比Minikube更快，使用Kind快速创建K8S学习环境
简述
K8S 如火如荼的发展着，越来越多人想学习和了解 K8S，但是由于 K8S 的入门曲线较高很多人望而却步。
然而随着 K8S 生态的蓬勃发展，社区也呈现了越来越多的部署方案，光针对生产可用的环境就有好几种部署方案，对于用来测试和学习环境也同样提供了好几种简单可用的方案。
今天我们来介绍一种用于测试、学习环境快速搭建 K8S 环境的方案：Kind。
Kind 的官网是：https://kind.sigs.k8s.io/
那么 Kind 相比于 Minikube 有什么优势呢？
基于 Docker 而不是虚拟化
运行架构图如下：
Kind 不是打包一个虚拟化镜像，而是直接讲 K8S 组件运行在 Docker。带来了什么好处呢？
- 不需要运行 GuestOS 占用资源更低。
- 不基于虚拟化技术，可以在 VM 中使用。
- 文件更小，更利于移植。
支持多节点 K8S 集群和 HA
Kind 支持多角色的节点部署，你可以通过配置文件控制你需要几个 Master 节点，几个 Worker 节点，以更好的模拟生产中的实际环境。
安装 Kind
Kind 的安装非常简单，只有一个二进制文件，如果大家嫌麻烦，可以直接去 GitHub releases 上下载二进制文件即可。
下面的安装方式来自 Kind 文档 https://kind.sigs.k8s.io/docs/user/quick-start/
macOS / Linux
curl -Lo ./kind https://kind.sigs.k8s.io/dl/v0.8.1/kind-$(uname)-amd64
chmod +x ./kind
mv ./kind /some-dir-in-your-PATH/kind
macOS / Linux 使用 Homebrew
brew install kind
Windows
curl.exe -Lo kind-windows-amd64.exe https://kind.sigs.k8s.io/dl/v0.8.1/kind-windows-amd64
Move-Item .\kind-windows-amd64.exe c:\some-dir-in-your-PATH\kind.exe
Windows 使用 Chocolatey
choco install kind
创建 K8S 集群
如果你在 macOS 或 Windows 中使用 Docker 那么至少需要设置 Docker VM 的内存至 6GB，Kind 建议设置为 8GB。
不是不基于虚拟化技术吗？为什么还有 Docker VM？
因为 Docker 其实只支持 Linux，macOS 和 Windwos 是基于虚拟化技术创建了一个 Linux VM。在 Linux 系统上则不存在这些问题。
最简单的情况，我们使用一条命令就能创建出一个单节点的 K8S 环境
kind create cluster
可是呢，默认配置有几个限制大多数情况是不满足实际需要的，默认配置的主要限制如下：
- APIServer 只监听了 127.0.0.1，也就意味着在 Kind 的本机环境之外无法访问 APIServer
- 由于国内的网络情况关系，Docker Hub 镜像站经常无法访问或超时，会导致无法拉取镜像或拉取镜像非常的慢
这边提供一个配置文件来解除上诉的限制：
kind: Cluster
apiVersion: kind.x-k8s.io/v1alpha4
networking:
apiServerAddress: "<API_SERVER_ADDRESS>"
containerdConfigPatches:
- |-
[plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.mirrors."docker.io"]
endpoint = ["http://f1361db2.m.daocloud.io"]
API_SERVER_ADDRESS 配置局域网 IP 或想监听的 IP
http://f1361db2.m.daocloud.io 配置 Docker Hub 加速镜像站点
更多的配置（多节点，节点中运行的 K8S 组件版本，APIServer 监听端口，Pod、Service 子网，kubeProxy 模式，端口映射，本地卷持久化）可以查看 Kind 的文档
https://kind.sigs.k8s.io/docs/user/configuration/
创建完成效果如下：
如果长时间卡在 Ensuring node image (kindest/node:v1.18.2) 这个步骤，可以使用 docker pull kindest/node:v1.18.2 来得到镜像拉取进度条。
复制集群配置文件
Kind 创建集群完成后会将集群的访问配置写入到 ~/.kube/config 中，可以复制或加入到有 kubectl 工具的环境中。
切换 kubectl 集群上下文
kubectl cluster-info --context kind-kind
如何访问 K8S 中的 IP
我们在 K8S 中部署应用程序，一般有 4 种方式访问他们。
- 直接访问 PodIP
- 通过 Service 的 ClusterIP 访问
- 通过 Service 的 NodePort 访问
- 通过 Ingress Service NodePort 访问
其中方式 1、2 需要访问客户端在 K8S 网络环境内。方式 3、4 其实是一种，通过机器的端口映射来触达应用。
个人觉得直接访问 IP+端口更为方便，这边不对 Ingress 做过多的介绍，大家可以看 Kind 关于 Ingress 的文档。
https://kind.sigs.k8s.io/docs/user/ingress/
这边介绍通过 kubectl port-forward 端口转发的方式访问 K8S 中的应用。
部署一个 Nginx Deployment 和 Service
yaml 如下：
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
labels:
app: nginx
name: nginx
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: nginx
spec:
ports:
- name: 80-tcp
port: 80
protocol: TCP
targetPort: 80
selector:
app: nginx
type: ClusterIP
kubectl create nginx.yaml
kubectl port-forward service/nginx 8080:80
效果如下
可以看到我们将本地的 8080 转发到了 nginx service 的 80 端口，这时访问本地的 8080 端口就可以访问到 service nginx 的 80 端口。
常见问题
Kind 能在一台机器上创建多个 K8S 集群吗？
可以的，kind create cluster 提供了 --name 参数，可以为 K8S 集群设置名称。
但是要注意 API Server 的监听地址/端口不能重复或被占用。
怎么设置指定的 K8S 版本？
kind create cluster 提供了 --image 参数，可以设置 kindest/node 镜像的版本，一般与 K8S 发布的版本一一对应，具体提供了哪些版本可以去 DockerHub 上查看。
https://hub.docker.com/r/kindest/node/tags
这个功能很酷，在做兼容性测试的时候可以创建一个目标版本的集群进行测试，真是不要太方便。
我的应用镜像没有发布到镜像库如何在 K8S 中使用？
可以通过如下几种方式：
- kind load
- 本地镜像库
- 私有镜像库
一般来说可以通过 kind load 将客户机上的镜像加载到 K8S 环境中去。例如将本机的 nginx 镜像加载到 Kind 的 K8S 环境中。
kind load docker-image nginx nginx
甚至可以为镜像起别名
kind load docker-image nginx nginx:test
具体使用方式可以访问 cli 的帮助
kind load -h
kind load docker-image -h
kind load image-archive -h
Kind 的本地镜像库使用方式见文档：https://kind.sigs.k8s.io/docs/user/local-registry/
私有镜像库使用方式见文档：https://kind.sigs.k8s.io/docs/user/private-registries/
还有其它问题？
还有遇到其它问题，欢迎给我留言。
