在 Kubernetes 中运行 Windows 容器的指南

此页面提供了一些步骤的演练，您可以按照这些步骤使用 Kubernetes 运行 Windows 容器。该页面还重点介绍了 Kubernetes 中一些特定于 Windows 的功能。

重要的是要注意，在 Kubernetes 上创建和部署服务和工作负载对于 Linux 和 Windows 容器来说基本相同。与集群交互的 kubectl 命令 也是相同的。此页面中的示例旨在帮助您快速开始使用 Windows 容器。

目标

配置一个示例部署，以便在 Windows 节点上运行 Windows 容器。

开始之前

您应该已经可以访问一个 Kubernetes 集群，该集群包含一个运行 Windows Server 的工作节点。

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，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. 检查所有节点是否正常

    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 都将标记为 Ready。要退出 watch 命令，请按 Ctrl+C。

  3. 检查部署是否成功。要验证

    • 从 Linux 控制平面节点列出的几个 Pod，使用 kubectl get pods
    • 跨网络的节点到 Pod 通信，从 Linux 控制平面节点使用 curl Pod IP 的端口 80 检查 Web 服务器响应
    • Pod 到 Pod 通信，使用 kubectl exec 在 Pod 之间（如果有多个 Windows 节点，则跨主机）进行 ping
    • 服务到 Pod 通信，从 Linux 控制平面节点和各个 Pod 使用 curl 虚拟服务 IP（在 kubectl get services 下看到）
    • 服务发现，使用 Kubernetes 默认 DNS 后缀 从服务名称 curl
    • 入站连接，从 Linux 控制平面节点或集群外部的机器使用 curl NodePort
    • 出站连接，使用 kubectl exec 从 Pod 内部使用 curl 外部 IP

可观察性

从工作负载捕获日志

日志是可观察性的重要组成部分；它们使用户能够洞察工作负载的操作方面，并且是解决问题的关键因素。由于 Windows 容器和 Windows 容器内部的工作负载的行为与 Linux 容器不同，因此用户很难收集日志，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，是监控 Windows 容器内配置的日志源的推荐方法。LogMonitor 支持监控事件日志、ETW 提供程序和自定义应用程序日志，并将它们管道传输到 STDOUT，以便 kubectl logs <pod> 使用。

按照 LogMonitor GitHub 页面上的说明将它的二进制文件和配置文件复制到所有容器，并为 LogMonitor 添加必要的入口点，以便将您的日志推送到 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运行其入口点和进程。此处 了解更多信息。

使用组托管服务帐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帐户 (GMSA)。组托管服务帐户是特定类型的 Active Directory 帐户，它提供自动密码管理、简化的服务主体名称 (SPN) 管理以及将管理委托给多个服务器上的其他管理员的能力。使用 GMSA 配置的容器可以在承载使用 GMSA 配置的身份的同时访问外部 Active Directory 域资源。此处 了解有关为 Windows 容器配置和使用 GMSA 的更多信息。

污点和容忍

用户需要使用 污点 和节点选择器的一些组合，以便将 Linux 和 Windows 工作负载调度到各自的特定于操作系统的节点。推荐的方法概述如下，其主要目标之一是这种方法不应破坏现有 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 中的容器所针对的操作系统。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。

调度程序在将 Pod 分配到节点时不使用 .spec.os.name 的值。您应该使用 Kubernetes 的正常机制来 将 Pod 分配到节点，以确保集群的控制平面将 Pod 放置到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（或节点选择器）来确保 Windows Pod 落到适当的 Windows 节点上。

确保特定于操作系统的负载落到适当的容器主机上

用户可以使用污点和容忍来确保 Windows 容器可以调度到适当的主机。所有运行 Kubernetes 1.30 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 规范没有指定 nodeSelector（例如 "kubernetes.io/os": windows），则 Pod 可能调度到任何主机，Windows 或 Linux。这可能会有问题，因为 Windows 容器只能在 Windows 上运行，而 Linux 容器只能在 Linux 上运行。Kubernetes 1.30 的最佳实践是使用 nodeSelector。

但是，在许多情况下，用户拥有大量预先存在的 Linux 容器部署，以及现成的配置生态系统，例如社区 Helm 图表和程序化 Pod 生成情况，例如使用运算符。在这些情况下，您可能不愿意进行配置更改以将 nodeSelector 字段添加到所有 Pod 和 Pod 模板中。另一种方法是使用污点。由于 kubelet 可以在注册期间设置污点，因此可以轻松地修改它，以便在仅在 Windows 上运行时自动添加污点。

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

通过将污点添加到所有 Windows 节点，将不会在它们上调度任何内容（包括现有的 Linux Pod）。为了让 Windows Pod 调度到 Windows 节点，它需要 nodeSelector 和适当的匹配容忍度才能选择 Windows。

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

在同一个集群中处理多个 Windows 版本

每个 Pod 使用的 Windows Server 版本必须与节点的版本匹配。如果您想在同一个集群中使用多个 Windows Server 版本，那么您应该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 主要版本、次要版本和内部版本号，这些版本需要匹配才能兼容。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 可用于简化使用污点和容忍度的过程。集群管理员可以创建一个 RuntimeClass 对象，用于封装这些污点和容忍度。

  1. 将此文件保存到 runtimeClasses.yml。它包含适用于 Windows 操作系统、体系结构和版本的适当 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. 将 runtimeClassName: windows-2019 添加到 Pod 规范中，具体取决于情况

    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：2023 年 5 月 24 日下午 10:55 PST：修复 Windows 用户指南中的步骤缩进 (#41283) (f0e755caae)