Rancher概述

Posted 2023-03-21

参考技术A Rancher是一个帮助企业运行和管理Docker和Kubernates的开源软件平台。通过Rancher，企业不再需要从零开始使用各种开源技术构建一个容器服务平台。Rancher提供了管理容器的完整软件栈。

Rancher软件包含4个主要的组件：

1、基础设施编排

Rancher接受来自于公有云和私有云的计算资源(Linux主机模式的)。Linux主机可以是虚拟机也可以是物理机。Rancher将使用主机的CPU、内存、存储和网络连接。从Rancher的角度来说，一个云提供商提供的虚拟机和在托管环境提供的裸机服务器是没区别的。

Rancher提供了基础设施服务，它被设计用来管理容器化的应用。Rancehr基础设施服务包括网络、存储、负载均衡、DNS和安全。Rancher基础设施服务自身也被部署为一个容器，因此Rancher基础设施服务能够运行在任何云提供的Linux主机上。

2、容器编排和调度

很多用户选择使用容器编排和调度框架来运行容器化的应用。Rancher支持市场中主流的容器编排和调度框架，包括Docker Swarm、Kubernetes和Mesos。一个用户能够同时创建多个Swarm或Kubernetes集群。他们能够使用本地的Swarm或Kubernetes工具管理自己的应用。

除了Docker Swarm、Kubernetes和Mesos，Rancher也支持自己的容器编排和调度框架Cattle。Cattle除了被用来编排基础设施服务，也被用来安装、管理、更新Docker Swarm、Kubernetes和Mesos的集群。

3、应用目录

通过应用目录，Rancher用户能够通过一键来部署完整的多容器集群应用。用户能够管理已部署的应用，并在应用提供新版本是，能够执行自动化的升级。Rancher提供Rancher社区所贡献应用的公共目录，用户可以创建自己的私有目录。

4、企业级控制

Rancher支持灵活的用户认证插件，并能够通过Active Directory、LDAP和GitHub实现认证集成。Rancher支持环境层面的基于角色的访问控制，例如：允许或拒绝用户和组织对开发和生产环境的访问。

下图展示了Rancher主要组件和特性：

K8SRancher的安装&使用Rancher搭建K8S集群&Rancher的使用

1 Rancher概述

rancher官方文档
Rancher 是一个 Kubernetes 管理工具，让你能在任何地方和任何提供商上部署和运行集群。

Rancher 可以创建来自 Kubernetes 托管服务提供商的集群，创建节点并安装 Kubernetes，或者导入在任何地方运行的现有 Kubernetes 集群。

Rancher 基于 Kubernetes 添加了新的功能，包括统一所有集群的身份验证和 RBAC，让系统管理员从一个位置控制全部集群的访问。

此外，Rancher 可以为集群和资源提供更精细的监控和告警，将日志发送到外部提供商，并通过应用商店（Application Catalog）直接集成 Helm。如果你拥有外部 CI/CD 系统，你可以将其与 Rancher 对接。没有的话，你也可以使用 Rancher 提供的 Fleet 自动部署和升级工作负载。

Rancher 是一个 全栈式 的 Kubernetes 容器管理平台，为你提供在任何地方都能成功运行 Kubernetes 的工具。

2 安装Rancher

2.1 环境

软件	版本
Ubuntu	20.04.2
docker	20.10.6

2.2 环境初始化

2.2.1 关闭swap分区

sudo swapoff -a

验证

free -m

2.2.2 确保时区，时间正确

sudo timedatectl

2.2.3 确保虚机不会自动suspend

sudo systemctl mask sleep.target suspend.target hibernate.target hybrid-sleep.target

2.2.4 加载内核模块br_netfilter，并调整参数

执行

sudo modprobe br_netfilter

确认已加载

lsmod | grep br_netfilter 

调整内核参数，修改 /etc/sysctl.conf
将桥接的IPv4流量传递到iptables的链

vim /etc/sysctl.conf

cat > /etc/sysctl.conf << EFO
net.ipv4.ip_forward = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EFO

使配置生效，执行：

sudo sysctl --system

2.2.5 设置rp_filter的值

执行

sudo vi /etc/sysctl.d/10-network-security.conf

将文件中如下两个参数的值从2修改为1

net.ipv4.conf.default.rp_filter=1 
net.ipv4.conf.all.rp_filter=1

使配置生效，执行：

sudo sysctl --system

2.3 启动Rancher

2.3.1 启动Rancher

启动时需要添加 --privileged 参数

sudo docker run -d --restart=unless-stopped --privileged --name rancher -p 20080:80 -p 443:443 rancher/rancher

2.3.2 在Web界面登录

地址：https:// + ip
例如：https://192.168.20.4

因为是使用https的方式登录，所以会报错。点继续前往就可以了。

如果您预先设置了自己的引导密码，请在这里输入。否则会为您生成一个随机的。
用docker ps找到你的容器ID，然后运行:

sudo docker logs container-id 2>&1 | grep "Bootstrap Password:"

执行

sudo docker logs 28fedd17fc15 2>&1 | grep "Bootstrap Password:"
2022/10/21 06:49:08 [INFO] Bootstrap Password: zrv99r7xrs22wvfksfwlxqt5n52j4mh8pgntc4nvm6xc8269jwxk4w

设置密码，最少12位

至此，Rancher安装完成！

3 使用Rancher搭建K8S集群

如果已经搭建k8s集群，可以选择导入已有集群。
这边我们选择创建

选择在现有的节点上使用RKE创建集群

输入集群的名称，选择k8s版本，然后根据自己的需求修改其他配置，然后点击Next


登录到节点服务器，服务器上需要装有对应版本的docker，然后执行下面的命令

然后在首页查看cluster的状态是否是Active，Active说明成功了。

如果出现：Cluster health check failed:
可能是服务器没有关闭防火墙
查看防火墙状态

sudo ufw status

关闭防火墙

sudo ufw disable

4 Rancher的使用

这边以一个SpringBoot项目为例子。
Docker私库使用的是Harbor，需要将镜像上传到Harbor中。
Harbor的搭建可以看我的另一篇文章 搭建Docker私库Harbor

4.1 创建命名空间

这边可以使用YAML文件创建，也可以在页面直接输入创建。

4.2 Secret

首先创建Harbor私库的密钥
选择 存储=> Secrets =>创建

选择 仓库

命名空间选择之前自己创建的，填写名称，然后选择 Custom，仓库地址就是Harbor的地址，再输入Habor的用户名和密码。

4.3 Deployment

4.3.1 概述

一个 Deployment 为 Pod 和 ReplicaSet 提供声明式的更新能力。

你负责描述 Deployment 中的 目标状态，而 Deployment 控制器（Controller） 以受控速率更改实际状态， 使其变为期望状态。你可以定义 Deployment 以创建新的 ReplicaSet，或删除现有 Deployment， 并通过新的 Deployment 收养其资源。

说明：
不要管理 Deployment 所拥有的 ReplicaSet 。 如果存在下面未覆盖的使用场景，请考虑在 Kubernetes 仓库中提出 Issue。

4.3.2 用例

以下是 Deployments 的典型用例：

• 创建 Deployment 以将 ReplicaSet 上线。ReplicaSet 在后台创建 Pod。 检查 ReplicaSet 的上线状态，查看其是否成功。
• 通过更新 Deployment 的 PodTemplateSpec，声明 Pod 的新状态 。 新的ReplicaSet 会被创建，Deployment 以受控速率将 Pod 从旧 ReplicaSet 迁移到新 ReplicaSet。每个新的 ReplicaSet 都会更新 Deployment 的修订版本。
• 如果 Deployment 的当前状态不稳定，回滚到较早的Deployment 版本。 每次回滚都会更新 Deployment 的修订版本。
• 扩大 Deployment 规模以承担更多负载。 暂停Deployment 以应用对 PodTemplateSpec 所作的多项修改， 然后恢复其执行以启动新的上线版本。
• 使用Deployment 状态来判定上线过程是否出现停滞。
• 清理较旧的不再需要的 ReplicaSet 。

4.3.3 创建 Deployment

4.3.3.1 使用表单编辑创建Deployment

4.3.3.2 使用YAML文件创建Deployment

• YAML文件包含四个部分：**

apiVersion: 表示版本
kind: 表示资源
metadata: 表示元信息
spec: 资源规范字段

下面是具体的字段说明：

apiVersion: apps/v1         # 指定api版本，此值必须在kubectl api-versions中
kind: Deployment            # 指定创建资源的角色/类型
metadata:                   # 资源的元数据/属性
  name: dnehsa-bizc         # 资源的名字，在同一个namespace中必须唯一
  namespace: gdfw           # 部署在哪个namespace中
  labels:                   # 设定资源的标签
    app: dnehsa-bizc
spec:                       # 资源规范字段
  replicas: 1               # 声明副本数目
  revisionHistoryLimit: 10  # 保留历史版本
  selector:                 # 选择器
    matchLabels:            # 匹配标签
      app: dnehsa-bizc
  strategy:                 # 策略
    rollingUpdate:          # 滚动更新
      maxSurge: 25%         # 最大额外可以存在的副本数，可以为百分比，也可以为整数
      maxUnavailable: 25%   # 表示在更新过程中能够进入不可用状态的 Pod 的最大值，可以为百分比，也可以为整数
    type: RollingUpdate     # 滚动更新策略
  template:                 # 模版
    metadata:               # 资源的元数据/属性
      labels:               # 设定资源的标签
        app: dnehsa-bizc
    spec:                   # 资源规范字段
      containers:
        - name: dnehsa-bizc   # 容器的名字
          image: 192.168.20.4:8930/library/dnehsa_bizc:v1.0  # 容器使用的镜像地址
          imagePullPolicy: Always   # 每次Pod启动拉取镜像策略，三个选择 Always、Never、IfNotPresent
          # Always，每次都检查；Never，每次都不检查（不管本地是否有）；IfNotPresent，如果本地有就不检查，如果没有就拉取

          resources: # 资源管理
            limits: # 最大使用
              cpu: 300m # CPU，1核心 = 1000m
              memory: 500Mi # 内存，1G = 1000Mi
            requests:  # 容器运行时，最低资源需求，也就是说最少需要多少资源容器才能正常运行
              cpu: 100m
              memory: 100Mi
          livenessProbe:  #存活探针器配置
            httpGet: #1.存活探针器三种方式 1.cmd命令方式进行探测 2.http 状态码方式 3.基于tcp端口探测
              path: /healthy #k8s源码中healthz 实现 https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/test/images/agnhost/liveness/server.go
              port: 32189    #应用程序监听端口
            failureThreshold: 3 #处于成功时状态时，探测操作至少连续多少次的失败才被视为检测不通过，显示为#failure属性.默认值为3,最小值为 1,存活探测情况下的放弃就意味着重新启动容器。
            initialDelaySeconds: 600 #存活性探测延迟时长,即容器启动多久之后再开始第一次探测操作,显示为delay属性.默认值为0，即容器启动后立刻便开始进行探测.
            periodSeconds: 10  #执行探测的时间间隔（单位是秒）。默认是 10 秒。最小值是 1秒,过高的频率会对Pod对象带来较大的额外开销,而过低的频率又会使得对错误的反应不及时.
            successThreshold: 1 #处于失败状态时,探测操作至少连续多少次的成功才被人为是通过检测，显示为#success属性,默认值为1，最小值也是1
            timeoutSeconds: 3 #存活性探测的超时时长,显示为timeout属性,默认值1s,最小值也是1s
          readinessProbe:  #定义就绪探测器
            failureThreshold: 3 #处于成功时状态时，探测操作至少连续多少次的失败才被视为检测不通过，显示为#failure属性.默认值为3,最小值为  就绪探测情况下的放弃 Pod 会被打上未就绪的标签.
            tcpSocket: # 1.就绪探针三种方式 1.cmd命令方式进行探测 2.http 状态码方式 3.基于tcp端口探测
              port: 32189 #应用程序监听端口
            initialDelaySeconds: 10 #执行探测的时间间隔（单位是秒）。默认是 10 秒。最小值是 1秒,过高的频率会对Pod对象带来较大的额外开销,而过低的频率又会使得对错误的反应不及时.
            periodSeconds: 10  #执行探测的时间间隔（单位是秒）。默认是 10 秒。最小值是 1秒,过高的频率会对Pod对象带来较大的额外开销,而过低的频率又会使得对错误的反应不及时
            successThreshold: 1 #处于失败状态时,探测操作至少连续多少次的成功才被人为是通过检测，显示为#success属性,默认值为1，最小值也是1
            timeoutSeconds: 3  #存活性探测的超时时长,显示为timeout属性,默认值1s,最小值也是1s
          env:  #环境变量
            - name: TZ
              value: Asia/Shanghai
            # JVM env
            - name: JAVA_OPTS
              value: -Xms1024m -Xmx2048m -Dfile.encoding=UTF-8
            # profile
            - name: PROFILE
              value: dev
          volumeMounts:              # 使用存储卷
            - mountPath: /var/logs   # 将存储卷挂载到容器内部路径
              name: log-volume
      dnsPolicy: ClusterFirst   # 使用宿主机dns  ; None 无任何策略 ；ClusterFirst 集群DNS优先;ClusterFirstWithHostNet 集群 DNS 优先，并伴随着使用宿主机网络
      imagePullSecrets: # 镜像仓库拉取密钥
        - name: harbor # 镜像Secrets需要在集群中手动创建
      restartPolicy: Always # 重启策略
      volumes:              # 定义存储卷
        - name: log-volume  # 卷名称
          hostPath:         # 卷类型详细见:https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/storage/volumes/
            path: /data/logs/prod/dnehsa_bizc  # 宿主机存在的目录路径
            type: DirectoryOrCreate # 如果在给定路径上什么都不存在，那么将根据需要创建空目录，权限设置为 0755，具有与 kubelet 相同的组和属主信息
        - name: sidecar  #
          emptyDir:  #emptyDir 卷的存储介质（磁盘、SSD 等）是由保存 kubelet 数据的根目录 （通常是 /var/lib/kubelet）的文件系统的介质确定。

创建一个Deployment后，还会自动创建一个Pod。
这边状态显示为Active，说明创建成功。

4.4 Pod

Pod 是可以在 Kubernetes 中创建和管理的、最小的可部署的计算单元。

Pod（就像在鲸鱼荚或者豌豆荚中）是一组（一个或多个） 容器； 这些容器共享存储、网络、以及怎样运行这些容器的声明。 Pod 中的内容总是并置（colocated）的并且一同调度，在共享的上下文中运行。 Pod 所建模的是特定于应用的 “逻辑主机”，其中包含一个或多个应用容器， 这些容器相对紧密地耦合在一起。 在非云环境中，在相同的物理机或虚拟机上运行的应用类似于在同一逻辑主机上运行的云应用。

除了应用容器，Pod 还可以包含在 Pod 启动期间运行的 Init 容器。 你也可以在集群支持临时性容器的情况下， 为调试的目的注入临时性容器。

4.4.1 什么是 Pod？

说明： 除了 Docker 之外，Kubernetes 支持很多其他容器运行时， Docker 是最有名的运行时， 使用 Docker 的术语来描述 Pod 会很有帮助。
Pod 的共享上下文包括一组 Linux 名字空间、控制组（cgroup）和可能一些其他的隔离方面， 即用来隔离容器的技术。 在 Pod 的上下文中，每个独立的应用可能会进一步实施隔离。

Pod 类似于共享名字空间并共享文件系统卷的一组容器。

4.4.2 使用Pod

Pod 通常不是直接创建的，而是使用工作负载资源创建的。
这边状态显示为Running，说明正在运行。
Execute Shell 可以进入Pod的容器中，相当于执行命令：kubectl exec -it podName -n namespaceName – /bin/sh
View Logs 查看日志，相当于执行命令：kubectl logs -f --tail 500 podName -n namespaceName

4.5 Service

将运行在一组 Pods 上的应用程序公开为网络服务的抽象方法。
使用 Kubernetes，你无需修改应用程序即可使用不熟悉的服务发现机制。 Kubernetes 为 Pod 提供自己的 IP 地址，并为一组 Pod 提供相同的 DNS 名， 并且可以在它们之间进行负载均衡。

动机
创建和销毁 Kubernetes Pod 以匹配集群的期望状态。 Pod 是非永久性资源。 如果你使用 Deployment 来运行你的应用程序，则它可以动态创建和销毁 Pod。
每个 Pod 都有自己的 IP 地址，但是在 Deployment 中，在同一时刻运行的 Pod 集合可能与稍后运行该应用程序的 Pod 集合不同。
这导致了一个问题： 如果一组 Pod（称为“后端”）为集群内的其他 Pod（称为“前端”）提供功能， 那么前端如何找出并跟踪要连接的 IP 地址，以便前端可以使用提供工作负载的后端部分？
进入 Services。

具体可看服务（Service）

4.5.1 创建Service

创建Service成功后，就可以访问到服务了。说明：如果你将 type 字段设置为 NodePort，则 Kubernetes 控制平面将在 --service-node-port-range 标志指定的范围内分配端口（默认值：30000-32767）。详情请看：发布服务（服务类型)

4.5.1.1 使用表单编辑创建Service

4.5.1.2 使用YAML文件创建Service

下面是具体的字段说明：

apiVersion: v1            # 指定api版本，此值必须在kubectl api-versions中
kind: Service             # 指定创建资源的角色/类型 
metadata:                 # 资源的元数据/属性
  name: dnehsa-bizc-svc   # 资源的名字，在同一个namespace中必须唯一
  namespace: gdfw         # 部署在哪个namespace中
  labels:                 # 设定资源的标签
    app: dnehsa-bizc-svc
spec:                     # 资源规范字段
  type: NodePort          # 类型：集群IP，外部DNS服务名称，Headless，负载均衡器，节点端口
  ports:
  - name: dnehsa-bizc-svc # 端口名称
    nodePort: 30006       # 节点端口
    port: 30006           # 监听端口
    protocol: TCP         # 协议
    targetPort: 30006     # 目标端口
  selector:               # 选择器
    app: dnehsa-bizc