3. 环境准备：安装 kind、kubectl、clusterctl 工具，配置 Docker 环境

本章是 CAPI 课程的基础环境搭建环节。在开始管理集群生命周期之前，需要在本机构建一套轻量、可复现的“控制平面”环境。我们将依次安装 Docker（容器运行时）、kind（本地 K8s 集群）、kubectl（集群交互 CLI）以及 clusterctl（CAPI 管理 CLI），并验证各工具的连通性。

3.1 工具链概览与版本兼容性

下表列出核心工具及其在 CAPI 工作流中的角色。版本号以课程编写时的稳定版本为例，实际安装时请参考官方最新 release。

3.2 安装 Docker 并配置用户权限

Docker 是 kind 运行的基础。以下步骤适用于 Ubuntu/Debian 系，其他发行版请参考 Docker 官方文档。

# 1. 卸载旧版本（如有）
sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io containerd runc

# 2. 安装依赖
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y ca-certificates curl gnupg lsb-release

# 3. 添加 Docker 官方 GPG 密钥和仓库
sudo mkdir -p /etc/apt/keyrings
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/docker.gpg
echo \
  "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
  $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null

# 4. 安装 Docker Engine
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-compose-plugin

# 5. 将当前用户加入 docker 组（避免每次 sudo）
sudo usermod -aG docker $USER
newgrp docker   # 或重新登录终端

# 6. 验证安装
docker --version
docker run hello-world

3.3 安装 kind（Kubernetes IN Docker）

kind 将 K8s 控制面和 worker 节点以容器方式运行，是 CAPI 实验环境的首选。安装方式推荐直接下载二进制。

# 下载 kind 二进制（Linux / macOS amd64）
curl -Lo ./kind https://kind.sigs.k8s.io/dl/v0.20.0/kind-linux-amd64

# 赋予执行权限并移动到 PATH
chmod +x ./kind
sudo mv ./kind /usr/local/bin/kind

# 验证安装
kind version

# （可选）macOS Apple Silicon 用户请使用 arm64 版本
# curl -Lo ./kind https://kind.sigs.k8s.io/dl/v0.20.0/kind-darwin-arm64

3.4 安装 kubectl

kubectl 是操作 K8s 集群的 CLI 工具。建议安装与目标集群版本匹配的版本，本课程使用 v1.28。

# 下载 kubectl 二进制
curl -LO "https://dl.k8s.io/release/v1.28.0/bin/linux/amd64/kubectl"

# 验证校验和（可选）
curl -LO "https://dl.k8s.io/v1.28.0/bin/linux/amd64/kubectl.sha256"
echo "$(cat kubectl.sha256)  kubectl" | sha256sum --check

# 赋予执行权限并移动到 PATH
chmod +x kubectl
sudo mv kubectl /usr/local/bin/kubectl

# 验证安装
kubectl version --client

3.5 安装 clusterctl（CAPI 管理工具）

clusterctl 是 CAPI 生态的“瑞士军刀”，负责管理集群模板、provider 安装和集群生命周期操作。

# 下载 clusterctl 二进制
curl -L https://github.com/kubernetes-sigs/cluster-api/releases/download/v1.6.0/clusterctl-linux-amd64 -o clusterctl

# 赋予执行权限并移动到 PATH
chmod +x clusterctl
sudo mv clusterctl /usr/local/bin/clusterctl

# 验证安装
clusterctl version

3.6 验证环境：创建第一个 kind 集群

完成工具安装后，通过创建一个单节点 kind 集群来验证所有组件的连通性。这也是后续 CAPI 管理集群的雏形。

# 创建 kind 集群（默认名称为 kind）
kind create cluster --name capi-mgmt

# 等待集群就绪（约 1-2 分钟）
kubectl cluster-info --context kind-capi-mgmt

# 查看节点状态
kubectl get nodes

# 查看系统 Pod 状态
kubectl get pods -n kube-system

如果 kubectl cluster-info 返回 API Server 地址且 kubectl get nodes 显示 Ready 状态，则环境搭建成功。

3.7 环境检查清单

使用以下命令快速验证所有工具是否就绪：

# 检查 Docker
docker info | grep "Server Version"

# 检查 kind
kind version

# 检查 kubectl
kubectl version --client --short

# 检查 clusterctl
clusterctl version

# 检查集群连通性
kubectl get nodes -o wide

如果所有命令均返回正常版本号且集群节点为 Ready，则环境准备完成。后续章节将基于此环境部署 CAPI provider 并创建 workload 集群。