在windows上练习kubernetes--Minikube 在 Windows 上的安装和使用

     简介：Minikube是一款在本地轻松创建单节点Kubernetes集群的工具。它为开发者提供了一个便捷的测试环境，能在笔记本电脑或本地服务器上运行。无论是开发新应用、测试部署流程还是学习Kubernetes，Minikube都很实用。它支持多种容器运行时，如Docker、Containerd等。通过简单的命令，如“minikube start”即可快速启动集群。而且，它可以与kubectl等工具配合使用，方便管理集群中的应用。在开发和测试过程中，能有效减少对复杂生产环境的依赖，提高开发效率。

一、Minikube在Windows上的安装步骤

前提条件准备
- 确保你的Windows系统是64位的，并且安装了最新的Windows更新。
- 需要安装有Hyper - V或者VirtualBox虚拟机软件。如果使用Hyper - V，你的Windows版本应该是Windows 10专业版、企业版或教育版，并且开启了Hyper - V功能。
- 安装kubectl命令行工具。你可以从官方网站（https://kubernetes.io/docs/tasks/tools/）下载适合Windows的kubectl二进制文件，并将其添加到系统的PATH环境变量中。
安装Minikube
- 从官方网站（https://minikube.sigs.k8s.io/docs/start/）下载适合Windows的Minikube安装文件。通常是一个可执行文件（.exe）。
- 将下载的文件放置在一个合适的目录中，例如C:\minikube，并将该目录添加到系统的PATH环境变量中，这样你就可以在命令提示符或PowerShell中直接运行minikube命令。
- 打开命令提示符或PowerShell，以管理员身份运行（对于某些操作，如创建虚拟机，需要管理员权限）。运行以下命令来启动Minikube并创建一个本地的Kubernetes集群：
  - 如果使用Hyper - V：minikube start --driver=hyperv
  - 如果使用VirtualBox：minikube start --driver=virtualbox
- 这个过程可能需要一些时间，因为Minikube会下载必要的镜像并配置集群环境。在安装过程中，你可以看到命令行输出显示安装的进度和相关信息。

二、Minikube在Windows上的使用方法

集群操作
- 启动和停止集群：
  - 启动：如前面安装步骤中提到的，使用minikube start --driver=xxx（xxx是你的虚拟机驱动类型）来启动集群。
  - 停止：使用minikube stop命令可以停止正在运行的Minikube集群。当你停止集群后，所有的容器和服务都会停止运行，但集群的配置和存储的数据（如果有持久化存储配置）会保留。
- 删除集群：使用minikube delete命令可以删除整个Minikube集群。这将清除所有与集群相关的资源，包括虚拟机、容器镜像等。如果需要重新创建集群，需要再次运行minikube start命令。

三、Minikube在Windows上的限制

资源限制
- Minikube在Windows上运行的集群资源（如CPU、内存、存储）是有限的。默认情况下，它分配的资源相对较少，例如内存可能只有2GB左右。这对于一些资源密集型的应用或者大规模的应用测试可能不够。如果需要更多资源，你可以在启动Minikube时通过参数来调整资源分配，但这也受到主机系统资源的限制。
网络限制
- 由于运行在虚拟机内部，网络配置可能会比较复杂。在某些情况下，与外部网络的通信可能会受到限制，特别是当涉及到复杂的网络策略或者端口转发时。例如，如果你要将Minikube集群中的应用暴露到外部网络，可能需要额外配置端口转发规则或者处理防火墙相关的问题。
性能限制
- 与在真实的物理服务器或者高性能的云环境中运行的Kubernetes集群相比，Minikube在Windows上的性能可能会受到虚拟机软件和主机系统性能的影响。例如，I/O操作可能会比较慢，容器启动时间可能会变长，这会影响应用程序的响应速度和整体性能测试结果。
功能限制
- 某些高级的Kubernetes功能在Minikube环境中可能没有完全支持或者需要额外的配置才能使用。例如，一些复杂的存储类（StorageClass）的动态配置，在Minikube中可能需要手动设置一些参数或者使用特定的插件才能正常工作。

四、使用

前面，成功启动Minikube后，使用nginx镜像进行部署并访问的实际范例：

1. 创建一个Nginx Deployment的YAML文件

首先，在本地创建一个名为 nginx-deployment.yaml 的文件（可以使用任何文本编辑器，如记事本等），内容如下：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx-container
        image: nginx:latest

在这个YAML文件中：

apiVersion、kind 等定义了这是一个Kubernetes的Deployment资源，用于管理无状态应用（这里是Nginx）。
replicas: 3 表示我们希望创建3个Nginx容器副本。
selector 和 template 中的 labels 用于将Deployment和它创建的Pod进行关联。
containers 部分指定了要使用的容器，这里使用的是 nginx:latest 镜像。

2. 使用kubectl部署Nginx应用到Minikube集群

确保你已经正确安装了kubectl并且配置好了环境变量（如前面所述）。在Windows命令行中，进入到存放 nginx-deployment.yaml 文件的目录（可以使用 cd 命令切换目录），然后执行以下命令来部署Nginx应用：

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

执行这个命令后，kubectl会将定义好的Deployment资源应用到Minikube集群中，Minikube会根据配置拉取 nginx:latest 镜像并创建3个Nginx容器副本。你可以通过以下命令查看Deployment的创建进度和状态：

kubectl get deployments

输出可能类似如下：

NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   LIMITS   CAPACITY   REQUESTS   AGE
nginx-deployment   3/3     3            3           0        0          0          10s

这表示3个副本都已经成功创建并且处于可用状态。

3. 创建一个Nginx Service的YAML文件

为了能够从集群外部访问到Nginx应用，我们需要创建一个Service资源。在本地再创建一个名为 nginx-service.yaml 的文件，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: nginx
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80

在这个YAML文件中：

apiVersion、kind 定义了这是一个Kubernetes的Service资源。
type: NodePort 表示这个服务会通过节点上的一个随机端口（在30000 - 32767之间）将内部的Nginx应用暴露出来。
selector 用于关联到前面创建的Deployment（通过相同的 app: nginx 标签）。
ports 部分定义了服务监听的端口（这里是80）以及要转发到容器内部的端口（也是80）。

4. 使用kubectl部署Nginx Service到Minikube集群

同样在Windows命令行中，进入到存放 nginx-service.yaml 文件的目录，然后执行以下命令来部署Nginx服务：

kubectl apply -f nginx-service.yaml

执行这个命令后，kubectl会将定义好的Service资源应用到Minikube集群中。你可以通过以下命令查看Service的创建进度和状态：

kubectl get services

输出可能类似如下：

NAME            TYPE        PORT(S)   AGE
nginx-service   NodePort    80/TCP    10s

这里会显示出服务的类型（NodePort）以及监听的端口（80）等信息。同时，还会显示出一个随机分配的节点端口，例如 30123（这个端口可能因每次部署而不同）。

5. 访问Nginx应用

最后，要访问Nginx应用，可以在Windows命令行中执行以下命令：

minikube service nginx-service

执行这个命令后，Minikube会自动在浏览器中打开一个页面，指向Nginx应用对应的URL（通过前面分配的节点端口），这样你就可以看到Nginx的默认欢迎页面了。

通过以上步骤，你就成功地在Minikube集群（在Windows环境下启动）中部署并访问了Nginx应用。

五、常用命令
1、进入Minikube 虚拟环境
minikube ssh
命令可以进入 Minikube 虚拟机的命令行环境。在里面可以使用命令如ping、curl等来检查网络连接情况。
例如，尝试curl https://hub.docker.com/来检查是否能够访问镜像仓库。

2、检查 Minikube 集群的状态
minikube status
这个命令会显示集群是否正在运行、Kubernetes 版本等信息。如果集群没有正常运行，可能需要重新启动集群，使用minikube start命令来启动。

五、常见问题
1.使用国内镜像源：

minikube ssh
sudo mkdir -p /etc/docker
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "registry-mirrors": ["https://registry.docker-cn.com",
  "https://docker.zhai.cm"
  ]
}
EOF
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

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