用 LinuxKit 构建 Kubernetes 系统镜像并在 Mac 上部署最小集群-开发者社区

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【免费下载链接】kubernetes-handbook

Kubernetes Handbook （Kubernetes指南） https://kubernetes.feisky.xyz

项目地址：https://gitcode.com/gh_mirrors/kub/kubernetes-handbook

LinuxKit 是 Docker 生态中以容器方式构建"最小、不可变 Linux 系统"的框架，本指南基于 kubernetes-handbook 部署章节，演示如何在 Mac OS X 上借助 LinuxKit 工具链打包一个内置 Kubernetes 的虚拟机镜像，并用 kubeadm 初始化 Master、批量加入 Worker 节点，最后通过 NodePort 暴露一个 Nginx 服务完成端到端验证。读完本文，你将掌握 LinuxKit 工具链的构建方法、Kubernetes 集群镜像的产出物结构，以及一套可在本地复现的"镜像化 Kubernetes 集群"部署流程。

LinuxKit 与 Moby 生态背景

LinuxKit 是一种用于构建最小化、不可变 Linux 系统的框架，其核心思路是：把系统组件（init、内核、容器运行时、各类服务）全部打包为 Container，最终产出一个包含内核、initrd 与启动参数的最小可启动镜像。由于系统以容器为最小单元组织，镜像天然具备体积小、可复现、易审计的特性，非常适合作为运行 Kubernetes 各组件（kubelet、kubeadm、etcd 等）的底层虚拟机系统。

在 LinuxKit 项目中，Moby与LinuxKit是两个配套工具：moby负责根据 YAML 定义组装系统镜像，linuxkit负责对镜像执行运行与生命周期管理。本指南构建出的 Kubernetes 节点镜像，正是用这套工具链从零组装起来的。

kubernetes-handbook 将本文档收录在部署指南的"集群部署"章节中（见 SUMMARY.md），与 kubeadm、kops、Kubespray、Azure、Windows 等方法并列，作为"在本地用 LinuxKit 起一套 K8s 集群"的补充方案。

部署环境与版本约定

本指南在Mac OS X系统上进行，涉及的核心组件版本如下：

组件	版本
Kubernetes	v1.7.2
Etcd	v3
Weave	最新版（集群网络插件）
Docker	v17.06.0-ce

说明：上述版本是本文档编写时的实测环境。kubernetes-handbook 的版本依赖表显示，v1.13/v1.12 均支持 Docker 17.06 这一版本，可见 17.06 在 Kubernetes 社区中是长期受支持的 Docker 版本。若你在更新的环境（如更高版本 Kubernetes 或新版本 Docker）中复现，建议先核对 kubeadm 与 kubelet 的版本兼容性。

其中 Weave 作为集群 Pod 网络方案出现，仓库 extension/network/weave.md 提供了 Weave 网络插件的更多原理与配置参考，可配合阅读。

预先准备

开始之前，主机需要满足以下条件：

已安装并启动Docker工具；
已安装Git工具；
已下载 LinuxKit 项目，并完成Moby与LinuxKit两个工具的构建。

拉取并构建 LinuxKit 工具链

$ git clone https://github.com/linuxkit/linuxkit.git $ cd linuxkit $ make $ ./bin/moby version moby version 0.0 commit: c2b081ed8a9f690820cc0c0568238e641848f58f $ ./bin/linuxkit version linuxkit version 0.0 commit: 0e3ca695d07d1c9870eca71fb7dd9ede31a38380

执行make后，会在bin/目录下生成moby与linuxkit两个可执行文件。moby version与linuxkit version输出的commit哈希可用于确认工具链来源与一致性，便于复现和排查问题。

建构 Kubernetes 系统映像档

LinuxKit 官方仓库中已经内置了 Kubernetes 的示例工程，位于linuxkit/projects/kubernetes/。进入该目录后执行：

$ cd linuxkit/projects/kubernetes/ $ make build-vm-images ... Create outputs: kube-node-kernel kube-node-initrd.img kube-node-cmdline

build-vm-images目标会完成 Kubernetes 节点系统的组装，最终生成三份产出物：

kube-node-kernel：节点虚拟机使用的内核镜像；
kube-node-initrd.img：包含 kubelet、kubeadm 等 Kubernetes 组件与运行时依赖的 initrd（初始内存盘）镜像；
kube-node-cmdline：虚拟机启动时传递给内核的命令行参数。

这三者正是 LinuxKit 启动一个最小 Kubernetes 虚拟机所需的全部要素：内核负责硬件抽象与系统启动，initrd 承载 Kubernetes 组件，cmdline 提供启动配置。后续部署中的boot.sh脚本就是基于这三份产出物来创建 Master 与 Worker 虚拟机的。

部署 Kubernetes 集群

启动 Master 并获取节点 IP

完成映像建构后，先启动 Master OS：

$ ./boot.sh

启动完成后，在虚拟机内查看网络接口以获取节点 IP：

(ns: getty) linuxkit-025000000002:~\# ip addr show dev eth0 2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000 link/ether 02:50:00:00:00:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff inet 192.168.65.3/24 brd 192.168.65.255 scope global eth0 valid_lft forever preferred_lft forever inet6 fe80::abf0:9fa4:d0f4:8da2/64 scope link valid_lft forever preferred_lft forever

本例中 Master 的 IP 为192.168.65.3。可以看到 LinuxKit 虚拟机的 MAC 地址与主机名linuxkit-025000000002一一对应（02:50:00:00:00:02），这为后续在集群中识别节点提供了线索。

SSH 进入 Master 并初始化 kubeadm

在宿主机上开启一个新的 Console，通过ssh_into_kubelet.sh脚本 SSH 进入 Master，然后执行 kubeadm 初始化：

$ cd linuxkit/projects/kubernetes/ $ ./ssh_into_kubelet.sh 192.168.65.3 linuxkit-025000000002:/\# kubeadm-init.sh ... kubeadm join --token 4236d3.29f61af661c49dbf 192.168.65.3:6443

kubeadm-init.sh是 LinuxKit 工程预置的 Master 初始化脚本，内部封装了kubeadm init流程。当 kubeadm 完成后，控制台会打印类似kubeadm join --token 4236d3.29f61af661c49dbf 192.168.65.3:6443的加入指令，其中的 Token（如4236d3.29f61af661c49dbf）与 API Server 地址（192.168.65.3:6443）是后续 Worker 节点加入集群的凭证，请务必记录。

启动并加入 Worker 节点

开启新的 Console，用 boot 脚本启动 Node 并传入 kubeadm join 参数：

console1>$ ./boot.sh 1 --token 4236d3.29f61af661c49dbf 192.168.65.3:6443

P.S. 开启节点的格式为./boot.sh <n> [<join_args> ...]，其中<n>是节点编号，<join_args>直接透传给 kubeadm join。

继续开启两个 Console，分别启动节点 2 与节点 3 加入集群：

console2> $ ./boot.sh 2 --token 4236d3.29f61af661c49dbf 192.168.65.3:6443 console3> $ ./boot.sh 3 --token 4236d3.29f61af661c49dbf 192.168.65.3:6443

查看集群节点状态

回到 Master 节点，执行kubectl get no查看节点加入情况：

$ kubectl get no NAME STATUS AGE VERSION linuxkit-025000000002 Ready 16m v1.7.2 linuxkit-025000000003 Ready 6m v1.7.2 linuxkit-025000000004 Ready 1m v1.7.2 linuxkit-025000000005 Ready 1m v1.7.2

可以看到 4 个节点（1 个 Master + 3 个 Worker）均已就绪，且主机名延续了linuxkit-025000000002的命名规律——每新增一个节点，编号依次递增。至此，一个由 4 台 LinuxKit 虚拟机组成的 Kubernetes v1.7.2 集群已经成功建立。

简单部署 Nginx 服务

Kubernetes 支持两种应用部署方式：一是直接用kubectl run命令创建 Deployment，二是编写 YAML/JSON 清单文件描述部署配置。下面用命令行的方式部署一个简单的 Nginx 服务。

创建 Pod

$ kubectl run nginx --image=nginx --replicas=1 --port=80 $ kubectl get pods -o wide NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE nginx-1423793266-v0hpb 1/1 Running 0 38s 10.42.0.1 linuxkit-025000000004

kubectl run创建了一个名为nginx的 Deployment，Pod 运行在linuxkit-025000000004节点上，分配到的集群内 IP 为10.42.0.1。其中10.42.0.0/16网段即由 Weave 网络插件负责分配。

暴露 Service

接着创建 Service，将 Nginx 应用以 NodePort 方式暴露到宿主机网络：

$ kubectl expose deploy nginx --port=80 --type=NodePort $ kubectl get svc NAME CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE kubernetes 10.96.0.1 <none> 443/TCP 19m nginx 10.108.41.230 <nodes> 80:31773/TCP 5s

输出中nginx服务的80:31773/TCP表示集群内端口 80 被映射到了宿主机上的 31773 端口，EXTERNAL-IP显示为<nodes>，即所有节点都可访问该 NodePort。

通过 VNC 桌面访问 Nginx

由于本集群运行在 LinuxKit 虚拟机中、并非物理机部署，网络使用的是 Docker 的 namespace 网络，因此需要借助ubuntu-desktop-lxde-vnc容器提供一个浏览器环境来访问 Nginx 应用：

$ docker run -it --rm -p 6080:80 dorowu/ubuntu-desktop-lxde-vnc

完成后通过浏览器访问http://localhost:6080连接 HTML VNC，即可在虚拟桌面中打开浏览器访问集群中的 Nginx 服务。

关闭节点

验证结束后，在对应节点上执行halt即可关闭该 LinuxKit 虚拟机：

$ halt [1503.034689] reboot: Power down

小结与扩展阅读

本文完整走通了"LinuxKit 构建 Kubernetes 镜像 → 启动 Master → kubeadm 初始化 → 批量加入 Worker → 部署 Nginx 服务"的全流程。这种方式的典型价值在于：Kubernetes 节点系统被固化为不可变镜像，任何节点都是同一镜像的拷贝，具备一致性与可复现性，非常适合教学演示、本地开发与 CI 环境。

若希望进一步深入，可在本仓库中继续阅读以下内容：