开启虚拟化

# 检查系统是否开启虚拟化，如果输出no，说明没用开启
# 必须在计算的BIOS中启用VT-X或AMD-V虚拟化
egrep -q 'vmx|svm' /proc/cpuinfo && echo yes || echo no

3.3 安装Hypervisor依赖

Minikube运行需要Hypervisor依赖（在不同操作系统上支持不同的驱动）

1.macOS需安装的驱动

Docker 缺省驱动

xhyve driver, VirtualBox 或 VMware Fusion

2.Linux需安装的驱动

Docker 缺省驱动

VirtualBox 或 KVM2

3.Windows需安装的驱动

VirtualBox 或 Hyper-V

# 安装virtualbox驱动代码
sudo apt-get # 更新
sudo apt-get install virtualbox

注：

由于minikube复用了docker-machine，在其软件包中已经支持了相应的VirtualBox, VMware Fusion驱动
VT-x/AMD-v 虚拟化必须在 BIOS 中开启
在Windows环境下，如果开启了Hyper-V，不支持VirtualBox方式

4、Minikube安装

安装minikube的过程中，主要步骤包括3个，分别是：安装docker、安装kubectl、安装minikube。

docker是容器引擎，kubernetes是容器管理工具，为了安装minikube学习kubernetes，安装docker是理所应当的。

kubectl是一个kubernetes的命令管理工具，也可以称之为一个kubernetes的一个命令行客户端。它和kubernetes的关系，类似于mysql命令和mysqld数据库服务器的管理，mysql是mysqld的一个命令管理工具，mysqld是数据库引擎。

minikube是缩小版的kubernetes。

4.1 安装docker-ce。

安装docker的过程参考Docker教程-1-学习及安装Docker。

4.2 安装virtualBox（低版本minikube必须）

新版本的Minikube已经不需要再依赖于VM做为底层，也可以通过docker直接作为底层驱动，并且在起步资源方面需求量更小。

注意: 必须在 BIOS 中开启 VT-x/AMD-v 虚拟化，否则无法启用虚拟机。VirtualBox的通用性更强。

4.3 安装 kubectl

kubectl 是 Kubernetes 的命令行工具（CLI），是 Kubernetes 用户和管理员必备的管理工具。kubectl 提供了大量的子命令，方便管理 Kubernetes 集群中的各种功能。

kubectl官网

4.3.1 使用二进制安装包安装

1.下载Kubectl二进制包

# 最新版
curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl"

# 要下载特定版本，请将$(curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt)命令的部分替换为特定版本。
# 如指定版本v1.18.0
curl -LO https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/v1.18.0/bin/linux/amd64/kubectl

2.验证二进制文件（可选）

下载 kubectl 校验和文件：

curl -LO "https://dl.k8s.io/$(curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl.sha256"

根据校验和文件验证 kubectl 二进制文件：

echo "$(cat kubectl.sha256)  kubectl" | sha256sum --check

如果有效，则输出为：

kubectl: OK
如果检查失败，sha256则以非零状态退出并打印类似于以下内容的输出：

kubectl: FAILED
sha256sum: WARNING: 1 computed checksum did NOT match

注意：下载相同版本的二进制文件和校验和。

3.添加可执行权限

chmod +x ./kubectl

4.将二进制文件移到您的PATH中

因为我是root登录的所以是/usr/bin，其他用户登录是/usr/local/bin

sudo mv ./kubectl /usr/bin/kubectl

5.测试安装版本

kubectl version --client

# 查看版本的详细信息：
kubectl version --client --output=yaml

命令执行结果

root@xnzysq20210118001:/opt# kubectl version --client
Client Version: version.Info{Major:"1", Minor:"23", GitVersion:"v1.23.5", GitCommit:"c285e781331a3785a7f436042c65c5641ce8a9e9", GitTreeState:"clean", BuildDate:"2022-03-16T15:58:47Z", GoVersion:"go1.17.8", Compiler:"gc", Platform:"linux/amd64"}

注：如果您在目标系统上没有 root 访问权限，您仍然可以将 kubectl 安装到该~/.local/bin目录：

chmod +x kubectl
mkdir -p ~/.local/bin
mv ./kubectl ~/.local/bin/kubectl
# and then append (or prepend) ~/.local/bin to $PATH

4.3.2 使用Homebrew安装

Homebrew 安装方法:

1.安装:

/bin/zsh -c "$(curl -fsSL https://gitee.com/cunkai/HomebrewCN/raw/master/Homebrew.sh)"

2.升级:

git -C /usr/local/Homebrew/Library/Taps/homebrew/homebrew-core fetch --unshallow

git -C /usr/local/Homebrew/Library/Taps/homebrew/homebrew-cask fetch --unshallow

brew update

3.执行以下命令，自动安装 kubectl 最新稳定版：

brew install kubectl

4.4 安装Minikube

1.下载最新版Minikube

使用二进制安装，下载在x86-64 Linux上安装最新的 minikube稳定版本：

curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64

2.安装Minikube

sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube

3.启动Minikube集群

从具有管理员访问权限的终端执行启动命令：

若启动失败，则检查是否安装了virtualbox驱动，请按照安装前的环境检查进行核查。
PS: 首次启动会自动下载依赖, 需要等待，网速差的话可能有点慢
由于国外镜像不能使用，这里使用国内的，配置参数：–image-mirror-country=cn

# 设置none为默认驱动程序（裸机启动）
minikube config set vm-driver none

minikube start

# 如下命令将自动使用阿里云服务来支持minikube的环境配置

minikube start --image-mirror-country='cn'

minikube 提供了非常多的配置参数，常用配置参数如下：

–driver=*** 从1.5.0版本开始，Minikube缺省使用系统优选的驱动来创建Kubernetes本地环境，比如您已经安装过Docker环境，minikube 将使用 docker 驱动

–cpus=2: 为minikube虚拟机分配CPU核数

–memory=2048mb: 为minikube虚拟机分配内存数

–registry-mirror= 为了提升拉取Docker Hub镜像的稳定性，可以为 Docker daemon 配置镜像加速，参考阿里云镜像服务

–kubernetes-version=: minikube 虚拟机将使用的 kubernetes 版本比如，创建 minikube 环境并且调整默认资源配置

minikube start --image-mirror-country=‘cn’ --cpus=4 --memory=4096mb

更多配置参数请参考 minikube help start

其他方式和配置

# 使用 docker 驱动启动集群：
minikube start --driver=docker

# 要使 docker 成为默认驱动程序：
minikube config set driver docker

minikube有2种启动驱动：虚拟机程序启动和裸机启动（也被称为none驱动程序启动）

1虚拟机程序启动。

minikube依赖虚拟机运行。如果是在物理机上安装的minikube，则官方推荐使用libvirt v1.3.1+、qemu-kvm v2.0+或VirtualBox 5.2+等虚拟机来启动minikube。

2裸机启动（也被称为none驱动程序启动）。

如果安装minikube的时候是在Vmware等虚拟机中安装的，那么Vmware虚拟机管理程序不允许嵌套虚拟化，则可以使用裸机启动方式，跳过创建其他VM的操作。裸机启动只能单节点部署k8s。

启动的时候一定要指定–vm-driver=none，表示不采用任何虚拟机驱动而采用裸机启动，也可以说是采用none驱动程序启动。

裸机启动方式要求minikube以root身份运行，需要带上–registry-mirror参数，指明从docker中国区的镜像下载数据。minikube start --vm-driver=none --registry-mirror=https://registry.docker-cn.com

可以设置none为默认驱动程序（裸机启动），那么以后只需要执行minikube start即可正常启动minikube,设置命令：
minikube config set vm-driver none
然后执行：
minikube start --registry-mirror=https://registry.docker-cn.com

minikube start 命令执行后会依次自动执行以下操作：

1）验证minikube运行环境

2）在docker上预加载Kubernates，验证docker

3）下载kubelet、kubeadm(当前实验版本为v1.16)

4）拉取Kubernates镜像

5）启动Kubernates

4.启动后查看运行状态

# 启动后查看运行状态
minikube status

5.help命令

minikube help

6.打开Kubernetes控制台

访问 Kubernetes 仪表盘, 命令执行后会自动打开网页

minikube dashboard

1）用服务器内网 IP 访问 dashboard

正常启动过的情况下，dashboard 默认会以本地回环地址拉起proxy，我们执行以下命令:

minikube dashboard --url

由于centos等linux系统按照最小化安装是没有浏览器的，也没有图形化功能，所以这边使用了–url 参数，这将不掉用浏览器，而直接返回可用户访问的 endpoint，正常启动成功，结果如下:

但是，由于我们是部署在服务器上，从外部访问又无法访问服务器的回环地址，因此我们需要做代理，来实现外部访问，下面介绍具体方法:

2）在终端开启本地IP代理窗口

kubectl proxy --port=45396 --address='0.0.0.0' --disable-filter=true --accept-hosts='^.*'

这里使用0.0.0.0，旨在可以使公网网卡也监听端口，方便我们外部访问，如果VPC环境的话，需要本地IP段和服务器IP段打通，否则就需要做端口映射，将端口暴露出来，这里的端口可以随便指定未占用的端口，也可以不使用 --port 参数，这样会随机分配一个端口。

proxy控制台启动成功，返回如下，开启本地 45396 端口监听：

3）获取k8s api endpoint

再次运行 minikube dashboard --url ，将获取到的 endpoint 的 IP:Port 替换成外部IP:45396 ，再在本地浏览器中访问以下地址：

http://192.168.3.224:45396/api/v1/namespaces/kubernetes-dashboard/services/http:kubernetes-dashboard:/proxy/

一切正常的话，就可以访问 minikube dashboard 了：

5、基本操作

下面的操作可以分为两类：

1、用minikube对k8s集群的管理性操作
2、kubectl客户端的各种操作，它是对单个集群的访问性操作
1.用minikube对k8s集群的管理性操作

# 用类似如下命令设置minikube的各种参数
minikube config set memory 4096 # minikube默认情况下仅分配2GB的RAM，需扩内存可使用此命令

# 访问minikube的dashboard 
minikube dashboard # 访问minikube集群中运行的Kubernetes仪表

# 使用minikube可在浏览器中轻松打开此开放节点
minikube service hello-minikube

# minikube默认启动一个单节点k8s集群，下面命令可以启动另外一个k8s集群，当然，也是单节点的。
minikube start -p cluster2 # 启动第二个本地集群（注意：裸机启动（本次实验环境）不适用）

# 停止本地集群
minikube stop 

# 删除本地集群
minikube delete

2.kubectl客户端的各种操作，它是对单个集群的访问性操作

kubectl run hello-minikube --image=k8s.gcr.io/echoserver:1.4 --port=8080 # 启动服务器
kubectl get po -A # 查看pod状态
kubectl expose deployment hello-minikube --type=NodePort # 将服务公开为NodePort

# 查看集群信息
kubectl cluster-info

# 查看节点信息
kubectl get node

# 查看内部服务组件
kubectl get pod -A

#应用一个object配置, 至于部署什么，就看yaml配置文件定义了什么, 这里部署一个pod
kubectl apply -f ./pod.yaml
 
#kubectl get子命令用户展示k8s资源，k8s资源就是我们通过object部署的东西。
#展示所有pod
kubectl get pods
 
#展示kube-system名字空间下的所有pod， 默认kubectl命令只是操作default默认名字空间，可以通过-n参数指定名字空间
kubectl get pods -n kube-system
 
#展示所有deployment
kubectl get deploy
 
#展示所有service（服务）
kubectl get svc
 
#展示所有ingress
kubectl get ingress
 
#以yaml格式，展示具体的ingress资源的配置， 展示任意资源具体的yaml配置命令格式：kubectl get 资源类型 资源名字 -o yaml
kubectl get ingress 资源名字 -o yaml
 
#删除指定的资源，具体删除内容由配置文件object定义
kubectl delete -f ./pod.yaml
 
#在容器中执行命令格式
kubectl exec 容器id  命令
 
#在admin-app-5f84f57f7-vthlf容器中，执行ls /alidata/www 命令
kubectl exec admin-app-5f84f57f7-vthlf ls /alidata/www
 
#在admin-app-5f84f57f7-vthlf容器中，打开shell交互窗口, 需要加上-it参数
kubectl exec -it admin-app-5f84f57f7-vthlf bash

6、安装过程错误处理

1.Minikube安装启动集群报错

X Exiting due to GUEST_MISSING_CONNTRACK: Sorry, Kubernetes 1.23.3 requires conntrack to be installed in root’s path

解决方案：sudo apt-get install conntrack -y

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k8s入门教程-2：通过 Minikube 在本地运行Kubernetes集群（单机版集群）