📚 课程目录第2章 etcd基础与集群搭建

2. 环境准备：Docker 与 Docker Compose 安装，Minikube 或 Kind 集群搭建，kubectl 与 Helm 工具配置

本章将搭建完整的本地云原生实验环境，作为后续 etcd 压测与 Loki 告警分层实战的基础设施。所有工具均采用当前稳定版本，并针对国内网络环境提供镜像加速配置。

2.1 环境总览与版本要求

本课程沙盘所需的核心组件及推荐版本如下表所示。请确保主机满足最低资源要求：4 核 CPU、8 GB 内存、20 GB 可用磁盘空间。

组件	推荐版本	用途	最低版本
Docker Engine	24.0.7	容器运行时	20.10.0
Docker Compose	2.23.0	多容器编排	2.0.0
Kind	0.20.0	本地 Kubernetes 集群	0.17.0
kubectl	1.28.4	Kubernetes 命令行工具	1.24.0
Helm	3.13.2	Kubernetes 包管理	3.10.0

版本选择说明：本课程选用 Kind 而非 Minikube，因为 Kind 集群启动更快、资源占用更低，且原生支持多节点模拟，更适合压测场景下的网络拓扑验证。

2.2 Docker 与 Docker Compose 安装

Docker 是整个沙盘的基石，负责运行 etcd、Loki 等中间件容器。以下步骤基于 Ubuntu 22.04 LTS，其他 Linux 发行版请参照官方文档调整包管理器。

2.2.1 安装 Docker Engine

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

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

# 添加 Docker 官方 GPG 密钥
sudo mkdir -p /etc/apt/keyrings
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/docker.gpg

# 设置稳定版仓库
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

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

# 启动并验证
sudo systemctl enable docker
sudo systemctl start docker
docker --version

2.2.2 配置镜像加速与用户权限

国内用户建议配置 Docker 镜像加速器，避免拉取镜像超时。同时将当前用户加入 docker 组，避免每次使用 sudo。

# 配置镜像加速（以阿里云为例，请替换为你的加速地址）
sudo mkdir -p /etc/docker
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "registry-mirrors": ["https://<your-mirror-id>.mirror.aliyuncs.com"],
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "log-driver": "json-file",
  "log-opts": {
    "max-size": "100m",
    "max-file": "3"
  },
  "storage-driver": "overlay2"
}
EOF

# 重启 Docker
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

# 将当前用户加入 docker 组
sudo usermod -aG docker $USER
newgrp docker

# 验证无需 sudo
docker run hello-world

2.2.3 验证 Docker Compose

Docker Compose v2 已作为 Docker CLI 插件集成，直接使用 docker compose 命令即可。

docker compose version
# 预期输出：Docker Compose version v2.23.0

  避坑提示：如果系统同时安装了 docker-compose（v1，Python 版），请确保使用 docker compose（v2，Go 版）以避免语法兼容性问题。本课程所有 Compose 文件均基于 v2 格式。

2.3 Kind 集群搭建

Kind（Kubernetes in Docker）通过将每个节点运行在 Docker 容器中，实现轻量级本地集群。我们使用 Kind 创建包含 1 个控制平面 + 2 个工作节点的三节点集群，模拟生产环境的多节点拓扑。

2.3.1 安装 Kind

# 下载 Kind 二进制
curl -Lo ./kind https://kind.sigs.k8s.io/dl/v0.20.0/kind-linux-amd64
chmod +x ./kind
sudo mv ./kind /usr/local/bin/kind

# 验证安装
kind version

2.3.2 创建集群配置文件

创建 kind-config.yaml，定义节点角色与端口映射。我们将 etcd 客户端端口 2379 映射到宿主机，方便后续压测工具直接访问。

# kind-config.yaml
kind: Cluster
apiVersion: kind.x-k8s.io/v1alpha4
nodes:
  - role: control-plane
    extraPortMappings:
      - containerPort: 30000
        hostPort: 30000
        protocol: TCP
  - role: worker
  - role: worker

2.3.3 启动集群并验证

# 创建集群
kind create cluster --config kind-config.yaml --name loki-lab

# 验证节点状态
kubectl cluster-info --context kind-loki-lab
kubectl get nodes -o wide

# 预期输出：3 个节点均为 Ready 状态

2.4 kubectl 与 Helm 配置

kubectl 是操作 Kubernetes 集群的核心 CLI，Helm 则用于快速部署 Loki、etcd 等复杂应用。两者均需与集群版本匹配，避免 API 兼容性问题。

2.4.1 安装 kubectl

# 下载 kubectl 二进制
curl -LO "https://dl.k8s.io/release/v1.28.4/bin/linux/amd64/kubectl"

# 验证校验和
curl -LO "https://dl.k8s.io/release/v1.28.4/bin/linux/amd64/kubectl.sha256"
echo "$(cat kubectl.sha256)  kubectl" | sha256sum --check

# 安装并赋予执行权限
chmod +x kubectl
sudo mv kubectl /usr/local/bin/kubectl

# 验证版本
kubectl version --client

2.4.2 配置 kubeconfig

Kind 创建集群后会自动将上下文写入 ~/.kube/config。如果使用多个集群，可通过 kubectl config use-context 切换。

# 查看当前上下文
kubectl config current-context

# 切换到 loki-lab 集群
kubectl config use-context kind-loki-lab

# 验证集群访问
kubectl get nodes

2.4.3 安装 Helm

# 下载 Helm 安装脚本
curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/main/scripts/get-helm-3 | bash

# 验证版本
helm version

# 添加常用仓库
helm repo add prometheus-community https://prometheus-community.github.io/helm-charts
helm repo add grafana https://grafana.github.io/helm-charts
helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
helm repo update

网络注意事项：如果 Helm 仓库添加失败，请检查代理设置或使用镜像源。例如 Grafana 仓库国内镜像：helm repo add grafana https://grafana.github.io/helm-charts --insecure-skip-tls-verify。生产环境不建议跳过 TLS 验证。

2.5 环境验证清单

完成上述安装后，执行以下命令进行全链路验证，确保所有组件正常工作。

验证项	命令	预期结果
Docker 运行	`docker run --rm hello-world`	打印 Hello from Docker!
Docker Compose	`docker compose version`	Docker Compose version v2.23.0
Kind 集群	`kubectl get nodes`	3 节点 Ready
kubectl 版本	`kubectl version --client`	Client Version: v1.28.4
Helm 仓库	`helm repo list`	至少包含 prometheus-community 和 grafana

  快速诊断：如果 kubectl get nodes 显示 NotReady，请检查 Docker 是否正常运行：systemctl status docker。如果 Kind 创建集群失败，尝试 kind delete cluster --name loki-lab 后重新创建。

2.6 本章小结

至此，我们完成了以下环境准备工作：

安装并配置了 Docker Engine 24.0.7 与 Docker Compose v2，配置了镜像加速和用户权限。
使用 Kind 0.20.0 创建了 1 控制平面 + 2 工作节点的三节点集群，并映射了端口 30000。
安装了 kubectl 1.28.4 与 Helm 3.13.2，添加了 Prometheus、Grafana、Bitnami 等常用 Helm 仓库。
执行了全链路验证，确保所有组件可正常通信。