3. 本地开发环境搭建：安装 Minikube、kubectl、Docker Desktop，验证集群状态，配置本地镜像仓库

本地开发环境是集成测试驱动 Kubernetes 配置的起点。本章将指导你完成 Minikube、kubectl 和 Docker Desktop 的安装与配置，验证集群健康状态，并搭建本地镜像仓库，为后续的集成测试场景提供稳定的基础设施。

3.1 环境概览与工具职责

本地 Kubernetes 开发环境由三个核心组件构成，各自承担明确职责：

3.2 安装流程与关键步骤

以下安装流程按依赖顺序排列，建议严格遵循：

1. 安装 Docker Desktop
   • 从 Docker 官网下载对应操作系统安装包（macOS 选择 Apple Silicon 或 Intel 版本）。
   • 安装后启动 Docker Desktop，进入 Settings → Resources → Advanced，将 CPU 设置为 4 核，内存设置为 8 GB。
   • 在 Settings → Docker Engine 中确认 experimental 为 true，以启用 containerd 镜像存储。
   • 验证：docker info | grep "Server Version" 应返回版本号。
2. 安装 Minikube
   • macOS 使用 Homebrew：brew install minikube。
   • Linux 使用二进制下载：curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64 && sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube。
   • Windows 使用 Chocolatey：choco install minikube。
   • 验证：minikube version 输出应包含 minikube version: v1.33.x。
3. 安装 kubectl
   • macOS：brew install kubectl。
   • Linux：curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl"。
   • Windows：curl.exe -LO "https://dl.k8s.io/release/v1.29.0/bin/windows/amd64/kubectl.exe"。
   • 验证：kubectl version --client --output=yaml 应显示 clientVersion 信息。

3.3 启动集群与状态验证

完成安装后，按以下步骤启动并验证集群：

# 启动 Minikube 集群，指定驱动和资源
minikube start --driver=docker --cpus=4 --memory=8192 --kubernetes-version=v1.29.0

# 检查集群状态
minikube status

# 查看节点信息
kubectl get nodes -o wide

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

预期输出中，minikube status 应显示 host: Running、kubelet: Running、apiserver: Running。kubectl get nodes 应返回一个 Ready 状态的节点。

3.4 本地镜像仓库配置

集成测试需要将本地构建的镜像推送到集群可访问的仓库。Minikube 内置了与 Docker daemon 的共享机制，但更推荐配置独立的本地 registry，以模拟生产环境流程。

3.4.1 方案对比

本课程采用 本地 Registry (Docker 运行) 方案，因为它与 Minikube 解耦，且便于在 CI/CD 流水线中复用。

3.4.2 部署本地 Registry

# 拉取并运行 registry 容器
docker run -d --name local-registry \
  -p 5000:5000 \
  -v /tmp/registry:/var/lib/registry \
  --restart=always \
  registry:2

# 验证 registry 是否运行
curl -X GET http://localhost:5000/v2/_catalog

# 构建测试镜像并推送
docker build -t localhost:5000/my-app:test .
docker push localhost:5000/my-app:test

推送成功后，curl http://localhost:5000/v2/_catalog 应返回 {"repositories":["my-app"]}。

3.4.3 配置 Minikube 使用本地 Registry

Minikube 默认无法直接访问宿主机的 localhost:5000。需要将 registry 暴露到 Minikube 网络中：

# 将 registry 暴露为 Minikube 内部服务
kubectl create namespace registry
kubectl run registry-proxy --image=alpine/socat:latest \
  --namespace registry \
  --port=5000 \
  -- sh -c "socat TCP-LISTEN:5000,fork TCP:host.docker.internal:5000"

# 创建 Service 暴露端口
kubectl expose pod registry-proxy --namespace registry \
  --port=5000 --target-port=5000 --name=registry-svc

# 验证集群内能否访问
kubectl run test-pod --image=busybox:1.36 -it --rm --restart=Never \
  -- wget -qO- http://registry-svc.registry.svc.cluster.local:5000/v2/_catalog

3.5 环境验证清单

完成所有配置后，执行以下验证步骤，确保环境就绪：

• Docker 运行时：docker run hello-world 输出欢迎信息。
• Minikube 集群：minikube status 全部为 Running。
• kubectl 连通性：kubectl cluster-info 显示 API Server 地址。
• 本地 Registry：curl localhost:5000/v2/_catalog 返回 JSON 列表。
• 集群内拉取：创建 Deployment 使用 registry-svc.registry.svc.cluster.local:5000/my-app:test，Pod 状态为 Running。

3.6 本地开发环境架构图

下图展示了本地开发环境中各组件的交互关系与数据流：

3.7 环境清理与重置

当需要重置环境以进行新的测试时，执行以下清理命令：

# 停止并删除 Minikube 集群
minikube stop
minikube delete

# 停止并删除本地 Registry
docker stop local-registry
docker rm local-registry

# 清理 Docker 缓存（可选）
docker system prune -a --volumes

# 重新启动
minikube start --driver=docker --cpus=4 --memory=8192
docker run -d --name local-registry -p 5000:5000 -v /tmp/registry:/var/lib/registry --restart=always registry:2