我们已经知道，Kubernetes 是基于容器的应用程序的首选编排平台，可以自动部署和扩展这些应用程序，并简化维护操作。但是，Kubernetes也有其自身的复杂性挑战。那么，企业如何利用容器化来解决物联网的复杂性，而不会最终导致Kubernetes更加复杂呢？

Canonical的MicroK8s是一个功能强大的，云原生计算基金会认证的Kubernetes发行版。以下是一些关键原因，我觉得，为什么它已经成为一个强大的企业边缘计算平台：

以快照包的形式交付：这些是用于桌面、云和 IoT 的应用程序包，易于安装，并通过自动更新进行保护，并且可以安装在任何支持 snap 的 Linux 发行版上。这使得MicroK8非常适合在构成物联网的各种硬件上运行。

严格的限制：这确保了与底层操作系统的完全隔离，以及一个严格安全的生产级 Kubernetes 环境，所有这些都在一个小的占用空间内，非常适合边缘网关。

生产级附加组件：Istio，Knative，CoreDNS，Prometheus，Jaeger，Linkerd，Cilium和Helm可作为附加组件使用，这些附加组件易于设置，只需几行命令, 支持快速Enable/Disable。

Kubeflow 还可以作为 MicroK8s 的附加组件，用于改进人工智能 （AI） 和机器学习 （ML） 功能。

凭借其降低复杂性的能力，MicroK8s将加速物联网和边缘部署。将物联网设备视为分布式容器化应用程序，使开发人员能够专注于应用程序而不是基础架构，并使运营团队的生活更轻松。

MicroK8s 允许您将 Kubernetes 安装群集在一起，以便它们可以形成单个群集，并将工作负载放在一个或多个这些节点上。 简而言之，Kubernetes 是：

便携式：公共云、私有云、混合云、多云

可扩展：模块化、可插拔、可挂钩、可组合

自我修复：自动放置、自动重启、自动复制、自动扩展

在本文中，我们将介绍可以在边缘，物联网和设备上运行的轻量级Kbernetes引擎MicroK8。microk8s是一个非常轻量级的k8s发行版，小巧轻量安装快速是他的特点，microk8s是使用snap包安装的，所以他在Ubuntu上的体验是最好的，毕竟microk8s是Canonical公司开发的产品。

以下内容来自：https://docs.microsoft.com/zh-cn/azure/architecture/operator-guides/aks/choose-bare-metal-kubernetes

MicroK8 作为单个快照包交付，可在支持 Snap 支持的 Linux 计算机上轻松安装。 备用安装适用于 Windows、macOS 和 raspberry PI/ARM。 安装后，microk8s 会创建一个单节点群集，该群集可以使用 MicroK8s 工具进行管理。 它使用自己的 kubectl 打包，并且某些加载项可以启用 (，例如 helm、dns、Ingress、metallb 块等) 。 还支持多节点、Windows节点和高可用性 (HA) 方案。

注意事项：

有多种资源要求，具体取决于要运行 MicroK8s 的位置。 有关最低资源要求 ，请参阅产品文档 。 例如：

Ubuntu：4 GB RAM、20 GB 磁盘空间

Windows：4 GB RAM、40 GB 磁盘空间

 

Windows工作负荷仅支持使用 Calico CNI 的 MicroK8s 群集。

MicroK8s 多节点群集上的每个节点都需要其自己的环境才能运行，无论是单个计算机上的单独 VM 还是容器，还是同一网络上的其他计算机。

在某些 ARM 硬件上运行 MicroK8s 时，可能会出现困难。 参考 文档 以获取潜在的补救措施。

在国内由于众所周知的原因，安装microk8s后会发现 gcr.io的docker image无法下载的问题.(详细安装步骤参见 https://microk8s.io/#quick-start)，首先需要安装 pullk8s 工具，此工具可以通过 hub.docker.com 的 opsdockerimage 仓库下载k8s所需的 k8s.gcr.io 或 gcr.io 镜像，每天更新一次，包括所有image 的全平台的所有tags。

git clone https://github.com/OpsDocker/pullk8s.git

cd pullk8s

sudo cp pullk8s /usr/local/bin/pullk8s

sudo chmod +x /usr/local/bin/pullk8s

如果您需要修改 hostname，可执行如下指令：

修改 hostname

hostnamectl set-hostname your-new-host-name

查看修改结果

hostnamectl status

在下面的步骤中，我们将安装MicroK8s集群，它将安装一组有限的组件，如api-server，controller-manager，scheduler，kubelet，cni，kube-proxy。其他服务，如 kube-dns 和 dashboard 也可以使用 microk8s.enable 命令运行。

ubuntu@VM-0-8-ubuntu:~$ sudo snap install microk8s --classic --channel=1.21/stable

microk8s (1.21/stable) v1.21.11 from Canonical✓ installed

详细的权限设置可以 参看 microk8s 官网 https://microk8s.io/docs， 出于简化的目的，我们可以用 kubectl 替代 microk8s.kubectl

ubuntu@VM-0-8-ubuntu:~$ sudo snap alias microk8s.kubectl kubectl

Added:   - microk8s.kubectl as kubectl

检查microk8s 是否安装成功：

ubuntu@VM-0-8-ubuntu:~$ sudo kubectl get nodes -w

NAME           STATUS     ROLES    AGE     VERSION

microk8snode   NotReady      2m19s   v1.21.11-3+2bdf0a81ac1652

^Cubuntu@VM-0-8-ubuntu:~sudo kubectl describe node microk8snode

Name:               microk8snode

Roles:             

Labels:             beta.kubernetes.io/arch=amd64                     beta.kubernetes.io/os=linux                     kubernetes.io/arch=amd64                     kubernetes.io/hostname=microk8snode                     kubernetes.io/os=linux                     microk8s.io/cluster=true

Annotations:        node.alpha.kubernetes.io/ttl: 0                     volumes.kubernetes.io/controller-managed-attach-detach: true

CreationTimestamp:  Sat, 30 Apr 2022 20:47:49 +0800

Taints:             node.kubernetes.io/not-ready:NoSchedule

Unschedulable:      false

Lease:   HolderIdentity:  microk8snode   AcquireTime:        RenewTime:       Sat, 30 Apr 2022 20:50:31 +0800

Conditions:   Type             Status  LastHeartbeatTime                 LastTransitionTime                Reason                       Message   ----             ------  -----------------                 ------------------                ------                       -------   MemoryPressure   False   Sat, 30 Apr 2022 20:47:59 +0800   Sat, 30 Apr 2022 20:47:49 +0800   KubeletHasSufficientMemory   kubelet has sufficient memory available   DiskPressure     False   Sat, 30 Apr 2022 20:47:59 +0800   Sat, 30 Apr 2022 20:47:49 +0800   KubeletHasNoDiskPressure     kubelet has no disk pressure   PIDPressure      False   Sat, 30 Apr 2022 20:47:59 +0800   Sat, 30 Apr 2022 20:47:49 +0800   KubeletHasSufficientPID      kubelet has sufficient PID available   Ready            False   Sat, 30 Apr 2022 20:47:59 +0800   Sat, 30 Apr 2022 20:47:49 +0800   KubeletNotReady              container runtime network not ready: NetworkReady=false reason:NetworkPluginNotReady message:Network plugin returns error: cni plugin not initialized

Addresses:   InternalIP:  10.0.0.8   Hostname:    microk8snode

发现错误是 container runtime network not ready: NetworkReady=false reason:NetworkPluginNotReady message:Network plugin returns error: cni plugin not initialized：具体原因就是拉镜像拉不到，具体可以看https://github.com/canonical/microk8s/issues/2042。

我们就需要使用pullk8s 工具来解决，这个工具依赖docker 来拉镜像，安装好docker，然后运行 pullk8s check --microk8s检查被屏蔽的 gcr.io 或 k8s.gcr.io 容器名称：

ubuntu@VM-0-8-ubuntu:~/pullk8s$ sudo snap install docker

docker 20.10.12 from Canonical✓ installed

ubuntu@VM-0-8-ubuntu:~/pullk8s$ sudo pullk8s check --microk8s

k8s.gcr.io/pause:3.1

使用 pullk8s 拉取失败的镜像，并导入到 pod 空间中

buntu@VM-0-8-ubuntu:~/pullk8s$ sudo pullk8s pull k8s.gcr.io/pause:3.1 --microk8s

Pull pause:3.1 ...

Pull pause:3.1 ...

3.1: Pulling from opsdockerimage/pause

67ddbfb20a22: Pull complete

Digest: sha256:f78411e19d84a252e53bff71a4407a5686c46983a2c2eeed83929b888179acea

Status: Downloaded newer image for opsdockerimage/pause:3.1

docker.io/opsdockerimage/pause:3.1

Untagged: opsdockerimage/pause:3.1

Untagged: opsdockerimage/pause@sha256:f78411e19d84a252e53bff71a4407a5686c46983a2c2eeed83929b888179acea

unpacking k8s.gcr.io/pause:3.1 (sha256:0968e31df05b727234888883ba43ccaa4ec75566113c75065af5a6124b62d93c)...done

查看Pod运行状态

ubuntu@VM-0-8-ubuntu:~/pullk8s$ sudo kubectl get nodes

NAME           STATUS   ROLES    AGE   VERSION

microk8snode   Ready       84m   v1.21.11-3+2bdf0a81ac1652

根据自己的需要，安装仪表板、DNS、私有化Registry、流量及路由控制器等k8s组件

ubuntu@VM-0-8-ubuntu:~/pullk8s$ sudo microk8s enable dashboard dns registry

Enabling Kubernetes Dashboard

Enabling Metrics-Server

clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/system:aggregated-metrics-reader created

clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/metrics-server:system:auth-delegator created

rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/metrics-server-auth-reader created

Warning: apiregistration.k8s.io/v1beta1 APIService is deprecated in v1.19+, unavailable in v1.22+; use apiregistration.k8s.io/v1 APIService

apiservice.apiregistration.k8s.io/v1beta1.metrics.k8s.io created

serviceaccount/metrics-server created

deployment.apps/metrics-server created

service/metrics-server created

clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/system:metrics-server created

clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/system:metrics-server created

检查组件的Pod是否安装成功，发现metrics-server 镜像拉不到

ubuntu@VM-0-8-ubuntu:~/pullk8s$ sudo kubectl get pods -n kube-system

NAME                                         READY   STATUS             RESTARTS   AGE

dashboard-metrics-scraper-78d7698477-64rpc   1/1     Running            1          14m

hostpath-provisioner-566686b959-m8fff        1/1     Running            1          14m

kubernetes-dashboard-85fd7f45cb-5c8x7        1/1     Running            1          14m

calico-kube-controllers-f7868dd95-nxfzn      1/1     Running            1          101m

calico-node-58n5l                            1/1     Running            1          101m

coredns-7f9c69c78c-9nt4g                     1/1     Running            1          14m

metrics-server-8bbfb4bdb-qj75c               0/1     ImagePullBackOff   0          16m

使用 pullk8s 拉取失败的镜像，并导入到 pod 空间中

ubuntu@VM-0-8-ubuntu:~/pullk8s$ sudo pullk8s check --microk8s

k8s.gcr.io/metrics-server-amd64:v0.3.6

ubuntu@VM-0-8-ubuntu:~/pullk8s$ sudo pullk8s pull k8s.gcr.io/metrics-server-amd64:v0.3.6  --microk8s

Pull metrics-server-amd64:v0.3.6 ...

Pull metrics-server-amd64:v0.3.6 ...

v0.3.6: Pulling from opsdockerimage/metrics-server-amd64

e8d8785a314f: Pull complete

b2f4b24bed0d: Pull complete

Digest: sha256:c9c4e95068b51d6b33a9dccc61875df07dc650abbf4ac1a19d58b4628f89288b

Status: Downloaded newer image for opsdockerimage/metrics-server-amd64:v0.3.6

docker.io/opsdockerimage/metrics-server-amd64:v0.3.6

Untagged: opsdockerimage/metrics-server-amd64:v0.3.6

Untagged: opsdockerimage/metrics-server-amd64@sha256:c9c4e95068b51d6b33a9dccc61875df07dc650abbf4ac1a19d58b4628f89288b

unpacking k8s.gcr.io/metrics-server-amd64:v0.3.6 (sha256:c9cdfb8ea4ace4b65a9a151086e2d3903b22c5c40b01e5b097db73bd3d90d19e)...done

查看Pod运行状态，全部正常：

ubuntu@VM-0-8-ubuntu:~/pullk8s$ sudo kubectl get pods -n kube-system

NAME                                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE

dashboard-metrics-scraper-78d7698477-64rpc   1/1     Running   1          25m

hostpath-provisioner-566686b959-m8fff        1/1     Running   1          25m

kubernetes-dashboard-85fd7f45cb-5c8x7        1/1     Running   1          25m

calico-kube-controllers-f7868dd95-nxfzn      1/1     Running   1          111m

calico-node-58n5l                            1/1     Running   1          111m

coredns-7f9c69c78c-9nt4g                     1/1     Running   1          25m

metrics-server-8bbfb4bdb-qj75c               1/1     Running   0          26m

查看microk8s状态

microk8s status

访问仪表板

1. 获取 token 密钥

# token=$(microk8s kubectl -n kube-system get secret | grep default-token | cut -d " " -f1)

# microk8s kubectl -n kube-system describe secret $token

2. 映射端口到外部网卡

# microk8s kubectl port-forward -n kube-system --address=0.0.0.0 service/kubernetes-dashboard 10443:443

3. 浏览器访问

  https://127.0.0.1:10443

其他常用命令：

命令

说明

microk8s dashboard-proxy

配置仪表板访问代理

microk8s start

启动 microk8s

microk8s stop

停止 microk8s

snap alias microk8s.kubectl kubectl

设置别名

microk8s kubectl get all --all-namespace

查看所有命名空间所有pod及服务的状态

配置 microk8s 内置 docker 的 registry.mirrors

编辑 /var/snap/microk8s/current/args/containerd-template.toml 文件在 endpoint 添加 新的 国内 registry.mirrors ， 如 "https://docker.mirrors.ustc.edu.cn"

...

[plugins.cri.registry]

[plugins.cri.registry.mirrors]

[plugins.cri.registry.mirrors."docker.io"]

endpoint = [

"https://docker.mirrors.ustc.edu.cn",

"https://hub-mirror.c.163.com",

"https://mirror.ccs.tencentyun.com",

"https://registry-1.docker.io"

]

部署示例应用程序

此时，您拥有一个功能齐全的 Kubernetes 集群。以下命令将部署nginx Web应用程序。

kubectl create deployment  nginx --image=nginx:alpine --replicas=1

部署 nginx 后，可以使用以下命令公开应用程序。

kubectl expose deployment nginx --port 80 –target-port 80 --type NodePort --selector=app=nginx --name nginx

我们可以启动lynx，一个基于终端的Web浏览器，使用以下命令访问Nginx应用程序。

MicroK8s 为您提供了故障排除工具，以检查出了什么问题。请务必查看常见问题部分，以获取有关解决常见问题的帮助。

通过下列命令来设置 kubeconfig 文件：

cd $HOME

mkdir .kube

cd .kube

microk8s config > config

修改Sandbox Image

默认的puase镜像是google提供的，国内一般拉不下来。现在用vim编辑/var/snap/microk8s/current/args/containerd-template.toml这个文件，把k8s.gcr.io/pause:3.1 替换为 registry.cn-shenzhen.aliyuncs.com/juxuny-google-containers/pause:3.1

修改microk8s 里面 DNS 服务

microk8s kubectl -n kube-system edit configmap/coredns

把8.8.8.8 和 8.8.4.4 改成自己想要的DNS Server就可以了.

相关文章：

https://www.cnblogs.com/qianyuming/p/10832265.html

Ubuntu 20.04集群部署micro-k8s

https://www.neagk.com/2022/02/07/install-microk8s-on-ubuntu-20-04/

https://cn.ubuntu.com/blog/microk8s-ha-minimal-kubernetes

云原生时代，拥抱微服务（一） —— 搭建k8s集群

https://github.com/mdrakiburrahman/microk8s-arc

https://ubuntu.com/tutorials/self-healing-kubernetes-deployments-with-microk8s-and-portainer#1-overview

https://microk8s.io/docs/upgrade-cluster

https://segmentfault.com/a/1190000041541613 

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