实用教程丨使用K3s和MySQL运行Rancher 2.4

简介

本文将介绍在高可用K3s Kubernetes集群上安装Rancher 2.4的过程并针对MySQL利用Microsoft Azure数据库的优势，该数据库消除了对etcd的依赖，并为我们提供了Azure在这一服务中的所有其他功能。

在本文中，你将了解到只使用Azure Cloud Shell如何部署基础架构以支持此方式。使用Cloud Shell的好处是零基础架构即可上手——仅需访问Azure门户即可。并且许多所需的CLI功能已经预先安装好，从而大大减少了完成安装所需的工作量。

你部署完成基础架构后，你将了解如何使用K3s在一个Kubernetes集群上部署Rancher 2.4。在Rancher 2.4中，我们已经添加了新的部署支持模式：在两个节点上的Rancher 2.4运行带有外部数据库的K3s。使用这一模式的好处之一是我们可以将节点视为短暂的。由于K3s支持外部MySQL数据库，因此我们可以做到这一点。

K3s是一个轻量的Kubernetes发行版，它比Rancher Kubernetes Engine（RKE）更先进，并且具有以下增强功能：

嵌入式SQLite数据库替换了etcd，成为默认的数据存储，它还支持外部数据存储，例如PostgreSQL、MySQL和etcd。（本文中我们将使用MySQL）
我们添加了简单但功能强大的“开箱即用”的功能，例如本地存储程序、服务负载均衡器、Helm controller以及Traefik controller。
所有Kubernetes控制平面组件的操作都封装在单个二进制文件和进程中。这使K3s可以自动化和管理复杂的集群操作，例如分发证书。
我们移除了in-tree云提供程序和存储插件
我们已将外部依赖性降到最低（仅需要现代内核和cgroup挂载）。K3s软件包需要依赖项，包括：Containerd、Flannel、CoreDNS和主机实用程序（iptables、socat等）

如果你是第一次尝试使用Rancher，可以考虑这种部署模式。这很有可能在之后成为部署Rancher的首选方法，提前了解总是好的——尤其是在Azure运行数据中心时。

前期准备

为了完成以下内容，你需要提前准备：

Microsoft账号：Microsoft的登录凭证。可以是你的Azure Active Directory凭据，也可以是普通的Outlook账户。
访问一个Azure订阅：可以是免费试用/随用随付/也可以是企业订阅（https://azure.microsoft.com/en-us/free/ ）
访问Azure门户（https://portal.azure.com/#home ）

架构

以下图片展示了将要在Azure中创建的资源：

这两个节点将放在单个子网（subnet）中的自己的vNet上。这些将在Azure负载平衡器的前面。MySQL数据库将从外部的vNet提供，vNet由Microsoft托管。然后通过连接到子网的单个网络安全组（NSG）保护节点。

Azure Cloud Shell

我们将只使用Azure Cloud Shell来配置在Azure中的K3s上运行Rancher所需的所有元素。在门户中，单击右上角的“Azure Cloud Shell”按钮。该图标中有大于符号和下划线。

Azure网络

资源组

在Azure中，所有资源需要归属于某个资源组，所以我们得先创建资源组。我们将设置默认区域和资源组，以确保我们所有的资源都会被创建到正确的位置。

请注意：我使用eastus2作为我的区域，但你可以根据自身需要进行更改。

az group create -l eastus2  -n RancherK3sResourceGroup

az configure --defaults location=eastus2 group=RancherK3sResourceGroup

Vnet、公共IP和网络安全组（NSG）

这些命令完成后，将在资源组内部创建网络组件。其中包括带有默认子网的vNet，我们稍后将创建的两个虚拟机（VM）的两个公共IP，以及一个网络安全组（NSG）。

az network vnet create --resource-group RancherK3sResourceGroup --name RancherK3sVnet --subnet-name RancherK3sSubnet

az network public-ip create --resource-group RancherK3sResourceGroup --name RancherK3sPublicIP1 --sku standard

az network public-ip create --resource-group RancherK3sResourceGroup --name RancherK3sPublicIP2 --sku standard

az network nsg create --resource-group RancherK3sResourceGroup --name RancherK3sNSG1

az network nsg rule create -g RancherK3sResourceGroup --nsg-name RancherK3sNSG1 -n NsgRuleSSH --priority 100 \

--source-address-prefixes '*' --source-port-ranges '*' \

--destination-address-prefixes '*' --destination-port-ranges 22 --access Allow \

--protocol Tcp --description "Allow SSH Access to all VMS."

Azure负载均衡器

我们在两个VM上安装K3s之后，我们需要一个负载均衡器来提供弹性并防止VM故障。

首先，为负载均衡器创建一个公共IP

az network public-ip create --resource-group RancherK3sResourceGroup --name RancherLBPublicIP --sku standard

接下来，使用健康的探针（probe）创建负载均衡器

az network lb create \

--resource-group RancherK3sResourceGroup \

--name K3sLoadBalancer \

--sku standard \

--public-ip-address RancherLBPublicIP \

--frontend-ip-name myFrontEnd \

--backend-pool-name myBackEndPool

az network lb probe create \

--resource-group RancherK3sResourceGroup \

--lb-name K3sLoadBalancer \

--name myHealthProbe \

--protocol tcp \

--port 80

负载均衡器创建完成后，更新NSG。添加80和443端口，用于访问Rancher Server，再添加一个6443端口，用于访问K3s的Kubernetes API。

az network nsg rule create \

--resource-group RancherK3sResourceGroup \

--nsg-name RancherK3sNSG1 \

--name myNetworkSecurityGroupRuleHTTP \

--protocol tcp \

--direction inbound \

--source-address-prefix '*' \

--source-port-range '*' \

--destination-address-prefix '*' \

--destination-port-range 80 443 6443 \

--access allow \

--priority 200

现在以三个规则的形式添加负载均衡器配置。你需要一个用于端口80的规则和一个用于端口443的规则，以分散两个VM上Rancher Server的负载。第三条规则用于端口6443，该端口可访问在每个VM上运行的Kubernetes API。

az network lb rule create \

--resource-group RancherK3sResourceGroup \

--lb-name K3sLoadBalancer \

--name myHTTPRule \

--protocol tcp \

--frontend-port 80 \

--backend-port 80 \

--frontend-ip-name myFrontEnd \

--backend-pool-name myBackEndPool \

--probe-name myHealthProbe

az network lb rule create \

--resource-group RancherK3sResourceGroup \

--lb-name K3sLoadBalancer \

--name myHTTPSRule \

--protocol tcp \

--frontend-port 443 \

--backend-port 443 \

--frontend-ip-name myFrontEnd \

--backend-pool-name myBackEndPool \

--probe-name myHealthProbe

az network lb rule create \

--resource-group RancherK3sResourceGroup \

--lb-name K3sLoadBalancer \

--name myHTTPS6443Rule \

--protocol tcp \

--frontend-port 6443 \

--backend-port 6443 \

--frontend-ip-name myFrontEnd \

--backend-pool-name myBackEndPool \

--probe-name myHealthProbe

Azure数据库即服务（DaaS）

使用K3s作为Kubernetes发行版的好处之一是它支持etcd的替代版本，在本例中，我们将使用Azure数据库中的MySQL作为数据库。

要创建MySQL数据库，请运行以下CLI命令。

首先让我们为数据库服务器的名称创建一个变量，这样可以让运行后续命令更加容易。注意数据库服务器的名称在整个Azure必须是唯一的，否则你将会在创建时出错。

K3smysqlserver=<unique-myslq-server-name>

创建你的MySQL 服务器。如果名称不是唯一的，将显示错误。如果是，那么使用新名称更新变量，然后再次运行此命令。

az mysql server create --resource-group RancherK3sResourceGroup --name $K3smysqlserver --admin-user myadmin --admin-password Password1 --sku-name GP_Gen5_2 --version 5.7

创建防火墙规则以允许所有的Azure IP可以访问你的数据库服务器。

az mysql server firewall-rule create --resource-group RancherK3sResourceGroup --server $K3smysqlserver --name "AllowAllWindowsAzureIps" --start-ip-address 0.0.0.0 --end-ip-address 0.0.0.0

为现有的子网添加service endpoint。

az network vnet subnet update --vnet-name RancherK3sVnet --name RancherK3sSubnet --service-endpoints "Microsoft.Sql"

将vnet规则添加到数据库访问。

az mysql server vnet-rule create --server $K3smysqlserver --name MyK3sVNetRule \

-g RancherK3sResourceGroup --subnet RancherK3sSubnet --vnet-name RancherK3sVnet

为数据库通信禁用TLS

az mysql server update --resource-group RancherK3sResourceGroup --name $K3smysqlserver --ssl-enforcement Disabled

在Azure Cloud Shell中已经安装好MySQL CLI工具了。下一步是连接到MySQL服务器并创建一个数据库。

连接到新的MySQL服务器。

mysql --host $K3smysqlserver.mysql.database.azure.com --user myadmin@$K3smysqlserver -p

检查状态，确保MySQL正在运行。

status

创建一个空的数据库。

CREATE DATABASE kubernetes;

SHOW DATABASES;

exit

Azure虚拟机

接下来，我们将创建2个虚拟机并在它们上面安装K3s。

网络接口

创建所有网络元素后，我们可以为VM创建网络接口卡（NIC）。

az network nic create --resource-group RancherK3sResourceGroup --name nic1 --vnet-name RancherK3sVnet --subnet RancherK3sSubnet --network-security-group RancherK3sNSG1 --public-ip-address RancherK3sPublicIP1 --lb-name K3sLoadBalancer --lb-address-pools myBackEndPool

az network nic create --resource-group RancherK3sResourceGroup --name nic2 --vnet-name RancherK3sVnet --subnet RancherK3sSubnet --network-security-group RancherK3sNSG1 --public-ip-address RancherK3sPublicIP2 --lb-name K3sLoadBalancer --lb-address-pools myBackEndPool

创建虚拟机

要创建2个虚拟机，首先需要使用我们的cloud-init配置创建一个文本文件。这将部署Docker、添加ubuntu用户到docker组并安装K3s。

cat << EOF > cloud-init.txt

#cloud-config

package_upgrade: true

packages:

  - curl

output: {all: '| tee -a /var/log/cloud-init-output.log'}

runcmd:

  - curl https://releases.rancher.com/install-docker/18.09.sh | sh

  - sudo usermod -aG docker ubuntu

  - curl -sfL https://get.k3s.io | sh -s - server --datastore-endpoint="mysql://myadmin@$K3smysqlserver:Password1@tcp($K3smysqlserver.mysql.database.azure.com:3306)/kubernetes"

EOF

部署虚拟机。

az vm create \

--resource-group RancherK3sResourceGroup \

--name K3sNode1 \

--image UbuntuLTS \

--nics nic1 \

--admin-username ubuntu \

--generate-ssh-keys \

--custom-data cloud-init.txt

az vm create \

--resource-group RancherK3sResourceGroup \

--name K3sNode2 \

--image UbuntuLTS \

--nics nic2 \

--admin-username ubuntu \

--generate-ssh-keys \

--custom-data cloud-init.txt

检查Kubernetes是否正在运行

作为VM配置的一部分，K3s应该已经安装完毕。让我们连接到第一个VM并确认K3s是否正在运行。

ssh ubuntu@<publicIPofNode1>

两个VM应该都在节点列表上。如果第一次没有成功，那么需要给它几分钟的时间来运行cloud-init脚本。它可能需要花费一些时间来部署Docker和K3s。

sudo k3s kubectl get nodes

输出为：

ubuntu@ip-172-31-60-194:~$ sudo k3s kubectl get nodes

NAME               STATUS   ROLES    AGE    VERSION

ip-172-31-60-194   Ready    master   44m    v1.17.2+k3s1

ip-172-31-63-88    Ready    master   6m8s   v1.17.2+k3s1

测试集群Pod的健康状态：

sudo k3s kubectl get pods --all-namespaces

保存并开始使用kubeconfig文件

在连接到我们其中之一的节点的同时，我们需要获取集群的kubeconfig内容。使用以下命令将内容输出到屏幕，然后将其复制到剪贴板。

sudo cat /etc/rancher/k3s/k3s.yaml

将其粘贴到文本编辑器中，以便我们可以进行更改，然后再将其添加到我们正在处理的Azure Cloud Shell会话中。

更新server：使用负载均衡器的外部URL。你可以使用xip.io服务为你提供可解析的完全限定域名。请参见下面的屏幕截图。

例如：

https://rancher..xip.io:6443>

注意：需要将截屏中的示例替换为你的负载均衡器的公共IP。

现在，在/.kube文件夹中创建一个名为config的文件，并将更新的内容粘贴到该文件中。

首先，从node1开始解除连接。

exit

现在创建新的目录并编辑文件，粘贴到已经更新的内容中。

mkdir ~/.kube

vi ~/.kube/config

检查kubectl是否正在工作并能否与集群交互。现在Kubectl和Helm已经在Azure Cloud Shell中安装完毕。

kubectl get pods --all-namespaces

安装Rancher

添加Rancher Helm Repo

helm repo add rancher-latest https://releases.rancher.com/server-charts/latest

创建cattle-system命名空间

kubectl create namespace cattle-system

分别安装CustomResourceDefinition资源

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/jetstack/cert-manager/release-0.12/deploy/manifests/00-crds.yaml

为cert-manager创建命名空间

kubectl create namespace cert-manager

添加Jetstack Helm代码库

helm repo add jetstack https://charts.jetstack.io

更新你的本地Helm chart代码库缓存

helm repo update

安装cert-manager Helm chart

helm install \

cert-manager jetstack/cert-manager \

--namespace cert-manager \

--version v0.12.0

检查Cert-Manager是否正在运行，确保所有的pod都正在运行。

kubectl get pods --namespace cert-manager

使用自签名证书安装Rancher。确保你使用Rancher Server的URL设置了主机名。在本文中，我们利用xip.io服务。在Rancher URL中使用Azure 负载均衡器的公共IP地址。

helm install rancher rancher-latest/rancher \

--namespace cattle-system \

--set hostname=rancher.<LoadBalancerPublicIP>.xip.io

等待Rancher部署……

kubectl -n cattle-system rollout status deploy/rancher

三个副本全部roll out之后，请点击Rancher server deployment的URL，如下所示：

清理

在Azure中创建资源会产生费用，因此请确保在完成操作后删除资源组。

az group delete --name RancherK3sResourceGroup

结论

在本文中，我们提供了一种快速简便的方法使用Rancher对Azure中的容器化工作负载进行多集群管理。通过使用K3s，我们不仅能够非常快速地启动并运行，而且移除了etcd同时避免了在生产环境中运行它会产生的一些麻烦。通过使用Azure Cloud Shell，身份验证变得十分容易，并且可以“开箱即用”地使用我们所需的所有工具。