过去一年间，企业对于在边缘设备上管理Kubernetes集群的需求明显增长。但是运行一个成熟的Kubernetes平台需要投入大量资源，并且对于边缘计算的场景而言过于复杂。因此，在今年年初Rancher Labs推出了一款轻量级Kubernetes发行版——k3s。它经过CNCF官方认证，可用于生产环境，发布8个月以来已在Github上 拥有超9000颗Star。

k3s大小只有40MB，仅需512MB RAM即可运行，可以满足在边缘计算环境中运行在x86、ARM64和ARMv7处理器上的小型、易于管理的Kubernetes集群的需求。

K3s之所以仅需512MB的运存，是因为它具有以下四个方面的变化：

删除旧的、非必须的代码： K3s不包括任何默认禁用的Alpha功能或者过时的功能，原有的API组件目前仍运行于标准部署当中。除此之外，Rancher还删除了所有非默认许可控制器，in- tree云提供商和存储驱动程序，但允许用户添加任何他们需要的驱动程序。
整合正在运行的打包进程：为了节省RAM，Rancher将通常在Kubernetes管理服务器上运行的多流程合并为单个流程。Rancher还将在工作节点上运行的kubelet、kubeproxy和flannel代理进程组合成一个进程。
使用containerd代替Docker作为运行时的容器引擎：通过用containderd替换Docker，Rancher能够显著减少运行时占用空间，删除libnetwork、swarm、Docker存储驱动程序和其他插件等功能。
除了 etcd 之外，引入 SQLite 作为可选的数据存储： Rancher在k3s中添加了SQLite作为可选的数据存储，从而为etcd提供了一个轻量级的替代方案。该方案不仅占用了较少的内存，而且大幅简化了操作。

在树莓派上安装k3s

现在，我们开始试一下在树莓派上安装k3s。在本例中使用的是树莓派4（4GB的版本），此外还需要准备一个可用于树莓派的SD卡。

1、下载Raspbian

下载链接：

https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/

通过上面的链接下载你选择的ISO，我下载的是Raspbian Buster Lite：

下载完成之后，在你的下载目录里会有一个压缩文件。

2、 Flash你的树莓派

我将使用Etcher来flash我的树莓派，但你可以根据自己的喜好来选择其他的工具。

如果你需要了解更多关于安装镜像的信息，请参阅官方文档：

https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/README.md

使用Etcher十分简单，你可以选择镜像以及你想要flash的SD卡，然后选择Flash：

3、配置SSH和WiFi

完成flash之后，重新插入你的flash驱动，使用以下命令，你应该会看到使用df-h挂载了你的SD卡。

我用的是mac，所以我的SD卡应该挂载在/Volumes/boot这一目录下。为了可以SSH，我们需要在根目录下创建一个ssh文件，里面不包含任何内容：

touch /Volumes/boot/ssh

如果你使用的是Linux系统，它应该是：

touch /media/${USER}/boot/ssh

为了配置你的树莓派以连接到你的无线网络中，我们需要在SD卡的根目录中提供wpa_supplicant.conf

创建配置文件：

vim /Volumes/boot/wpa_supplicant.conf

然后提供你的SSID和PSK：

ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev  
update_config=1  
country=ZA

network={  
    ssid="your-wifi-name"
    psk="your-wifi-password"
    key_mgmt=WPA-PSK
}

弹出SD卡，并将其插入你的树莓派中并启动它。

4、寻找你的IP

你可以使用nmap来寻找IP地址，但是在本例中，我已经登录到路由器，所以看一看DHCP列表，我能够在那里找到我的树莓派IP地址。

默认状态下，用户名为pi，密码是raspberry：

$ ssh pi@192.168.0.111
Warning: Permanently added '192.168.0.111' (ECDSA) to the list of known hosts.
pi@192.168.0.111's password:
Linux raspberrypi 4.19.57-v7l+ #1244 SMP Thu Jul 4 18:48:07 BST 2019 armv7l


The programs included with the Debian GNU/Linux system are free software;
the exact distribution terms for each program are described in the
individual files in /usr/share/doc/*/copyright.


Debian GNU/Linux comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY, to the extent
permitted by applicable law.

SSH is enabled and the default password for the 'pi' user has not been changed.
This is a security risk - please login as the 'pi' user and type 'passwd' to set a new password.


pi@raspberrypi:~ $

此时，应该重置默认密码

$ passwd
Changing password for pi.
Current password: 
New password: 
Retype new password: 
passwd: password updated successfully

5、安装k3s

Rancher Labs发布的最轻量且经过CNCF认证的Kubernetes发行版——k3s，针对ARM进行了优化，并且超级易于安装。

仔细看一下官方文档，以获取更多的配置选项和细节：

https://github.com/rancher/k3s/blob/master/README.md

安装k3s，超简单！

$ sudo su
$ curl -sfL https://get.k3s.io | sh -
[INFO]  Finding latest release
[INFO]  Using v0.8.0 as release
[INFO]  Downloading hash https://github.com/rancher/k3s/releases/download/v0.8.0/sha256sum-arm.txt
[INFO]  Downloading binary https://github.com/rancher/k3s/releases/download/v0.8.0/k3s-armhf
[INFO]  Verifying binary download
[INFO]  Installing k3s to /usr/local/bin/k3s
[INFO]  Creating /usr/local/bin/kubectl symlink to k3s
[INFO]  Creating /usr/local/bin/crictl symlink to k3s
[INFO]  Creating /usr/local/bin/ctr symlink to k3s
[INFO]  Creating killall script /usr/local/bin/k3s-killall.sh
[INFO]  Creating uninstall script /usr/local/bin/k3s-uninstall.sh
[INFO]  env: Creating environment file /etc/systemd/system/k3s.service.env
[INFO]  systemd: Creating service file /etc/systemd/system/k3s.service
[INFO]  systemd: Enabling k3s unit
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/k3s.service → /etc/systemd/system/k3s.service.
[INFO]  systemd: Starting k3s

Boom！大约1分钟之后，Kubernetes就已经在我的树莓派上运行：

$ kubectl get nodes
NAME          STATUS   ROLES    AGE   VERSION
raspberrypi   Ready    master   27s   v1.14.5-k3s.1

默认情况下，在k3s中，Traefik开箱即用，为了确认这一点，我们来看看我们的部署：

$ kubectl get deployments --all-namespaces
NAMESPACE     NAME      READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
kube-system   coredns   1/1     1            1           3m29s
kube-system   traefik   1/1     1            1           89s

在我们所有的命名空间中查看pod：

$ kubectl get pods --all-namespaces
NAMESPACE     NAME                         READY   STATUS      RESTARTS   AGE
kube-system   coredns-b7464766c-8mgzr      1/1     Running     0          3m12s
kube-system   helm-install-traefik-tqh92   0/1     Completed   0          3m12s
kube-system   svclb-traefik-t6jvz          2/2     Running     0          93s
kube-system   traefik-56688c4464-zvfxc     1/1     Running     0          92s

然后看一下我们的服务：

$ kubectl get service --all-namespaces
NAMESPACE     NAME         TYPE           CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP     PORT(S)                      AGE
default       kubernetes   ClusterIP      10.43.0.1      <none>          443/TCP                      4m4s
kube-system   kube-dns     ClusterIP      10.43.0.10     <none>          53/UDP,53/TCP,9153/TCP       4m5s
kube-system   traefik      LoadBalancer   10.43.133.86   192.168.0.100   80:32543/TCP,443:30200/TCP   2m5s

现在我们已经在树莓派上完成k3s的安装啦！

创作场景

保姆级实操教程，如何在树莓派上玩转 k3s！