Kubernetes on Azure

Azure 容器服务 (AKS) 是 Microsoft Azure 最近发布的一个托管的 Kubernetes 服务（预览版），它独立于现有的 Azure Container Service （ACS）。借助 AKS 用户无需具备容器业务流程的专业知识就可以快速、轻松的部署和管理容器化的应用程序。AKS 支持自动升级和自动故障修复，按需自动扩展或缩放资源池，消除了用户管理和维护 Kubernetes 集群的负担。并且集群管理本身是免费的，Azure 只收取容器底层的虚拟机的费用。

ACS 是 Microsoft Azure 在 2015 年推出的容器服务，支持 Kubernetes、DCOS 以及 Dockers Swarm 等多种容器编排工具。并且 ACS 的核心功能是开源的，用户可以通过 https://github.com/Azure/acs-engine 来查看和下载使用。

AKS

基本使用

以下文档假设用户已经安装好了 Azure CLI ，如未安装可以参考 这里 操作。

在创建 AKS 集群之前，首先需要开启容器服务

  1. # Enable AKS
  2. az provider register -n Microsoft.ContainerService

然后创建一个资源组（Resource Group）用来管理所有相关资源

  1. # Create Resource Group
  2. az group create --name group1 --location centralus

接下来就可以创建 AKS 集群了

  1. # Create aks
  2. az aks create --resource-group group1 --name myK8sCluster --node-count 3 --generate-ssh-keys

稍等一会，集群创建好后安装并配置 kubectl

  1. # Install kubectl
  2. az aks install-cli
  4. # Configure kubectl
  5. az aks get-credentials --resource-group=group1 --name=myK8sCluster

注意使用 azure-cli 2.0.24 版本时，az aks get-credentials 命令可能会失败，解决方法是升级到更新版本，或回退到 2.0.23 版本。

访问 Dashboard

  1. # Create dashboard
  2. az aks browse --resource-group group1 --name myK8SCluster

手动扩展或收缩集群

  1. az aks scale --resource-group=group1 --name=myK8SCluster --agent-count 5

升级集群

  1. # 查询当前集群的版本以及可升级的版本
  2. az aks get-versions --name myK8sCluster --resource-group group1 --output table
  4. # 升级到 1.8.1 版本
  5. az aks upgrade --name myK8sCluster --resource-group group1 --kubernetes-version 1.8.1

下图动态展示了一个部署 v1.7.7 版本集群并升级到 v1.8.1 的过程：

Azure - 图1

使用 Helm

当然也可以使用其他 Kubernetes 社区提供的工具和服务，比如使用 Helm 部署 Nginx Ingress 控制器

  1. helm init --client-only
  2. helm install stable/nginx-ingress

删除集群

当集群不再需要时，可以删除集群

  1. az group delete --name group1 --yes --no-wait

acs-engine

虽然未来 AKS 是 Azure 容器服务的下一代主打产品，但用户可能还是希望可以自己管理容器集群以保证足够的灵活性（比如自定义 master 服务等）。这时用户可以使用开源的 acs-engine 来创建和管理自己的集群。acs-engine 其实就是 ACS 的核心部分，提供了一个部署和管理 Kubernetes、Swarm 和 DC/OS 集群的命令行工具。它通过将容器集群描述文件转化为一组 ARM（Azure Resource Manager）模板来建立容器集群。

在 acs-engine 中，每个集群都通过一个 json 文件来描述，比如一个 Kubernetes 集群可以描述为

  1. {
  2.   "apiVersion": "vlabs",
  3.   "properties": {
  4.     "orchestratorProfile": {
  5.       "orchestratorType": "Kubernetes",
  6.       "orchestratorRelease": "1.8",
  7.       "kubernetesConfig": {
  8.         "networkPolicy": "",
  9.         "enableRbac": true
  10.       }
  11.     },
  12.     "masterProfile": {
  13.       "count": 1,
  14.       "dnsPrefix": "",
  15.       "vmSize": "Standard_D2_v2"
  16.     },
  17.     "agentPoolProfiles": [
  18.       {
  19.         "name": "agentpool1",
  20.         "count": 3,
  21.         "vmSize": "Standard_D2_v2",
  22.         "availabilityProfile": "AvailabilitySet"
  23.       }
  24.     ],
  25.     "linuxProfile": {
  26.       "adminUsername": "azureuser",
  27.       "ssh": {
  28.         "publicKeys": [
  29.           {
  30.             "keyData": ""
  31.           }
  32.         ]
  33.       }
  34.     },
  35.     "servicePrincipalProfile": {
  36.       "clientId": "",
  37.       "secret": ""
  38.     }
  39.   }
  40. }

orchestratorType 指定了部署集群的类型，目前支持三种

  • Kubernetes
  • Swarm
  • DCOS

而创建集群的步骤也很简单

  1. # create a new resource group.
  2. az group create --name myResourceGroup  --location "centralus"
  4. # start deploy the kubernetes
  5. acs-engine deploy --resource-group myResourceGroup --subscription-id <subscription-id> --auto-suffix --api-model kubernetes.json --location centralus --dns-prefix <dns-prefix>
  7. # setup kubectl
  8. export KUBECONFIG="$(pwd)/_output/<name-with-suffix>/kubeconfig/kubeconfig.centralus.json"
  9. kubectl get node

开启 RBAC

RBAC 默认是不可以开启的，可以通过设置 enableRbac 开启

  1.      "kubernetesConfig": {
  2.         "enableRbac": true
  3.       }

自定义 Kubernetes 版本

acs-engine 基于 hyperkube 来部署 Kubernetes 服务，所以只需要使用自定义的 hyperkube 镜像即可。

  1. {
  2.     "kubernetesConfig": {
  3.         "customHyperkubeImage": "docker.io/feisky/hyperkube-amd64:v1.9.0-dev"
  4.     }
  5. }

hyperkube 镜像可以从 Kubernetes 源码编译，编译步骤为

  1. # Build Kubernetes
  2. bash build/run.sh make KUBE_FASTBUILD=true ARCH=amd64
  4. # Build docker image for hyperkube
  5. cd cluster/images/hyperkube
  6. make VERSION=v1.9.0-dev
  7. cd ../../..
  9. # push docker image
  10. docker tag gcr.io/google-containers/hyperkube-amd64:v1.9.0-dev feisky/hyperkube-amd64:v1.9.0-dev
  11. docker push feisky/hyperkube-amd64:v1.9.0-dev

添加 Windows 节点

可以通过设置 osType 来添加 Windows 节点（完整示例见 这里）

  1.     "agentPoolProfiles": [
  2.       {
  3.         "name": "windowspool2",
  4.         "count": 2,
  5.         "vmSize": "Standard_D2_v2",
  6.         "availabilityProfile": "AvailabilitySet",
  7.         "osType": "Windows"
  8.       }
  9.     ],
  10.     "windowsProfile": {
  11.       "adminUsername": "azureuser",
  12.       "adminPassword": "replacepassword1234$"
  13.     },

使用 GPU

设置 vmSize 为 Standard_NC* 或 Standard_NV* 会自动配置 GPU，并自动安装所需要的 NVDIA 驱动。

自定义网络插件

acs-engine 默认使用 kubenet 网络插件，并通过用户自定义的路由以及 IP-forwarding 转发 Pod 网络。此时，Pod 网络与 Node 网络在不同的子网中，Pod 不受 VNET 管理。

用户还可以使用 Azure CNI plugin 插件将 Pod 连接到 Azure VNET 中

  1. "properties": {
  2.     "orchestratorProfile": {
  3.       "orchestratorType": "Kubernetes",
  4.       "kubernetesConfig": {
  5.         "networkPolicy": "azure"
  6.       }
  7.     }
  8. }

也可以使用 calico 网络插件

  1. "properties": {
  2.     "orchestratorProfile": {
  3.       "orchestratorType": "Kubernetes",
  4.       "kubernetesConfig": {
  5.         "networkPolicy": "calico"
  6.       }
  7.     }
  8. }

Azure Container Registry

在 AKS 预览版发布的同时，Azure 还同时发布了 Azure Container Registry（ACR）服务，用于托管用户的私有镜像。

  1. # Create ACR
  2. az acr create --resource-group myResourceGroup --name <acrName> --sku Basic --admin-enabled true
  4. # Login
  5. az acr login --name <acrName>
  7. # Tag the image.
  8. az acr list --resource-group myResourceGroup --query "[].{acrLoginServer:loginServer}" --output table
  9. docker tag azure-vote-front <acrLoginServer>/azure-vote-front:redis-v1
  11. # push image
  12. docker push <acrLoginServer>/azure-vote-front:redis-v1
  14. # List images.
  15. az acr repository list --name <acrName> --output table

Virtual Kubelet

Azure 容器实例（ACI）提供了在 Azure 中运行容器的最简捷方式，它不需要用户配置任何虚拟机或其它高级服务。ACI 适用于快速突发式增长和资源调整的业务，但其本身的功能相对比较简单。 Virtual Kubelet 可以将 ACI 作为 Kubernetes 集群的一个无限 Node 使用，这样就无需考虑 Node 数量的问题，ACI 会根据运行容器自动管理集群资源。

Azure - 图2

可以使用 Helm 来部署 Virtual Kubelet：

  1. RELEASE_NAME=virtual-kubelet
  2. CHART_URL=https://github.com/virtual-kubelet/virtual-kubelet/raw/master/charts/virtual-kubelet-0.1.0.tgz
  4. helm install "$CHART_URL" --name "$RELEASE_NAME" --namespace kube-system --set env.azureClientId=<YOUR-AZURECLIENTID-HERE>,env.azureClientKey=<YOUR-AZURECLIENTKEY-HERE>,env.azureTenantId=<YOUR-AZURETENANTID-HERE>,env.azureSubscriptionId=<YOUR-AZURESUBSCRIPTIONID-HERE>,env.aciResourceGroup=<YOUR-ACIRESOURCEGROUP-HERE>,env.nodeName=aci, env.nodeOsType=<Linux|Windows>,env.nodeTaint=azure.com/aci

在开启 RBAC 的集群中，还需要给 virtual-kubelet 开启对应的权限。最简单的方法是给 service account kube-system:default 设置 admin 权限（不推荐生产环境这么设置，应该设置具体的权限），比如

  1. kubectl create clusterrolebinding virtual-kubelet-cluster-admin-binding --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:default

部署成功后，会发现集群中会出现一个新的名为 aci 的 Node：

  1. $ kubectl get nodes aci
  2. NAME      STATUS    ROLES     AGE       VERSION
  3. aci       Ready     agent     34s       v1.8.3

此时，就可以通过 指定 nodeName 或者容忍 taint azure.com/aci=NoSchedule 调度 到 ACI 上面。比如

  1. apiVersion: v1
  2. kind: Pod
  3. metadata:
  4.   name: nginx
  5. spec:
  6.   containers:
  7.   - image: nginx
  8.     imagePullPolicy: Always
  9.     name: nginx
  10.     resources:
  11.       requests:
  12.         memory: 100M
  13.         cpu: 1
  14.     ports:
  15.     - containerPort: 80
  16.       name: http
  17.       protocol: TCP
  18.     - containerPort: 443
  19.       name: https
  20.   dnsPolicy: ClusterFirst
  21.   nodeName: aci

参考文档