怎么為GitLab項目使用k3s Kubernetes集群

怎么為GitLab項目使用k3s Kubernetes集群

在現代軟件開發中，持續集成和持續部署（CI/CD）已經成為不可或缺的一部分。GitLab強大的DevOps平臺，提供了從代碼管理到CI/CD流水線的完整解決方案。而Kubernetes（K8s）作為容器編排的事實標準，能夠幫助開發者高效地管理和部署應用。本文將詳細介紹如何為GitLab項目使用k3s Kubernetes集群，以實現高效的CI/CD流程。

1. 什么是k3s？

k3s是由Rancher Labs開發的一個輕量級Kubernetes發行版。它專為資源受限的環境設計，特別適合邊緣計算、IoT設備以及開發測試環境。k3s保留了Kubernetes的核心功能，同時簡化了安裝和管理的復雜性。

1.1 k3s的主要特點

• 輕量級：k3s的二進制文件大小僅為40MB左右，遠小于標準的Kubernetes發行版。
• 易于安裝：k3s可以通過一條命令快速安裝，無需復雜的配置。
• 資源高效：k3s對內存和CPU的需求較低，適合在資源有限的環境中運行。
• 兼容性：k3s完全兼容Kubernetes API，可以與現有的Kubernetes工具和生態系統無縫集成。

2. 為什么選擇k3s與GitLab集成？

GitLab提供了內置的Kubernetes集成功能，允許開發者直接將應用部署到Kubernetes集群中。使用k3s作為GitLab項目的Kubernetes集群，有以下幾個優勢：

• 快速搭建：k3s的安裝和配置非常簡單，可以快速為GitLab項目搭建一個Kubernetes環境。
• 資源節省：k3s的資源占用較低，適合在開發環境中使用，避免資源浪費。
• 本地開發：k3s可以在本地機器上運行，方便開發者在本地進行測試和調試。
• CI/CD集成：GitLab的CI/CD流水線可以直接與k3s集群集成，實現自動化的構建、測試和部署。

3. 安裝和配置k3s

3.1 安裝k3s

在開始之前，確保你有一臺運行Linux的機器（物理機或虛擬機）。k3s支持多種Linux發行版，如Ubuntu、CentOS等。

3.1.1 使用腳本安裝k3s

k3s提供了一個安裝腳本，可以自動完成安裝過程。在終端中執行以下命令：

curl -sfL https://get.k3s.io | sh -

該腳本會自動下載并安裝k3s，同時啟動k3s服務。安裝完成后，你可以通過以下命令檢查k3s的運行狀態：

sudo systemctl status k3s

3.1.2 獲取kubeconfig文件

安裝完成后，k3s會生成一個kubeconfig文件，用于與Kubernetes集群進行交互。你可以通過以下命令獲取kubeconfig文件的內容：

sudo cat /etc/rancher/k3s/k3s.yaml

將該文件保存到本地，并確保server字段指向正確的IP地址（通常是主機的IP地址）。

3.2 配置kubectl

kubectl是Kubernetes的命令行工具，用于與Kubernetes集群進行交互。你可以通過以下步驟配置kubectl以使用k3s集群。

3.2.1 安裝kubectl

如果你還沒有安裝kubectl，可以通過以下命令安裝：

sudo apt-get update && sudo apt-get install -y kubectl

3.2.2 配置kubectl使用k3s集群

將之前獲取的kubeconfig文件保存為~/.kube/config，然后設置環境變量KUBECONFIG指向該文件：

export KUBECONFIG=~/.kube/config

現在，你可以使用kubectl命令與k3s集群進行交互了。例如，查看集群中的節點：

kubectl get nodes

4. 在GitLab中集成k3s集群

4.1 創建GitLab項目

如果你還沒有GitLab項目，可以在GitLab中創建一個新項目。假設你已經有一個項目，接下來我們將為該項目配置Kubernetes集成。

4.2 配置GitLab Kubernetes集成

在GitLab項目中，導航到Settings > CI/CD，然后展開Kubernetes部分。點擊Add Kubernetes cluster按鈕，開始配置Kubernetes集成。

4.2.1 添加Kubernetes集群

在Add Kubernetes cluster頁面中，選擇Add existing cluster選項。然后填寫以下信息：

• Kubernetes cluster name：為集群命名，例如k3s-cluster。
• API URL：填寫k3s集群的API地址，通常是https://<your-server-ip>:6443。
• CA Certificate：將k3s生成的CA證書粘貼到此處。你可以通過以下命令獲取CA證書：

  sudo cat /var/lib/rancher/k3s/server/tls/server-ca.crt

• Token：創建一個Service Account并生成Token。你可以通過以下命令創建Service Account并獲取Token：

  kubectl create serviceaccount gitlab-ci -n kube-system
  kubectl create clusterrolebinding gitlab-ci --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:gitlab-ci
  kubectl -n kube-system get secret $(kubectl -n kube-system get secret | grep gitlab-ci | awk '{print $1}') -o jsonpath="{.data.token}" | base64 --decode

將生成的Token粘貼到GitLab的Token字段中。

• Project namespace：你可以選擇為GitLab項目創建一個專用的命名空間，或者使用現有的命名空間。

填寫完所有信息后，點擊Add Kubernetes cluster按鈕，完成集群的添加。

4.3 配置GitLab Runner

GitLab Runner是GitLab CI/CD的執行器，負責運行CI/CD流水線中的任務。你可以將GitLab Runner配置為在k3s集群中運行任務。

4.3.1 安裝GitLab Runner

首先，在k3s集群中安裝GitLab Runner。你可以使用Helm來安裝GitLab Runner：

helm repo add gitlab https://charts.gitlab.io
helm install gitlab-runner gitlab/gitlab-runner --namespace gitlab-runner --create-namespace

4.3.2 配置GitLab Runner

在GitLab項目中，導航到Settings > CI/CD，然后展開Runners部分。你可以在這里找到GitLab Runner的注冊Token。

在k3s集群中，編輯GitLab Runner的配置文件，將注冊Token添加到配置中。然后重啟GitLab Runner以應用配置。

5. 使用k3s集群進行CI/CD

5.1 創建CI/CD流水線

在GitLab項目中，創建一個.gitlab-ci.yml文件，定義CI/CD流水線。以下是一個簡單的示例：

stages:
  - build
  - test
  - deploy

build:
  stage: build
  script:
    - echo "Building the application..."
    - docker build -t my-app:latest .

test:
  stage: test
  script:
    - echo "Running tests..."
    - docker run my-app:latest ./run-tests.sh

deploy:
  stage: deploy
  script:
    - echo "Deploying the application..."
    - kubectl apply -f k8s/deployment.yaml

5.2 部署應用到k3s集群

在deploy階段，使用kubectl命令將應用部署到k3s集群中。你可以創建一個Kubernetes部署文件（如k8s/deployment.yaml），定義應用的部署配置。

以下是一個簡單的Kubernetes部署文件示例：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
      - name: my-app
        image: my-app:latest
        ports:
        - containerPort: 80

將該文件提交到GitLab倉庫中，GitLab CI/CD流水線將自動構建、測試并部署應用到k3s集群中。

6. 總結

通過本文的介紹，你已經了解了如何為GitLab項目使用k3s Kubernetes集群。k3s輕量級的Kubernetes發行版，非常適合在開發環境中使用。通過與GitLab的集成，你可以實現高效的CI/CD流程，快速構建、測試和部署應用。

希望本文對你有所幫助，祝你在使用k3s和GitLab的過程中取得成功！