低功耗集群-小巧、高效、但強大！

目錄：

1. 前言
2. 設置硬體
   • 2.1 選擇適合的硬體設備
   • 2.2 安裝RAM和儲存設備
   • 2.3 機櫃和機架
3. 遠程控制設備
   • 3.1 使用Pi KVM遠程控制
   • 3.2 使用Unify智能PDU控制電源
4. 安裝操作系統
   • 4.1 使用Mass或Metal作為服務器引導和配置工具
   • 4.2 選擇合適的操作系統
5. 搭建Kubernetes集群
   • 5.1 選擇合適的Kubernetes發行版
   • 5.2 使用K3s輕量級Kubernetes發行版
   • 5.3 高可用性的Kubernetes集群設置
   • 5.4 遵循Kubernetes最佳實踐
6. 部署應用程式
   • 6.1 安裝反向代理服務（Traffic）
   • 6.2 安裝證書管理器（Cert Manager）
   • 6.3 日誌、監控和可視化工具（Loki、Grafana和Prometheus）
   • 6.4 測試高可用性
7. 結論
   • 7.1 小型而強大的低功耗伺服器
   • 7.2 小型伺服器機架安裝
   • 7.3 適合家庭使用的Kubernetes集群
   • 7.4 未來擴展的可能性

小型低功耗伺服器：搭建個人Kubernetes集群 💻

養成在家裡建立小型伺服器集群的習慣可能會成為一種樂趣。虽然您可以使用傳統的桌面電腦作為伺服器，但最近的硬體技術進步使獨立設計的小型伺服器成為可能。 透過使用這些小型低功耗伺服器，您可以搭建一個運行Kubernetes的個人集群。

1. 前言

在過去的幾年裡，我在家裡的實驗室中運行了一些集群，但它們都是在虛擬化的Proxmox中運行的。然而，隨著時間的推移，我決定在這三個低功耗的小巧高效的Intel NUC上運行我的Kubernetes集群，這改變了我的做法。

2. 設置硬體

2.1 選擇適合的硬體設備

首先，我需要選擇適合的硬體設備來搭建我的個人Kubernetes集群。對於這個任務，Intel NUC是我的首選。這些小型設備僅為4x4英寸，但性能出色。我選擇了一款搭載Core i7處理器、64GB DDR4 RAM和大容量SSD硬碟的Intel NUC。

2.2 安裝RAM和儲存設備

為了確保設備能夠滿足我的需求，我將每台Intel NUC的RAM升級到64GB DDR4。此外，我還為每台設備添加了一個1TB的Samsung NVMe固態硬碟作為操作系統和工作負載存儲，以及一個額外的SSD硬碟來擴展Kubernetes存儲。

2.3 機櫃和機架

在安裝好硬體之後，我需要決定將這些設備放在哪個位置。雖然我可以將它們放在工作臺或桌上，但我有一個位於地下室的伺服器機架，我想要充分利用這個空間。MK1 Manufacturing是一家生產各種小型機架系統的小公司，他們的產品既可以適用於Max Studio、Lenovo ThinkStation和Mac Mini，也可以適用於Intel NUC等小型設備。我購買了他們為我的Intel NUC設計的機架，並且很容易地將所有設備安裝在機架內。他們甚至考慮了電源和網絡設備的線纜管理。

3. 遠程控制設備

3.1 使用Pi KVM遠程控制

您可能想知道我將如何遠程控制這些設備，因為我自己也曾經考慮過這個問題。在之前的一個視頻中，我提到過我購買了一個Pi KVM，使用HDMI切換器可以連接多個設備。透過使用Pi KVM，我甚至可以使用Wake-on-LAN功能開機這些設備，如果無法使用Wake-on-LAN，我可以使用UniFi智能PDU切換電源，強制開啟這些設備。

4. 安裝操作系統

4.1 使用Mass或Metal作為服務器引導和配置工具

在設置好硬體之後，我需要決定如何在這些設備上安裝操作系統。我選擇使用Mass或Metal作為服務器引導和配置工具，這讓我可以遠程引導和配置這些設備。對於操作系統的選擇，我選擇了Ubuntu Server，因為我喜歡Ubuntu，我的基礎設施中的其他部分也在使用Ubuntu，這樣可以更容易地進行管理。

5. 搭建Kubernetes集群

5.1 選擇合適的Kubernetes發行版

為了搭建我的Kubernetes集群，我首先需要選擇合適的Kubernetes發行版。有很多選擇，但我最終選擇了輕量級的K3s。我喜歡K3s的輕巧性和活躍的社區支持。

5.2 使用K3s輕量級Kubernetes發行版

安裝Kubernetes有很多種方式，但是我不想花費20多個小時進行手動安裝。所以我已經創建了一個可重複使用的Playbook，可以自動為我完成所有的安裝步驟。這個Playbook能夠為我搭建一個高可用的Kubernetes集群，包括高可用的Kubernetes API和服務負載均衡器。

5.3 高可用性的Kubernetes集群設置

對於這個Playbook的配置，我只需設定一些變量，例如時區、接口名稱等選項。由於我只有三個節點，我決定將etcd和控制平面安裝在運行工作負載的同一節點上。一般建議將這些角色分開，但我有足夠的計算能力、充足的RAM和NVMe硬碟，所以這不應該對我的小型集群造成影響。

5.4 遵循Kubernetes最佳實踐

搭建Kubernetes集群後，最重要的是要遵循Kubernetes的最佳實踐，以確保集群的穩定性和安全性。為此，我使用了一個稱為"DeTree"的工具，它可以幫助我檢測並修復任何Kubernetes配置的錯誤。

6. 部署應用程式

在設置好Kubernetes集群後，我可以開始部署我的應用程式。通常，我會安裝Traffic作為反向代理服務，並使用Cert Manager管理證書。此外，我還會安裝Loki、Grafana和Prometheus進行日誌、監控和視覺化。在這個例子中，我只是簡單地部署了一個運行Nginx的網頁伺服器容器。

7. 結論

透過搭建這個低功耗的小型伺服器集群，我學到了很多關於低功耗伺服器、Intel NUC、Kubernetes和高可用性的知識。這些小型設備非常適合作為伺服器，特別是在集群中運行時。如果您打算搭建自己的Kubernetes集群，我強烈建議您遵循最佳實踐，並使用DeTree等工具來幫助您避免任何配置錯誤。

亮點：

• 在家裡建立個人Kubernetes集群
• 使用小型低功耗設備（Intel NUC）
• 使用Pi KVM遠程控制設備
• 使用Mass或Metal作為服務器引導和配置工具
• 搭建高可用性的Kubernetes集群
• 部署應用程式並測試高可用性

常見問題與解答

問題：Intel NUC和傳統桌面電腦有什麼不同？ 答：Intel NUC是一種小型設備，專為伺服器和嵌入式應用而設計。它比傳統桌面電腦體積更小，但性能更強大。

問題：為什麼使用K3s而不是其他Kubernetes發行版？ 答：K3s是一個輕量級的Kubernetes發行版，具有活躍的社區支持。它非常適合在資源有限的環境中運行。

問題：如何確保Kubernetes集群的高可用性？ 答：可以通過在不同的節點上運行控制平面和etcd角色來實現Kubernetes集群的高可用性。

問題：應該遵循哪些Kubernetes最佳實踐？ 答：應該使用工具來檢查Kubernetes配置是否符合最佳實踐，例如使用DeTree工具。

問題：低功耗伺服器的能源消耗如何？ 答：通常情况下，每個低功耗伺服器的能源消耗約為15至25瓦特，具體取決於硬體配置和負載。