48、在Microsoft Azure上使用Azure Kubernetes Service搭建Kubernetes集群指南

在Microsoft Azure上使用Azure Kubernetes Service搭建Kubernetes集群指南

1. 安装Azure CLI

Azure CLI是管理Azure资源的强大工具，不同操作系统的安装方法有所不同：
- macOS ：使用Homebrew进行安装，命令如下：

$ brew install azure-cli

安装完成后，运行以下命令检查版本：

$ az --version

• Linux ：Microsoft提供了适用于大多数常见Linux发行版的安装脚本，使用以下命令运行脚本：

$ curl -L https://aka.ms/InstallAzureCli | bash

安装完成后，需要重启会话。可以通过注销再登录，或者在某些发行版中运行以下命令：

$ source ~/.profile

重启会话后，同样运行 az --version 检查版本。
- Windows ：有三种安装方式：
- 从 https://aka.ms/installazurecliwindows 下载安装程序，然后双击运行。
- 使用PowerShell命令：

$ProgressPreference = 'SilentlyContinue'; Invoke-WebRequest -Uri https://aka.ms/installazurecliwindows -OutFile .\AzureCLI.msi; Start-Process msiexec.exe -Wait -ArgumentList '/I AzureCLI.msi /quiet'; Remove-Item .\AzureCLI.msi

- 使用Chocolatey包管理器，运行以下命令：

$ choco install azure-cli

无论使用哪种方式安装，安装完成后都运行 az --version 检查版本。

2. 配置Azure CLI

配置Azure CLI非常简单，运行以下命令：

$ az login

这将打开默认浏览器，要求你登录。登录后，Azure CLI将配置为使用你登录的账户。
如果遇到问题或在仅支持命令行的环境（如远程Linux服务器）中安装Azure CLI，可以运行以下命令获取URL和唯一的登录代码：

$ az login --use-device-code

登录后，可以使用以下命令查看Azure账户信息：

$ az account show

如果由于某些原因无法在本地安装Azure CLI，也可以使用Azure门户中的基于Web的终端。

3. 访问Azure Cloud Shell

要访问Azure Cloud Shell，打开 https://portal.azure.com/ 并使用凭据登录。登录后，点击页面顶部菜单栏中的Cloud Shell图标（中央搜索框旁边的第一个图标）。
启动云外壳时，可以选择附加存储。由于我们将使用 kubectl ，建议选择“Mount storage account”选项并选择你的订阅。点击“Apply”按钮后，选择“We will create a storage account for you”选项。
大约一分钟后，Cloud Shell将打开，你将看到命令提示符。运行 az --version 检查Azure CLI版本，由于Azure门户在后台处理了登录，无需再运行 az login 命令。

4. 启动Azure Kubernetes Service集群

在完成上述步骤后，我们可以启动AKS集群，只需运行两个命令：
- 创建Azure资源组：

$ az group create --name rg-myfirstakscluster-eus --location eastus -o table

此命令在 eastus 区域创建名为 rg-myfirstakscluster-eus 的资源组，并将输出格式设置为表格。
- 启动AKS集群：

$ az aks create --resource-group rg-myfirstakscluster-eus --name aks-myfirstakscluster-eus --node-count 2 --enable-addons monitoring --generate-ssh-keys -o yaml

启动和配置集群大约需要五分钟，下面解释 az aks create 命令的参数：
| 参数 | 说明 |
| ---- | ---- |
| --resource-group | 指定AKS集群所在的资源组，集群将继承资源组的位置。 |
| --name | 指定集群的名称。 |
| --node-count | 设置要启动的节点数量。 |
| --enable-addons | 启用集群启动时的附加组件，这里启用了监控附加组件。 |
| --generate-ssh-keys | 为集群生成SSH公钥和私钥文件。 |
| -o | 指定命令输出格式，这里选择YAML格式，更易读。 |

集群启动后，运行以下命令配置本地 kubectl 客户端以与集群交互：

$ az aks get-credentials --resource-group rg-myfirstakscluster-eus --name aks-myfirstakscluster-eus

配置完成后，运行 kubectl get nodes 检查集群中的节点是否正常运行。

5. 部署工作负载并与集群交互

我们将使用之前章节中的示例Guestbook工作负载进行测试，部署步骤如下：
- 部署Redis leader：

$ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples/main/quickstarts/guestbook/redis-leader-deployment.yaml
$ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples/main/quickstarts/guestbook/redis-leader-service.yaml

• 部署Redis follower：

$ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples/main/quickstarts/guestbook/redis-follower-deployment.yaml
$ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples/main/quickstarts/guestbook/redis-follower-service.yaml

• 部署前端：

$ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples/main/quickstarts/guestbook/frontend-deployment.yaml
$ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples/main/quickstarts/guestbook/frontend-service.yaml

几分钟后，运行以下命令获取前端服务信息：

$ kubectl get service frontend

这将提供公共IP地址，使用 http://<ipaddress> 在浏览器中访问Guestbook应用程序。

6. 探索Azure门户

登录Azure门户 https://portal.azure.com/ ，在顶部搜索框中输入“Kubernetes”，点击“Kubernetes services”，可以看到用户有权限访问的Kubernetes服务列表。点击 aks-myfirstakscluster-eus 进入集群概述页面，左侧的“Kubernetes resources”菜单提供了以下选项：
- Namespaces ：显示集群中所有活动的命名空间。由于我们在部署工作负载时未定义自定义命名空间，部署和服务将列在默认命名空间下。除了默认命名空间，还有 kube-node-lease 、 kube-public 和 kube-system ，建议不要修改这些命名空间。点击默认命名空间可进入概述页面，可编辑命名空间的YAML定义、查看事件日志和配置服务网格。
- Workloads ：查看工作负载信息。可以过滤列表以仅显示默认命名空间中的工作负载。点击某个部署可查看详细信息，除了YAML和事件，还可以查看Insights。选择“Live logs”选项可以实时查看Pod日志。切换到“Pods”、“Replica sets”、“Stateful sets”、“Daemon sets”、“Jobs”和“Cron jobs”选项卡可以查看相应的信息。
- Services and ingresses ：列出集群中部署的所有服务，可查看服务使用的集群IP和配置的外部IP。点击某个服务可深入查看配置信息。
- Storage ：如果集群中配置了持久存储，可以在此查看详细信息并进行管理。在我们的示例工作负载中，没有配置持久存储，因此这里显示的信息较少。
- Configuration ：查看和编辑集群中配置的ConfigMaps或Secrets。由于我们的工作负载中没有配置这些，列出的是集群本身的配置，不建议修改。
- Custom resources ：管理附加到集群的自定义资源。
- Events ：显示集群的所有实时事件，可帮助监控和排查集群及应用程序工作负载的健康问题。
- Run command ：可以直接在Azure门户中运行任何 kubectl 命令，无需启动云外壳或配置本地 kubectl 客户端。

左侧的“Settings”菜单提供了以下选项：

graph LR
    A[Settings] --> B[Node pools]
    A --> C[Cluster configuration]
    A --> D[Application scaling]
    A --> E[Networking]
    A --> F[Extensions + applications]
    A --> G[Backup]
    A --> H[Other options]

• Node pools ：查看节点池详细信息，可升级节点池中运行的Kubernetes版本（前提是升级控制平面的Kubernetes版本），还可以缩放节点池或添加新的节点池。
• Cluster configuration ：升级控制平面的Kubernetes版本，Microsoft管理控制平面并将其与节点池分离。Kubernetes控制平面提供最多三个版本的向后兼容性，通常只能在当前运行版本的三个版本范围内进行升级。
• Application scaling ：启用Kubernetes Event-Driven Autoscaler (KEDA)，可根据外部源的事件动态调整工作负载。目前通过Azure门户配置服务时，支持的缩放事件存在一些限制，支持的源包括Azure Service Bus、Cron、Memory和CPU。
• Networking ：查看和管理集群的网络设置。
• Extensions + applications ：作为Azure Marketplace的一部分，Microsoft提供了可部署到AKS集群的第一方和第三方应用程序，可在此管理这些部署。
• Backup ：Azure原生备份服务现在支持备份Kubernetes工作负载和应用程序数据，可在此进行管理。
• Other options ：提供了配置集群各个部分以及将集群连接到其他Azure原生服务的选项。如需更多信息，可以参考相关文档。

7. Insights（Monitoring）

在集群视图的“Monitoring”菜单中，“Insights”选项提供了以下几个选项卡：
- Cluster ：快速查看整个集群的CPU和内存利用率，以及节点和Pod数量。
- Reports ：提供预编写的节点监控（性能）、资源监控（可用性）、计费和网络报告，随着服务的发展，将添加更多报告。
- Nodes ：查看节点概述。
- Controllers ：显示集群中启动的控制器详细信息，如副本集和守护程序集。
- Containers ：查看部署的Pod中运行的所有容器的详细信息。

通过这些Insights，我们可以快速了解集群的运行情况，而无需深入多个页面查找信息。

综上所述，通过以上步骤，我们可以在Microsoft Azure上使用Azure Kubernetes Service搭建Kubernetes集群，并部署和管理工作负载。同时，Azure门户提供了丰富的功能和工具，帮助我们监控和管理集群。

在Microsoft Azure上使用Azure Kubernetes Service搭建Kubernetes集群指南（续）

8. 详细操作流程总结

为了更清晰地展示整个搭建和管理Kubernetes集群的过程，我们可以将前面的步骤整理成如下流程图：

graph TD
    A[安装Azure CLI] --> B[配置Azure CLI]
    B --> C[访问Azure Cloud Shell]
    C --> D[启动AKS集群]
    D --> E[配置kubectl客户端]
    E --> F[部署工作负载]
    F --> G[探索Azure门户]
    G --> H[使用Insights监控]

下面我们再以列表形式详细回顾每个步骤的关键操作：
1. 安装Azure CLI
- macOS ： brew install azure-cli ，然后 az --version 检查版本。
- Linux ： curl -L https://aka.ms/InstallAzureCli | bash ，重启会话（ source ~/.profile ）后 az --version 。
- Windows ：可通过下载安装程序、PowerShell命令或Chocolatey包管理器安装，安装后 az --version 。
2. 配置Azure CLI
- 正常情况： az login 。
- 特殊情况： az login --use-device-code ，登录后 az account show 查看账户信息。
3. 访问Azure Cloud Shell
- 登录 https://portal.azure.com/ ，点击Cloud Shell图标。
- 选择存储选项，点击“Apply”后选择自动创建存储账户。
- 打开后 az --version 检查版本。
4. 启动AKS集群
- 创建资源组： az group create --name rg-myfirstakscluster-eus --location eastus -o table 。
- 启动集群： az aks create --resource-group rg-myfirstakscluster-eus --name aks-myfirstakscluster-eus --node-count 2 --enable-addons monitoring --generate-ssh-keys -o yaml 。
5. 配置kubectl客户端 ： az aks get-credentials --resource-group rg-myfirstakscluster-eus --name aks-myfirstakscluster-eus ，然后 kubectl get nodes 检查节点。
6. 部署工作负载
- Redis leader：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples/main/quickstarts/guestbook/redis-leader-deployment.yaml
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples/main/quickstarts/guestbook/redis-leader-service.yaml

- Redis follower：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples/main/quickstarts/guestbook/redis-follower-deployment.yaml
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples/main/quickstarts/guestbook/redis-follower-service.yaml

- 前端：

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples/main/quickstarts/guestbook/frontend-deployment.yaml
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/GoogleCloudPlatform/kubernetes-engine-samples/main/quickstarts/guestbook/frontend-service.yaml

- 获取前端服务信息：`kubectl get service frontend`，访问`http://<ipaddress>`。

7. 探索Azure门户
   • 登录 https://portal.azure.com/ ，搜索“Kubernetes”进入服务列表。
   • 点击集群进入概述页面，通过“Kubernetes resources”和“Settings”菜单进行各项操作。
8. 使用Insights监控 ：在“Monitoring”菜单的“Insights”选项中，通过不同选项卡查看集群相关信息。

9. 常见问题及解决方法

在搭建和管理Kubernetes集群的过程中，可能会遇到一些常见问题，下面我们以表格形式列出并给出解决方法：
| 问题 | 可能原因 | 解决方法 |
| ---- | ---- | ---- |
| az login 无法打开浏览器 | 本地环境配置问题或网络问题 | 尝试使用 az login --use-device-code 获取登录URL和代码进行登录。 |
| 集群启动失败 | 资源组配置错误、网络问题或权限不足 | 检查资源组名称和位置是否正确，确保网络连接正常，检查账户权限。 |
| kubectl 无法连接到集群 | 客户端配置错误或集群未正常启动 | 重新运行 az aks get-credentials 命令配置客户端，检查集群状态。 |
| 工作负载部署失败 | YAML文件错误或资源不足 | 检查YAML文件的语法和内容，确保集群有足够的资源。 |

10. 最佳实践建议

为了更好地使用Azure Kubernetes Service搭建和管理Kubernetes集群，我们提供以下最佳实践建议：
- 资源管理
- 合理规划资源组，将相关资源放在同一个资源组中，方便管理和权限控制。
- 根据实际需求调整节点数量和配置，避免资源浪费。
- 安全配置
- 定期更新Kubernetes版本，确保控制平面和节点池的安全性。
- 配置适当的角色和权限，限制对集群资源的访问。
- 监控和日志
- 启用监控附加组件，利用Insights功能实时监控集群的性能和健康状况。
- 定期查看事件日志，及时发现和解决潜在问题。
- 备份和恢复
- 利用Azure原生备份服务定期备份Kubernetes工作负载和应用程序数据，确保数据的安全性和可恢复性。

通过遵循这些最佳实践，我们可以提高集群的稳定性、安全性和性能，更好地满足业务需求。

总之，在Microsoft Azure上使用Azure Kubernetes Service搭建和管理Kubernetes集群是一个综合性的过程，需要我们掌握多个方面的知识和技能。通过本文详细介绍的步骤、操作方法、常见问题解决和最佳实践建议，希望能帮助读者顺利搭建和管理自己的Kubernetes集群。