在macOS Apple Silicon 上安裝 K8s 與 Dashboard 的全面指南
引言
隨著容器化技術的普及，Kubernetes (K8s) 已成為當今最受歡迎的容器編排平台之一。對於使用 macOS Apple Silicon (M1/M2/M3 芯片) 的開發者來說，在本地搭建一個輕量級的 Kubernetes 測試環境變得越來越重要。本文將為您提供一個全面且詳細的指南，介紹如何在 macOS Apple Silicon 上安裝測試用 Kubernetes 平台，並設置 Kubernetes Dashboard 來進行可視化管理。
1. 前置準備
在開始安裝過程之前，我們需要確保系統環境已經準備就緒。
1.1 更新 macOS
確保您的 macOS 系統是最新版本，這有助於避免潛在的兼容性問題：
- 點擊左上角蘋果圖標
- 選擇"關於這台 Mac"
- 點擊"軟件更新"
- 如有更新，請安裝並重啟電腦
1.2 安裝 Homebrew
Homebrew 是 macOS 上最流行的包管理器，我們將使用它來安裝必要的工具：
/bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"
安裝完成後，請按照終端機中的指示將 Homebrew 添加到您的 PATH 中。
1.3 安裝 Docker Desktop
雖然 K3d 不直接依賴 Docker Desktop，但在 macOS 上使用 Docker Desktop 可以提供更好的容器管理體驗：
- 訪問 Docker Desktop 官網
- 下載並安裝適用於 Apple Silicon 的版本
- 安裝完成後，啟動 Docker Desktop 並等待其完全啟動
2. 安裝 K3d
K3d 是一個輕量級的工具，允許您在 Docker 中運行 K3s (一個精簡版的 Kubernetes)。它特別適合在資源受限的環境中進行開發和測試。
2.1 使用 Homebrew 安裝 K3d
打開終端機，執行以下命令：
brew install k3d
2.2 驗證安裝
安裝完成後，驗證 K3d 是否正確安裝：
k3d version
您應該能看到 K3d 的版本信息。
3. 創建 Kubernetes 集群
現在我們已經安裝了 K3d，讓我們來創建一個 Kubernetes 集群。
3.1 創建基本集群
執行以下命令來創建一個包含 1 個主節點和 2 個工作節點的集群：
k3d cluster create mycluster --servers 1 --agents 2
這個命令做了以下幾件事：
- 創建了一個名為 “mycluster” 的集群
- 設置了 1 個 server (主節點)
- 添加了 2 個 agents (工作節點)
3.2 驗證集群狀態
創建完成後，使用 kubectl 來驗證集群狀態：
kubectl get nodes
您應該能看到 3 個節點 (1 個 master 和 2 個 worker)，它們的狀態應該都是 “Ready”。
3.3 配置 kubectl
K3d 會自動配置 kubectl 來連接新創建的集群。但如果您之前有使用其他 Kubernetes 集群，可能需要切換上下文：
kubectl config use-context k3d-mycluster
4. 安裝 Kubernetes Dashboard
Kubernetes Dashboard 提供了一個基於 Web 的用戶界面，使得管理和監控 Kubernetes 集群變得更加直觀。
4.1 部署 Dashboard
使用以下命令部署 Kubernetes Dashboard：
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.7.0/aio/deploy/recommended.yaml
4.2 創建管理員用戶
為了安全起見，我們需要創建一個具有管理權限的服務賬戶來訪問 Dashboard。
- 創建一個名為
dashboard-admin-sa.yaml的文件，內容如下：
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
name: admin-user
namespace: kubernetes-dashboard
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
name: admin-user
roleRef:
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
kind: ClusterRole
name: cluster-admin
subjects:
- kind: ServiceAccount
name: admin-user
namespace: kubernetes-dashboard
- 應用這個配置：
kubectl apply -f dashboard-admin-sa.yaml
4.3 獲取訪問令牌
為了登錄 Dashboard，我們需要獲取剛才創建的管理員用戶的訪問令牌：
kubectl -n kubernetes-dashboard create token admin-user
# token長得像下列這樣
eyJhbGciOiJSUzI1NiIsImtpZCI6Im1tTmltVU4yRXFKc1VGMGZPVHdLeTcwazIwMGxuZXMzVWNOamtWbEJjU2cifQ.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.Tf3RwicVPnMLF_BA8Dw8Aci2-OPbyhZbv2691xHQvRsfZg3ROEA7e1c3jxYoWePDNbxJDetzqNHyrxHkHZZssPX6Kn4YuMAcQYsgMiQGcAJRZUSCb7zIpOP_sXmj-Gsbi4t-H8KQlEjYhh6yBT3G1HsvX5LnRdRGyuUDSiHD-CvATkunRuH8bCTAc3JPDCJiqPpYav4lAiOzsaZdFb7r3mSKUqQpJ9nDO37pG17UF9bwlWCuQOpmETpWJuViZQAL4R0xB196m3Q7Yeh3RfH46wZx-U2BvRI8AVsoCWrBvOyzk3_C87jgFbONxSuttP67W-imiib2sCJyB4mQMT3sMQ
請保存這個令牌，我們稍後會用到。
4.4 訪問 Dashboard
- 啟動 kubectl proxy：
kubectl proxy
- 在瀏覽器中打開以下 URL：
http://localhost:8001/api/v1/namespaces/kubernetes-dashboard/services/https:kubernetes-dashboard:/proxy/
- 在登錄頁面選擇 “Token” 方式，然後輸入之前獲取的令牌。
現在您應該能夠成功訪問 Kubernetes Dashboard 了！
5. 進行驗證與測試
成功登錄 Dashboard 後，您可以進行一些基本操作來驗證集群的功能：
5.1 查看節點信息
在 Dashboard 的左側菜單中，選擇 “Nodes” 來查看集群中的所有節點。您應該能看到之前創建的 1 個主節點和 2 個工作節點。
5.2 部署示例應用
讓我們部署一個簡單的 Nginx 應用來測試集群：
- 在 Dashboard 中，點擊右上角的 “Create” 按鈕
- 選擇 “Create from form”
- 填寫以下信息：
- App name: nginx-test
- Container image: nginx:latest
- Number of pods: 2
- 點擊 “Deploy” 按鈕
部署完成後，您應該能在 “Deployments” 和 “Pods” 頁面中看到新創建的資源。
5.3 查看日誌和監控信息
選擇一個 Pod，然後：
- 點擊 “Logs” 標籤來查看容器日誌
- 點擊 “Exec” 標籤來在容器內執行命令
- 查看 “CPU” 和 “Memory” 圖表來監控資源使用情況
6. 高級配置和技巧
6.1 持久化存儲
如果您需要為應用提供持久化存儲，可以使用 K3d 的卷映射功能：
k3d cluster create mycluster --volume /path/on/host:/path/in/node@agent[0,1] --agents 2
這會將主機上的 /path/on/host 目錄映射到兩個工作節點的 /path/in/node 目錄。
6.2 端口轉發
要從集群外部訪問服務，可以在創建集群時設置端口轉發：
k3d cluster create mycluster --agents 2 -p "8080:80@loadbalancer"
這會將主機的 8080 端口轉發到集群負載均衡器的 80 端口。
6.3 使用私有鏡像倉庫
如果您需要使用私有 Docker 鏡像倉庫，可以在創建集群時配置：
k3d cluster create mycluster --agents 2 --registry-create myregistry.localhost:0.0.0.0:5000
這會創建一個本地的私有鏡像倉庫，並將其集成到集群中，方便從私有倉庫中拉取 Docker 鏡像。
7. 故障排除
7.1 集群創建失敗
如果集群創建失敗，請檢查以下幾點：
- Docker Desktop 是否正在運行。
- 系統資源 是否足夠，包括內存、CPU 和磁碟空間。
- 防火牆設置 是否允許 Docker 和 Kubernetes 所需的網絡通信。
7.2 無法訪問 Dashboard
如果無法訪問 Kubernetes Dashboard，請確認：
- kubectl proxy 是否正在運行。
- 訪問令牌 是否正確，並且未過期。
- 瀏覽器 是否允許不安全的 HTTP 連接（可以嘗試使用無痕模式或更換瀏覽器）。
7.3 性能問題
如果在運行 Kubernetes 集群時遇到性能問題，可以嘗試：
- 增加 Docker Desktop 的資源分配，如增加內存或 CPU。
- 減少集群中的節點數量，僅保留最小的測試配置。
- 使用輕量級的網絡插件，如 flannel，而不是完整的 Kubernetes 組件。
8. 最佳實踐
8.1 定期更新
保持 K3d、Docker Desktop 和 Kubernetes Dashboard 的版本為最新，以便獲得最新的 bug 修復和功能更新。
8.2 資源管理
在部署應用時，設置資源限制，以避免單個應用程序占用過多的集群資源。這可以通過 resources.requests 和 resources.limits 在 Kubernetes 部署中進行設置。
8.3 使用命名空間
利用 Kubernetes 的命名空間功能，可以為不同的項目或環境隔離資源，這樣可以避免資源衝突和管理混亂。
8.4 定期備份
定期備份 Kubernetes 的配置和數據（如持久化存儲中的數據），以便在需要時快速恢復系統。
8.5 監控與告警
除了使用 Kubernetes Dashboard，也可以考慮部署更全面的監控解決方案，如 Prometheus 和 Grafana，來實時監控集群的健康狀況並設置告警。
9. 結論
通過本指南，您已經成功在 macOS Apple Silicon 上設置了一個功能齊全的 Kubernetes 測試環境，並學會了如何使用 Kubernetes Dashboard 來進行集群管理和監控。這個測試平台將為您的容器化開發和測試提供強大支持。
隨著您對 Kubernetes 的深入了解，您可以開始探索更多高級功能，如自動擴展、服務網格、CI/CD 整合等。持續的學習和實踐將幫助您充分發揮 Kubernetes 的強大功能，並提升開發效率和應用程序的穩定性。
10. 延伸閱讀
希望本指南能夠幫助您順利在 macOS Apple Silicon 上開始 Kubernetes 之旅。如果您遇到任何問題或有更多疑問，請隨時查閱官方文檔，或加入社區尋求支持。祝您在容器化世界中玩得愉快！🚀