在 Kubernetes 中运行 Windows 容器指南

本页面提供了在 Kubernetes 中使用 Windows 容器的一些步骤演练。本页面还重点介绍了 Kubernetes 中一些 Windows 特有的功能。

需要注意的是，在 Kubernetes 上创建和部署服务和工作负载，对于 Linux 和 Windows 容器来说，其行为方式大体相同。与集群交互的 kubectl 命令是相同的。本页面中的示例旨在帮助您快速开始使用 Windows 容器。

目标

配置示例部署以在 Windows 节点上运行 Windows 容器。

准备工作

您应该已经可以访问包含运行 Windows Server 的工作节点的 Kubernetes 集群。

入门：部署 Windows 工作负载

下面的示例 YAML 文件部署了一个在 Windows 容器内运行的简单 Web 服务器应用程序。

创建一个名为 win-webserver.yaml 的清单，其内容如下

---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: win-webserver
  labels:
    app: win-webserver
spec:
  ports:
    # the port that this service should serve on
    - port: 80
      targetPort: 80
  selector:
    app: win-webserver
  type: NodePort
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: win-webserver
  name: win-webserver
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: win-webserver
  template:
    metadata:
      labels:
        app: win-webserver
      name: win-webserver
    spec:
     containers:
      - name: windowswebserver
        image: mcr.microsoft.com/windows/servercore:ltsc2019
        command:
        - powershell.exe
        - -command
        - "<#code used from https://gist.github.com/19WAS85/5424431#> ; $$listener = New-Object System.Net.HttpListener ; $$listener.Prefixes.Add('http://*:80/') ; $$listener.Start() ; $$callerCounts = @{} ; Write-Host('Listening at http://*:80/') ; while ($$listener.IsListening) { ;$$context = $$listener.GetContext() ;$$requestUrl = $$context.Request.Url ;$$clientIP = $$context.Request.RemoteEndPoint.Address ;$$response = $$context.Response ;Write-Host '' ;Write-Host('> {0}' -f $$requestUrl) ;  ;$$count = 1 ;$$k=$$callerCounts.Get_Item($$clientIP) ;if ($$k -ne $$null) { $$count += $$k } ;$$callerCounts.Set_Item($$clientIP, $$count) ;$$ip=(Get-NetAdapter | Get-NetIpAddress); $$header='<html><body><H1>Windows Container Web Server</H1>' ;$$callerCountsString='' ;$$callerCounts.Keys | % { $$callerCountsString+='<p>IP {0} callerCount {1} ' -f $$ip[1].IPAddress,$$callerCounts.Item($$_) } ;$$footer='</body></html>' ;$$content='{0}{1}{2}' -f $$header,$$callerCountsString,$$footer ;Write-Output $$content ;$$buffer = [System.Text.Encoding]::UTF8.GetBytes($$content) ;$$response.ContentLength64 = $$buffer.Length ;$$response.OutputStream.Write($$buffer, 0, $$buffer.Length) ;$$response.Close() ;$$responseStatus = $$response.StatusCode ;Write-Host('< {0}' -f $$responseStatus)  } ; "
     nodeSelector:
      kubernetes.io/os: windows

  1. 检查所有节点是否健康

    kubectl get nodes

  2. 部署服务并观察 Pod 更新

    kubectl apply -f win-webserver.yaml
kubectl get pods -o wide -w

    当服务正确部署后，两个 Pod 都被标记为 Ready。要退出 watch 命令，请按 Ctrl+C。

  3. 检查部署是否成功。验证方法如下：

    • 从 Linux 控制平面节点列出多个 Pod，使用 kubectl get pods
    • 节点到 Pod 的网络通信，从 Linux 控制平面节点 curl Pod IP 的 80 端口，检查 Web 服务器响应
    • Pod 到 Pod 通信，使用 kubectl exec 在 Pod 之间（如果有一个以上的 Windows 节点，则跨主机）进行 ping 操作
    • 服务到 Pod 通信，从 Linux 控制平面节点和单个 Pod curl 虚拟服务 IP（在 kubectl get services 下可见）
    • 服务发现，使用 Kubernetes 默认 DNS 后缀 curl 服务名称
    • 入站连接，从 Linux 控制平面节点或集群外部机器 curl NodePort
    • 出站连接，从 Pod 内部使用 kubectl exec curl 外部 IP

可观测性

捕获工作负载日志

日志是可观察性的重要组成部分；它们使用户能够深入了解工作负载的操作方面，并且是故障排除问题的关键要素。由于 Windows 容器和 Windows 容器内部的工作负载与 Linux 容器的行为不同，用户很难收集日志，从而限制了操作可见性。例如，Windows 工作负载通常配置为记录到 ETW（Windows 事件跟踪）或将条目推送到应用程序事件日志。LogMonitor 是 Microsoft 的一个开源工具，是监视 Windows 容器内配置的日志源的推荐方法。LogMonitor 支持监视事件日志、ETW 提供程序和自定义应用程序日志，并将它们通过管道传输到 STDOUT，供 kubectl logs <pod> 使用。

按照 LogMonitor GitHub 页面上的说明，将其二进制文件和配置文件复制到所有容器中，并添加必要的入口点，以便 LogMonitor 将日志推送到 STDOUT。

配置容器用户

使用可配置的容器用户名

Windows 容器可以配置为使用与镜像默认值不同的用户名来运行其入口点和进程。在此处了解更多信息：此处。

使用组托管服务账户管理工作负载身份

Windows 容器工作负载可以配置为使用组托管服务账户（GMSA）。组托管服务账户是一种特定类型的 Active Directory 账户，提供自动密码管理、简化的服务主体名称（SPN）管理，以及将管理委派给多个服务器上的其他管理员的能力。配置了 GMSA 的容器可以访问外部 Active Directory 域资源，同时承载使用 GMSA 配置的身份。在此处了解更多关于配置和使用 Windows 容器 GMSA 的信息：此处。

污点和容忍度

用户需要结合使用污点和节点选择器，才能将 Linux 和 Windows 工作负载调度到各自的 OS 特定节点。推荐的方法如下所述，其主要目标之一是此方法不应破坏现有 Linux 工作负载的兼容性。

您可以（并且应该）为每个 Pod 设置 .spec.os.name，以指示该 Pod 中的容器所设计的操作系统。对于运行 Linux 容器的 Pod，将 .spec.os.name 设置为 linux。对于运行 Windows 容器的 Pod，将 .spec.os.name 设置为 windows。

调度器在将 Pod 分配给节点时不会使用 .spec.os.name 的值。您应该使用正常的 Kubernetes 机制来将 Pod 分配给节点，以确保您的集群的控制平面将 Pod 放置在运行适当操作系统的节点上。

.spec.os.name 值对 Windows Pod 的调度没有影响，因此仍然需要污点和容忍度（或节点选择器）来确保 Windows Pod 落在适当的 Windows 节点上。

确保 OS 特定工作负载落在适当的容器主机上

用户可以使用污点和容忍度来确保 Windows 容器可以调度到适当的主机上。所有运行 Kubernetes 1.34 的 Kubernetes 节点都具有以下默认标签

  • kubernetes.io/os = [windows|linux]
  • kubernetes.io/arch = [amd64|arm64|...]

如果 Pod 规范未指定 nodeSelector，例如 "kubernetes.io/os": windows，则该 Pod 可能会调度到任何主机，无论是 Windows 还是 Linux。这可能会出现问题，因为 Windows 容器只能在 Windows 上运行，而 Linux 容器只能在 Linux 上运行。Kubernetes 1.34 的最佳实践是使用 nodeSelector。

然而，在许多情况下，用户已经拥有大量现有 Linux 容器部署，以及一个现成的配置生态系统，例如社区 Helm Charts 和程序化 Pod 生成情况（例如使用操作员）。在这些情况下，您可能不愿意更改配置以向所有 Pod 和 Pod 模板添加 nodeSelector 字段。替代方法是使用污点。由于 kubelet 可以在注册期间设置污点，因此可以轻松修改它，使其仅在 Windows 上运行时自动添加污点。

例如：--register-with-taints='os=windows:NoSchedule'

通过向所有 Windows 节点添加污点，将不会有任何内容调度到它们上（包括现有的 Linux Pod）。为了使 Windows Pod 能够调度到 Windows 节点上，它既需要 nodeSelector，也需要适当匹配的容忍度来选择 Windows。

nodeSelector:
    kubernetes.io/os: windows
    node.kubernetes.io/windows-build: '10.0.17763'
tolerations:
    - key: "os"
      operator: "Equal"
      value: "windows"
      effect: "NoSchedule"

在同一集群中处理多个 Windows 版本

每个 Pod 使用的 Windows Server 版本必须与节点的版本匹配。如果要在同一个集群中使用多个 Windows Server 版本，则应设置额外的节点标签和 nodeSelector 字段。

Kubernetes 自动添加一个标签 node.kubernetes.io/windows-build 以简化此操作。

此标签反映了 Windows 的主版本、次版本和内部版本号，这些版本号需要匹配才能实现兼容性。以下是每个 Windows Server 版本使用的值：

产品名称版本
Windows Server 201910.0.17763
Windows Server 202210.0.20348

使用 RuntimeClass 简化

RuntimeClass 可用于简化污点和容忍度使用过程。集群管理员可以创建 RuntimeClass 对象，该对象用于封装这些污点和容忍度。

  1. 将此文件保存为 runtimeClasses.yml。它包含适用于 Windows 操作系统、架构和版本的 nodeSelector。

    ---
apiVersion: node.k8s.io/v1
kind: RuntimeClass
metadata:
  name: windows-2019
handler: example-container-runtime-handler
scheduling:
  nodeSelector:
    kubernetes.io/os: 'windows'
    kubernetes.io/arch: 'amd64'
    node.kubernetes.io/windows-build: '10.0.17763'
  tolerations:
  - effect: NoSchedule
    key: os
    operator: Equal
    value: "windows"

  2. 以集群管理员身份运行 kubectl create -f runtimeClasses.yml

  3. 根据需要将 runtimeClassName: windows-2019 添加到 Pod 规范中

    例如

    ---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: iis-2019
  labels:
    app: iis-2019
spec:
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      name: iis-2019
      labels:
        app: iis-2019
    spec:
      runtimeClassName: windows-2019
      containers:
      - name: iis
        image: mcr.microsoft.com/windows/servercore/iis:windowsservercore-ltsc2019
        resources:
          limits:
            cpu: 1
            memory: 800Mi
          requests:
            cpu: .1
            memory: 300Mi
        ports:
          - containerPort: 80
 selector:
    matchLabels:
      app: iis-2019
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: iis
spec:
  type: LoadBalancer
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
  selector:
    app: iis-2019
上次修改时间：太平洋时间 2023 年 5 月 24 日上午 10:55：修复 Windows 用户指南中的步骤缩进 (#41283) (f0e755caae)