01-K3S 课程介绍及K3s介绍

1 课程介绍

本教程是 K3s 的系列教程，会按照K3s 官网的目录顺序来针对 K3s 的每个功能做讲解和操作，以便大家更深入了解 K3s。

当 K3s 新版本发布时，会针对每个版本做详细的介绍。

2 K3s 介绍和功能

K3s - 轻量级 Kubernetes:

CNCF 认证的 Kubernetes 发行版
支持 X86_64, ARM64, ARMv7 平台
单一进程包含 Kubernetes master，kubelet，和 containerd

K3s 的启动其实是依赖一个K3s的二进制文件，再结合K3s的安装脚本，可以快速把K3s集群启动起来。

K3s 是一个轻量级的 Kubernetes 发行版，它针对边缘计算、物联网等场景进行了高度优化。K3s 有以下增强功能：

为你提供 k3s 的产品介绍

打包为单个二进制文件。
- 把 K8S 相关的组件，比如 kube-api / kube-manager / kube-scheduler 都打包到同一个二进制文件里面，这样的话，只需要启动这个文件就可以快速的启动对应的组件。
使用基于 sqlite3 的轻量级存储后端作为默认存储机制。
- 同时支持使用 etcd3、MySQL 和 PostgreSQL 作为存储机制。
封装在简单的启动程序中，通过该启动程序处理很多复杂的 TLS 和选项。
默认情况下是安全的，对轻量级环境有合理的默认值。[ K3s证书默认是1年的有效期，K3s默认也有证书轮转的机制，再小于90天之内如果重启K3s就会自动轮转K3s证书 ]
- 在 K3s 中有一个默认的证书管理机制(默认一年有效期)，也有一个可以轮转证书的功能(就是在小于九十天之内重启 K3s 的话，就会自动续一年)。
添加了简单但功能强大的batteries-included功能，例如：本地存储提供程序，服务负载均衡器，Helm controller 和 Traefik Ingress controller。
- 就是虽然有些服务本身这个二进制文件并没有提供，但是可以通过内置的服务，将配置文件放到指定的目录下面，就可以在启动的时候一并将该服务启动或替换默认组件。
所有 Kubernetes control-plane 组件的操作都封装在单个二进制文件和进程中，
- 因为封装在二进制文件中，所以启动的时候只有一个进程。好处在于只需要管理这个单一进程就可以了，同时使 K3s 具有自动化和管理包括证书分发在内的复杂集群操作的能力。
- 可以避免管理员像管理K8s一样需要管理多个组件以及多个进程
最大程度减轻了外部依赖性，K3s 仅需要 kernel 和 cgroup 挂载[ 即稍新一点的 Linux 内核就可以了(需要 kernel 和 cgroup 挂载)。 ]。 K3s 软件包需要的依赖项包括：
- Containerd [ 可以使用Docker作为容器运行时环境 ]
- Flannel
- CoreDNS
- CNI
- 主机实用程序（iptables、socat、etc 等）
- Ingress Controller（Traefik）[ 默认的controller服务(可以使用apisix/ingress-controller) ]
- 嵌入式服务负载均衡器（service load balancer）
- 嵌入式网络策略控制器（network policy controller）
生命周期
- 同时支持 3 个 K8s 版本，支持的生命周期与 K8s 相同
- 可以参考: Kubernetes 版本及版本偏差支持策略进行学习
更新周期
- 当 K8s 更新新版本后，一般 K3s 在一周内同步更新
- 可以通过这个链接获取 **latest/stable/testing** 版本
- 我们默认安装的是 stable 版本，可以运行通过命令进行查看
- **latest/stable/testing**: https://update.k3s.io/v1-release/channels
命名规范
- v1.20.4+k3s1: v1.20.4 为 K8s 版本，k3s1 为补丁版本

K3s 默认使用的容器运行时环境是 Containerd，可以使用Docker进行替换。

3 为什么叫 K3s

我们希望安装的 Kubernetes 在内存占用方面只是一半的大小。Kubernetes 是一个 10 个字母的单词，简写为 K8s。所以，有 Kubernetes 一半大的东西就是一个 5 个字母的单词，简写为 K3s。K3s 没有全称，也没有官方的发音。

之所以叫做 K3S 是因为希望安装的 K8S 在内存占用方面只是一半的大小，而一半大的东西就是一个 5 个字母的单词，简写为 K3S。

4 国内资源

中文官网文档：https://docs.rancher.cn/k3s

国内 K3s 资源：https://mirror.rancher.cn/

5 周边项目

k3os
- k3OS是一个完全基于Kubernetes管理的轻量级操作系统，能大大简化在低资源环境中的Kubernetes操作，快速安装，秒级启动。
k3d
- k3d创建容器化的 K3s 集群。这意味着，您可以使用Docker在单台计算机上启动多节点 K3s 集群。[ Docker in K3s ]
- 即 K3s 内置到容器中，可以在一台服务器上通过Docker启动多个 K3s 节点
autok3s
- AutoK3s 是用于简化 K3s 集群管理的轻量级工具，您可以使用 AutoK3s 在任何地方运行 K3s。[ Run K3s Everywhere ]
- 可以到云平台的服务器上使用 AutoK3s
octopus
- Octopus是用于 Kubernetes 和 k3s 的轻量级云原生设备管理系统，它不需要替换Kubernetes集群的任何基本组件。
- 部署octopus后，集群可以将边缘设备作为自定义 k8s 资源进行管理。
harvester
- Harvester 是基于 Kubernetes 构建的开源超融合基础架构（HCI）软件。它是vSphere和Nutanix的开源替代方案。

6 适用场景

K3s 适用于以下场景：

边缘计算-Edge
物联网-IoT
CI
Development
ARM
嵌入 K8s
不想深陷 K8s 运维管理的人

由于运行 K3s 所需的资源相对较少，所以 K3s 也适用于开发和测试场景。在这些场景中，如果开发或测试人员需要对某些功能进行验证，或对某些问题进行重现，那么使用 K3s 不仅能够缩短启动集群的时间，还能够减少集群需要消耗的资源。

与此同时，Rancher 中国团队推出了一款针对 K3s 的效率提升工具：AutoK3s。只需要输入一行命令，即可快速创建 K3s 集群并添加指定数量的 master 节点和 worker 节点。如需详细了解 AutoK3s，请参考AutoK3s 功能介绍。

7 遇到问题怎么办？

k3s github issue: https://github.com/k3s-io/k3s/issues
在此 repo 中创建 issue
中文论坛: https://forums.cnrancher.com/
Rancher 社区

8 参考链接

[1] 文档教程
- K3s 中文文档 - 国外
- K3s 中文文档 - 国内
- K3s 国内镜像站 - 加速
- K3s 系列教程 - 官方制作
[2] 代码地址
- K3s 仓库地址 - Github
[3] 周边项目
- K3s 周边项目 - k3os
- 完全基于 K8S 管理的轻量级操作系统
- K3s 周边项目 - autok3s
- 用于简化 K3s 集群部署和管理的轻量级工具
- 即在阿里云和 aws 等云服务器上面部署 k3s
- K3s 周边项目 - k3d
- 可以在 k3d 创建容器化的 k3s 集群
- 可以使用容器在单台计算机上启动多节点 k3s 集群
- K3s 周边项目 - harvester
- 基于 K8S 构建的开源超融合基础架构(HCI)软件
- 旨在替换 vSphere 和 Nutanix 的开源替代方案
- K3s 周边项目 - octopus
- 主要用于边缘计算相关
- 用于 K8S 和 k3s 的轻量级云原生设备管理系统
- 集群可以将边缘设备作为自定义 k8s 资源进行管理