怎么为GitLab项目使用k3s Kubernetes集群

在现代软件开发中，持续集成和持续部署（CI/CD）已经成为不可或缺的一部分。GitLab强大的DevOps平台，提供了从代码管理到CI/CD流水线的完整解决方案。而Kubernetes（K8s）作为容器编排的事实标准，能够帮助开发者高效地管理和部署应用。本文将详细介绍如何为GitLab项目使用k3s Kubernetes集群，以实现高效的CI/CD流程。

1. 什么是k3s？

k3s是由Rancher Labs开发的一个轻量级Kubernetes发行版。它专为资源受限的环境设计，特别适合边缘计算、IoT设备以及开发测试环境。k3s保留了Kubernetes的核心功能，同时简化了安装和管理的复杂性。

1.1 k3s的主要特点

• 轻量级：k3s的二进制文件大小仅为40MB左右，远小于标准的Kubernetes发行版。
• 易于安装：k3s可以通过一条命令快速安装，无需复杂的配置。
• 资源高效：k3s对内存和CPU的需求较低，适合在资源有限的环境中运行。
• 兼容性：k3s完全兼容Kubernetes API，可以与现有的Kubernetes工具和生态系统无缝集成。

2. 为什么选择k3s与GitLab集成？

GitLab提供了内置的Kubernetes集成功能，允许开发者直接将应用部署到Kubernetes集群中。使用k3s作为GitLab项目的Kubernetes集群，有以下几个优势：

• 快速搭建：k3s的安装和配置非常简单，可以快速为GitLab项目搭建一个Kubernetes环境。
• 资源节省：k3s的资源占用较低，适合在开发环境中使用，避免资源浪费。
• 本地开发：k3s可以在本地机器上运行，方便开发者在本地进行测试和调试。
• CI/CD集成：GitLab的CI/CD流水线可以直接与k3s集群集成，实现自动化的构建、测试和部署。

3. 安装和配置k3s

3.1 安装k3s

在开始之前，确保你有一台运行Linux的机器（物理机或虚拟机）。k3s支持多种Linux发行版，如Ubuntu、CentOS等。

3.1.1 使用脚本安装k3s

k3s提供了一个安装脚本，可以自动完成安装过程。在终端中执行以下命令：

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

该脚本会自动下载并安装k3s，同时启动k3s服务。安装完成后，你可以通过以下命令检查k3s的运行状态：

sudo systemctl status k3s

3.1.2 获取kubeconfig文件

安装完成后，k3s会生成一个kubeconfig文件，用于与Kubernetes集群进行交互。你可以通过以下命令获取kubeconfig文件的内容：

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

将该文件保存到本地，并确保server字段指向正确的IP地址（通常是主机的IP地址）。

3.2 配置kubectl

kubectl是Kubernetes的命令行工具，用于与Kubernetes集群进行交互。你可以通过以下步骤配置kubectl以使用k3s集群。

3.2.1 安装kubectl

如果你还没有安装kubectl，可以通过以下命令安装：

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

3.2.2 配置kubectl使用k3s集群

将之前获取的kubeconfig文件保存为~/.kube/config，然后设置环境变量KUBECONFIG指向该文件：

export KUBECONFIG=~/.kube/config

现在，你可以使用kubectl命令与k3s集群进行交互了。例如，查看集群中的节点：

kubectl get nodes

4. 在GitLab中集成k3s集群

4.1 创建GitLab项目

如果你还没有GitLab项目，可以在GitLab中创建一个新项目。假设你已经有一个项目，接下来我们将为该项目配置Kubernetes集成。

4.2 配置GitLab Kubernetes集成

在GitLab项目中，导航到Settings > CI/CD，然后展开Kubernetes部分。点击Add Kubernetes cluster按钮，开始配置Kubernetes集成。

4.2.1 添加Kubernetes集群

在Add Kubernetes cluster页面中，选择Add existing cluster选项。然后填写以下信息：

• Kubernetes cluster name：为集群命名，例如k3s-cluster。
• API URL：填写k3s集群的API地址，通常是https://<your-server-ip>:6443。
• CA Certificate：将k3s生成的CA证书粘贴到此处。你可以通过以下命令获取CA证书：

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

• Token：创建一个Service Account并生成Token。你可以通过以下命令创建Service Account并获取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

将生成的Token粘贴到GitLab的Token字段中。

• Project namespace：你可以选择为GitLab项目创建一个专用的命名空间，或者使用现有的命名空间。

填写完所有信息后，点击Add Kubernetes cluster按钮，完成集群的添加。

4.3 配置GitLab Runner

GitLab Runner是GitLab CI/CD的执行器，负责运行CI/CD流水线中的任务。你可以将GitLab Runner配置为在k3s集群中运行任务。

4.3.1 安装GitLab Runner

首先，在k3s集群中安装GitLab Runner。你可以使用Helm来安装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项目中，导航到Settings > CI/CD，然后展开Runners部分。你可以在这里找到GitLab Runner的注册Token。

在k3s集群中，编辑GitLab Runner的配置文件，将注册Token添加到配置中。然后重启GitLab Runner以应用配置。

5. 使用k3s集群进行CI/CD

5.1 创建CI/CD流水线

在GitLab项目中，创建一个.gitlab-ci.yml文件，定义CI/CD流水线。以下是一个简单的示例：

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 部署应用到k3s集群

在deploy阶段，使用kubectl命令将应用部署到k3s集群中。你可以创建一个Kubernetes部署文件（如k8s/deployment.yaml），定义应用的部署配置。

以下是一个简单的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

将该文件提交到GitLab仓库中，GitLab CI/CD流水线将自动构建、测试并部署应用到k3s集群中。

6. 总结

通过本文的介绍，你已经了解了如何为GitLab项目使用k3s Kubernetes集群。k3s轻量级的Kubernetes发行版，非常适合在开发环境中使用。通过与GitLab的集成，你可以实现高效的CI/CD流程，快速构建、测试和部署应用。

希望本文对你有所帮助，祝你在使用k3s和GitLab的过程中取得成功！