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      自建Kubernetes集群使用KCI

      最近更新时间：2023-02-15 15:40:52

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      虚拟节点支持在用户自建的Kubernetes集群中接入，下面将介绍如何在自建Kuberentes集群中部署虚拟节点，以及如何通过虚拟节点创建容器实例。

      前提

      • 您已经部署好Kubernetes集群，Kubernetes版本为1.15及以上。
      • 您的Kubernetes集群已经通过专线或VPN和金山云的VPC网络打通。

      步骤1：配置Kubeconfig

      将集群Kubeconfig文件导入node节点，创建为secret保存到集群里（以路径为“/root/.kube/config”为例），供后续virtual-kubelet挂载使用。

      kubectl create secret generic --from-file=config=/root/.kube/config rbkci-kubeconfig-secret -n kube-system   # /root/.kube/config 可替换为实际保存路径

      步骤2：创建KCI相关的RBAC资源

      登录自建集群，验证集群中有无system:kubelet-api-admin这个clusterrole，若没有需通过下述配置创建，若已有则跳过此步：

      apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  name: system:kubelet-api-admin
rules:
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - nodes
  verbs:
  - get
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - nodes
  verbs:
  - proxy
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - nodes/log
  - nodes/metrics
  - nodes/proxy
  - nodes/spec
  - nodes/stats
  verbs:
  - '*'

      创建KCI相关的RBAC资源：

      # kubectl apply -f rbkci-rbac.yaml
serviceaccount/kcilet-client created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/kcilet-rb created
serviceaccount/rbkci-virtual-kubelet-sa created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/rbkci-virtual-kubelet-rb created

      rbkci-rbac.yaml详情如下：

      apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: kcilet-client
  namespace: kube-system
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: kcilet-rb
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: system:kubelet-api-admin
subjects:
  - apiGroup: ""
    kind: ServiceAccount
    name: kcilet-client
    namespace: kube-system
---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: virtual-kubelet-sa
  namespace: kube-system
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: virtual-kubelet-rb
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: cluster-admin
subjects:
  - apiGroup: ""
    kind: ServiceAccount
    name: virtual-kubelet-sa
    namespace: kube-system

      步骤3：基于virtual-kubelet组件创建虚拟节点

      您需要通过部署virtual-kubelet组件来创建虚拟节点，部署前需准备如下信息：

      环境变量 含义 是否必填
      KCI_ACCESS_KEY 用户AccessKey，如何获取AccessKey，请参考为IAM子用户创建访问密钥 否，若未提供TEMP_AKSK_CM则必填
      KCI_SECRET_KEY 用户SecretKey，如何获取SecretKey，请参考为IAM子用户创建访问密钥 否，若未提供TEMP_AKSK_CM则必填
      TEMP_AKSK_CM KCE集群中临时AK/SK configmap name，见kube-system命名空间下，原始名称为user-temp-aksk 否，若未提供KCI_ACCESS_KEY和KCI_SECRET_KEY则必填
      KCI_CLUSTER_ID 集群ID，对于自建集群，需用户自定义一个唯一标识，作为集群ID，建议使用uuid格式 是
      KCI_REGION 地域名称，查询容器实例支持的地域，请参考支持地域 否，使用TEMP_AKSK_CM时可不填，使用KCI_ACCESS_KEY和KCI_SECRET_KEY时必填
      KCI_SUBNET_ID 容器实例部署的子网 是
      KCI_SECURITY_GROUP_IDS 容器实例所属的安全组，支持设置多个，请以","分割，最多允许设置3个 是
      KCI_HOST_ALIASES 若需使用自建镜像仓库，在vk级别配置实例hostAliases，生效于该vk所管理的实例底层系统内，用于解析镜像仓库地址，必须为json字符串格式（参考Adding additional entries with hostAliases） 否
      KCI_DNS_CONFIG 若需使用自建镜像仓库，在vk级别配置实例dnsconfig，生效于该vk所管理的实例底层系统内，用于解析镜像仓库地址，必须为json字符串格式（参考Pod’s DNS Config） 否
      VKUBELET_POD_IP virtual-kubelet的pod的InternalIP，固定值，引入virtual-kubelet的pod.status.podIP 是
      KCI_BASE_IMAGE vk全局指定所管理的所有实例使用的基础镜像（对配置该值后创建的实例生效） 否
      KCI_INSTANCE_FAMILY vk全局指定指定自动匹配机型，如用户创建Pod时未通过Annotation指定机型套餐，则会根据Pod的规格从自动匹配机型中按顺序依次自动匹配套餐 否

      在集群中创建以下configmap（其中ak，sk，region为分别对应KCI_ACCESS_KEY、KCI_SECRET_KEY，KCI_REGION）。

      注意：configmap的名称请确保为“user-temp-aksk”，目前暂不支持其他名称

      # kubectl apply -f rbkci-aksk.yaml
configmap/user-temp-aksk created

      rbkci-aksk.yaml内容如下：

      apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: user-temp-aksk
  namespace: kube-system
data:
  ak: AKXXXXXXXXXXXXXXXX
  region: xxxxxx
  sk: OKXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

      按照如下示例部署virtual-kubelet组件，替换示例中的对应参数值。rbkci-vk.yaml示例如下：

      apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: rbkci-virtual-kubelet
  namespace: kube-system
  labels:
    k8s-app: rbkci-virtual-kubelet
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      k8s-app: rbkci-virtual-kubelet
  template:
    metadata:
      name: rbkci-virtual-kubelet
      labels:
        k8s-app: rbkci-virtual-kubelet
    spec:
      serviceAccountName: virtual-kubelet-sa
      containers:
        - name: virtual-kubelet
          image: hub.kce.ksyun.com/ksyun/rbkci-virtual-kubelet:v1.3.6
          args:
            # 自定义虚拟节点名称，默认值为rbkci-virtual-kubelet
            - --nodename=rbkci-virtual-kubelet
            # 指定虚拟节点的DNS配置，为集群内coredns服务的IP地址
            - --cluster-dns=10.254.0.10
            # 指定集群域名，默认为'cluster.local'
            - --cluster-domain=cluster.local
            # 指定集群kubeconfig文件路径，值为kubeconfig volume对应的mountPath
            - --kcilet-kubeconfig-path=/root/.kube/config
            # kubernetes版本大于等于1.13建议启用lease资源用于节点心跳
            - --enable-node-lease
            # 虚拟节点管理的所有实例使能kube-proxy
            - --kube-proxy-enable
            # 节点管理的所有实例基础系统盘大小，单位GB，范围20-500GB，Local_SSD最大100GB，其他类型最大500GB。该值为空时CPU机型默认为20GB，GPU机型默认为50GB
            - --base-system-disk-size=50
          imagePullPolicy: Always
          env:
            - name: VKUBELET_POD_IP
              valueFrom:
                fieldRef:
                  fieldPath: status.podIP
            - name: TEMP_AKSK_CM
              value: user-temp-aksk
            - name: KCI_CLUSTER_ID
              value: ${cluster_id} 
            - name: KCI_SUBNET_ID
              value: ${subnet_id}
            - name: KCI_SECURITY_GROUP_IDS
              value: ${security_group_ids} 
            # 使用自建镜像仓库时，指定该虚拟节点所管理的实例底层系统的hostAliases配置
            - name: KCI_HOST_ALIASES
              value: ${host_aliases}
            # 使用自建镜像仓库时，指定该虚拟节点所管理的实例底层系统的dnsconfig配置
            - name: KCI_DNS_CONFIG
              value: ${dns_config}
          volumeMounts:
            - mountPath: /root/.kube
              name: kubeconfig
            - mountPath: /var/log/kci-virtual-kubelet
              name: kci-provider-log
      volumes:
        - name: kubeconfig
          secret:
            secretName: rbkci-kubeconfig-secret
        - name: kci-provider-log
          hostPath:
            path: /var/log/kci-virtual-kubelet

      部署并验证：

      # kubectl apply -f rbkci-vk.yaml

# kubectl get deployment -n kube-system | grep rbkci
rbkci-virtual-kubelet                 1/1     1            1           35s

# kubectl get node 
NAME                    STATUS   ROLES    AGE    VERSION
192.168.1.106           Ready    master   127d   v1.21.3
192.168.1.141           Ready    master   127d   v1.21.3
192.168.1.149           Ready    master   127d   v1.21.3
192.168.3.212           Ready    node     51d    v1.21.3
192.168.3.73            Ready    node     51d    v1.21.3
rbkci-virtual-kubelet   Ready    agent    40s    v1.19.3-vk-v1.3.6

      步骤4：调度KCI容器实例到虚拟节点

      通过YAML创建

      Kubernetes集群通过虚拟节点创建Pod到KCI时，可以通过在 yaml 中定义 annotation 的方式，实现为 Pod 绑定安全组、分配资源等能力。 KCI目前支持的Annotation列表如下：

      Annotation Key Annotation Value示例 是否必填 描述
      k8s.ksyun.com/kci-instance-cpu 4 否 指定容器实例CPU核数，单位：核
      k8s.ksyun.com/kci-instance-memory 8 否 指定容器实例内存，单位：GiB
      k8s.ksyun.com/kci-instance-type 如’S3.2A’, ‘S6.4B’ 否 指定云服务器资源套餐类型，支持选择多个，以逗号分隔
      k8s.ksyun.com/kci-security-group-id xxxxxxxx,xxxxxxxxx 否 支持填写多个，virtual-kubelet启动时，通过配置参数设置默认安全组，所有创建在虚拟节点上的Pod默认使用virtual-kubelet配置的安全组创建KCI实例，如果用户希望使用同VPC下其他安全组创建KCI实例，需要通过注解方式显示指定安全组
      k8s.ksyun.com/kci-subnet-id xxxxxxx 否 virtual-kubelet启动时，通过配置参数设置默认的子网，所有创建在虚拟节点上的Pod默认在virtual-kubelet配置的子网下创建KCI实例，如果用户希望在同VPC下其他子网创建KCI实例，需要通过注解方式显示指定子网
      k8s.ksyun.com/kci-kube-proxy-enabled ‘true’ / ‘false’ 否 默认值：‘false’。当为true时，为该pod开启kube-proxy，使该pod具备访问集群内ClusterIP类型服务的能力；否则不开启。
      k8s.ksyun.com/kci-dns-config '{"nameservers":["1.1.1.1"],"options":[{"name":"ndots","value":"2"},{"name":"timeout","value":"3"}],"searches":["test1.com"]}' 否 使用自建镜像仓库时，若未在vk维度配置，可在实例维度配置dnsconfig，生效于实例底层系统内，用于解析镜像仓库地址，必须为json字符串格式（参考Pod’s DNS Config）
      k8s.ksyun.com/kci-host-aliases '[{"ip":"1.2.3.4","hostnames":["www.privaterepo1.com"]},{"ip":"2.3.4.5","hostnames":["www.privaterepo2.com"]}]' 否 使用自建镜像仓库时，若未在vk维度配置，可在实例维度配置hostAliases，生效于实例底层系统内，用于解析镜像仓库地址，必须为json字符串格式（参考Adding additional entries with hostAliases）
      k8s.ksyun.com/kci-base-system-disk-size “50” 否 设置实例基础系统盘大小，单位GB，默认20GB，范围20-500GB，Local_SSD最⼤100GB，其他类型最⼤500GB
      k8s.ksyun.com/kci-base-system-disk-type Local_SSD/SSD3.0/EHDD 否 设置实例基础系统盘类型，⽀持三种类型：Local_SSD/SSD3.0/EHDD，该值为空时系统会⾃动适配
      k8s.ksyun.com/kci-base-image xxxxxxx 否 指定容器实例的基础镜像ID
      k8s.ksyun.com/kci-charge-type HourlyInstantSettlement/Spot 否 容器实例的计费方式，支持按小时实时结算和竞价型实例。不指定计费方式时，默认为按小时实时结算
      k8s.ksyun.com/kci-spot-strategy SpotAsPriceGo 否，若k8s.ksyun.com/kci-charge-type设置为Spot则必填 竞价实例的抢占策略。
      SpotAsPriceGo：系统自动出价，出价为固定折扣乘以列表价
      k8s.ksyun.com/kci-retain-ip ‘true’ / ‘false’ 否 默认值：‘false’。当为true时，为该Pod开启固定IP功能。开启此功能的Pod，当Pod被销毁后默认会保留这个Pod的IP 24小时。24小时内重建同名的Pod，还能使用该IP。24小时以后，该IP有可能被其他Pod抢占。仅对statefulset、rawpod生效
      k8s.ksyun.com/kci-retain-ip-hours “48” 否 修改Pod固定IP的保留时长，单位是小时。如Pod 销毁之后超过这个时长没有创建回来，IP将被释放。默认是24小时，最大可支持保留一年。仅对statefulset、rawpod生效
      k8s.ksyun.com/kci-eip-allocation-id xxxxxxx 否 指定容器实例绑定的EIP实例ID
      k8s.ksyun.com/kci-core-pattern “/tmp/cores/core.%h.%e.%p.%t” 否 设置容器实例的Core dump文件保存目录

      注：

      1. 若指定KCI Pod的规格，需要同时设置k8s.ksyun.com/kci-instance-cpu和k8s.ksyun.com/kci-instance-memory参数。
      2. 除了通过指定CPU和内存的方式创建KCI实例，在对实例规格有特殊需求的场景（如：网络吞吐量、网卡队列数等），您也可以指定KCI实例底层所使用的云服务器套餐规格来创建实例，套餐规格可参考支持的云服务器类型。
      3. 在不指定KCI规格或套餐时，金山云容器服务会自动规整KCI Pod的规格，详细计算方法请参考指定KCI Pod规格。
      4. 虚拟节点创建时默认存在污点rbkci-virtual-kubelet.io/provider:kingsoftcloud，若要将容器实例调度到虚拟节点，可通过为pod配置容忍度或指定节点调度实现。

      您可以通过指定nodeName等方式将pod调度到KCI上运行，yaml示例如下：

      apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-rbkci
  namespace: default
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
        annotations:
            k8s.ksyun.com/kci-dns-config: '{"nameservers":["1.1.1.1"],"options":[{"name":"ndots","value":"2"},{"name":"timeout","value":"3"}],"searches":["test1.com"]}'   #实例维度配置dnsconfig，生效于实例底层系统内，用于解析镜像仓库地址
            k8s.ksyun.com/kci-host-aliases: '[{"ip":"1.2.3.4","hostnames":["www.privaterepo1.com"]},{"ip":"2.3.4.5","hostnames":["www.privaterepo2.com"]}]'   #实例维度配置hostAliases，生效于实例底层系统内，用于解析镜像仓库地址
            k8s.ksyun.com/kci-instance-type: N3.2B  #指定N3机型，2核4G的云服务器为容器实例底层资源
        labels:
            app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
      nodeName: rbkci-virtual-kubelet   #指定nodeName将pod调度到虚拟节点上

      验证

      登录容器实例控制台，查看KCI的创建情况。

      image20211223145418021.png

      后续操作

      升级Virtual Kubelet

      随容器实例功能迭代，Virtual Kubelet版本会相应进行更新，目前您可通过手动修改VK镜像版本的方式进行升级。具体操作步骤如下：

      步骤1：将对应虚拟节点置为不可调度
      # kubectl cordon rbkci-virtual-kubelet
node/rbkci-virtual-kubelet cordoned
      步骤2：更新虚拟节点对应的Deployment镜像版本
      # kubectl edit deployments.apps -n kube-system rbkci-virtual-kubelet

      示例如下：

      ...
    spec:
      containers:
      - args:
        - --nodename=rbkci-virtual-kubelet
        - --cluster-dns=10.254.0.10
        - --cluster-domain=cluster.local
        - --kcilet-kubeconfig-path=/root/.kube/config
        env:
        - name: VKUBELET_POD_IP
          valueFrom:
            fieldRef:
              apiVersion: v1
              fieldPath: status.podIP
        - name: TEMP_AKSK_CM
          value: user-temp-aksk
        - name: KCI_CLUSTER_ID
          value: b4327dda-bfeb-43b4-b424-d6dbcb1a388f
        - name: KCI_SUBNET_ID
          value: 588e25a2-e052-4620-913a-38519f59563c
        - name: KCI_SECURITY_GROUP_IDS
          value: 379103c8-2439-44ac-95e7-82e77e6fdf75
        image: hub.kce.ksyun.com/ksyun/rbkci-virtual-kubelet:v1.3.1    #将镜像tag改为最新版本
        imagePullPolicy: Always
        name: virtual-kubelet
        resources: {}
        terminationMessagePath: /dev/termination-log
        terminationMessagePolicy: File
        volumeMounts:
        - mountPath: /root/.kube/config
          name: kubeconfig
        - mountPath: /var/log/kci-virtual-kubelet
          name: kci-provider-log
 ...
      步骤3：将对应节点恢复为可调度状态

      在rbkci-virtual-kubelet Deployment滚动更新完成后，将对应节点恢复为可调度状态。

      # kubectl uncordon rbkci-virtual-kubelet
node/rbkci-virtual-kubelet uncordoned
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