3. 环境准备：Kubernetes集群搭建、Knative Serving与Eventing安装、istio/contour网络层配置

本章是整门课程的基石。在开始容量回退演练之前，必须搭建一套完整、可复现的 Serverless 基础设施。我们将依次完成：Kubernetes 集群的快速部署、Knative Serving 与 Eventing 组件的安装，以及 Istio / Contour 两种网络层的配置。本章所有操作均基于 Kubernetes v1.28+ 与 Knative v1.14+ 版本。

3.1 Kubernetes 集群搭建（kubeadm 方式）

我们采用 kubeadm 工具进行标准化集群初始化。以下为关键步骤与参数配置。

3.1.1 节点初始化与容器运行时安装

# 所有节点执行：关闭 swap、配置内核参数
sudo swapoff -a
sudo sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab

cat <<EOF | sudo tee /etc/modules-load.d/k8s.conf
overlay
br_netfilter
EOF

sudo modprobe overlay
sudo modprobe br_netfilter

# 设置 sysctl 参数
cat <<EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-iptables  = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.ipv4.ip_forward                 = 1
EOF
sudo sysctl --system

# 安装 containerd（推荐版本 1.7+）
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y containerd
sudo mkdir -p /etc/containerd
containerd config default | sudo tee /etc/containerd/config.toml
# 修改 config.toml: SystemdCgroup = true
sudo sed -i 's/SystemdCgroup = false/SystemdCgroup = true/' /etc/containerd/config.toml
sudo systemctl restart containerd

3.1.2 集群初始化与节点加入

# 仅在控制平面节点执行
sudo kubeadm init \
  --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
  --service-cidr=10.96.0.0/12 \
  --kubernetes-version=v1.28.0

# 配置 kubectl
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

# 安装 Flannel CNI（确保 Pod 网络互通）
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/flannel-io/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

# 工作节点加入（在控制平面获取 ）
kubeadm  create --print-join-command
# 在工作节点执行输出的 join 命令

3.2 Knative Serving 安装与配置

Knative Serving 负责 Serverless 工作负载的自动扩缩容与流量管理。安装前需确认集群已安装 MutatingAdmissionWebhook 与 ValidatingAdmissionWebhook 准入控制器。

3.2.1 安装 Knative Serving 核心组件

# 安装 Knative Serving CRDs 与核心控制器
kubectl apply -f https://github.com/knative/serving/releases/download/knative-v1.14.0/serving-crds.yaml
kubectl apply -f https://github.com/knative/serving/releases/download/knative-v1.14.0/serving-core.yaml

# 验证安装
kubectl get pods -n knative-serving
# 预期输出：activator, autoscaler, controller, webhook, domain-mapping 等 Pod 均为 Running 状态

3.2.2 配置 DNS（使用 sslip.io 通配域名）

# 配置 Knative Serving 使用 sslip.io 作为默认域名
kubectl patch configmap/config-domain -n knative-serving --type merge -p '{"data":{"sslip.io":""}}'

# 验证：创建测试 Service 后，应能通过 <service-name>.<namespace>.<cluster-ip>.sslip.io 访问

3.3 Knative Eventing 安装

Eventing 提供事件驱动能力，是容量回退演练中触发自动扩缩容的关键组件。我们安装标准版 Eventing 并配置默认 Broker 层。

# 安装 Knative Eventing CRDs 与核心组件
kubectl apply -f https://github.com/knative/eventing/releases/download/knative-v1.14.0/eventing-crds.yaml
kubectl apply -f https://github.com/knative/eventing/releases/download/knative-v1.14.0/eventing-core.yaml

# 安装默认 Broker 层（基于 InMemoryChannel）
kubectl apply -f https://github.com/knative/eventing/releases/download/knative-v1.14.0/in-memory-channel.yaml
kubectl apply -f https://github.com/knative/eventing/releases/download/knative-v1.14.0/mt-channel-broker.yaml

# 验证安装
kubectl get pods -n knative-eventing
# 预期输出：eventing-controller, eventing-webhook, imc-controller, imc-dispatcher, mt-broker-controller 等 Pod 均为 Running

3.4 网络层配置：Istio 与 Contour

Knative 需要网络层处理南北向流量（Ingress）与东西向流量（Cluster-local Service）。我们提供两种主流方案：Istio（功能全面，适合生产）与 Contour（轻量，适合边缘/小规模）。

3.4.1 安装 Istio 并配置 Knative 集成

# 下载并安装 Istio（版本 1.21+）
curl -L https://istio.io/downloadIstio | ISTIO_VERSION=1.21.0 sh -
cd istio-1.21.0
export PATH=$PWD/bin:$PATH

# 安装 Istio 控制面（使用 demo 配置，演练环境够用）
istioctl install --set profile=demo -y

# 启用 Istio 注入（为 knative-serving 命名空间打标签）
kubectl label namespace knative-serving istio-injection=enabled

# 安装 Knative Istio 网络层
kubectl apply -f https://github.com/knative/net-istio/releases/download/knative-v1.14.0/net-istio.yaml

# 验证：检查 knative-serving 命名空间下的 istio 相关 Pod
kubectl get pods -n knative-serving -l app=net-istio-controller
kubectl get pods -n istio-system

3.4.2 安装 Contour 并配置 Knative 集成

# 安装 Contour（版本 1.28+）
kubectl apply -f https://projectcontour.io/quickstart/contour.yaml

# 安装 Knative Contour 网络层
kubectl apply -f https://github.com/knative/net-contour/releases/download/knative-v1.14.0/net-contour.yaml

# 配置 Knative 使用 Contour 作为默认 Ingress 类
kubectl patch configmap/config-network -n knative-serving --type merge -p '{"data":{"ingress-class":"contour.ingress.networking.knative.dev"}}'

# 验证：检查 Contour 组件
kubectl get pods -n projectcontour
kubectl get pods -n knative-serving -l app=net-contour-controller

3.5 环境验证清单

完成上述安装后，请按以下清单逐项验证，确保环境就绪。

1. 集群节点状态：kubectl get nodes 全部 Ready。
2. 核心组件 Pod：kubectl get pods -A | grep -E 'knative-serving|knative-eventing|istio-system|projectcontour' 无 CrashLoopBackOff。
3. Knative Service 创建测试：部署一个 hello-world 服务，确认可通过域名访问。
4. Eventing Broker 测试：创建 Trigger 与 Sink，确认事件可正常投递。
5. 网络层 Ingress 可达：通过 Istio Ingress Gateway 或 Contour Envoy 的 IP 访问 Knative Service。

3.6 常见问题与排错