AWS EKS实战：托管Kubernetes集群搭建指南

一、项目背景

在数字化转型的浪潮中，企业越来越多地采用容器化技术来提高应用的部署效率和可扩展性。Kubernetes作为容器编排领域的事实标准，为企业提供了强大的工具来管理容器化的应用。然而，搭建和管理Kubernetes集群往往需要大量的时间和专业知识。AWS Elastic Kubernetes Service（EKS）作为托管的Kubernetes服务，简化了集群的创建和管理过程，使企业能够快速上手并专注于应用的开发和部署。本文将深入探讨如何利用AWS EKS搭建高性能、高可用的Kubernetes集群，结合实战部署和实例分析，帮助企业快速掌握这一关键技术。

二、前期准备

注册AWS账号

访问 [AWS官网]，点击“创建账户”进行注册。注册过程中需要填写相关信息，如名称、邮箱、电话号码、付款方式等，并完成身份验证。注册成功后，你将获得一个AWS账户，可以开始使用包括EKS在内的各种AWS服务。

了解EKS基本概念

在开始使用EKS之前，了解其基本概念至关重要。

• 集群：EKS集群是Kubernetes控制平面的托管实例，负责管理节点组和工作负载。
• 节点组：节点组是一组EC2实例，运行Kubernetes工作负载。
• IAM角色：EKS需要IAM角色来授权对AWS资源的访问。

安装和配置AWS CLI

为了方便地通过命令行管理AWS服务，我们需要安装和配置AWS CLI（Command Line Interface）。

# 安装AWS CLI
curl "https://s3.amazonaws.com/aws-cli/awscli-bundle.zip" -o "awscli-bundle.zip"
unzip awscli-bundle.zip
sudo ./awscli-bundle/install -i /usr/local/aws -b /usr/local/bin/aws

# 配置AWS CLI
aws configure

在配置过程中，需要输入AWS访问密钥ID（Access Key ID）和秘密访问密钥（Secret Access Key），这些信息在注册AWS账户后可以在“安全凭证”页面找到。同时，设置默认区域（如us-east-1）和输出格式（如json）。

三、实战部署

创建IAM角色

EKS需要IAM角色来授权对AWS资源的访问。

# 创建IAM角色
aws iam create-role \
    --role-name EKSWorkerNodeRole \
    --assume-role-policy-document file://trust-policy.json

# 附加策略到IAM角色
aws iam attach-role-policy \
    --role-name EKSWorkerNodeRole \
    --policy-arn arn:aws:iam::aws:policy/AmazonEKSWorkerNodePolicy

其中，trust-policy.json文件内容如下：

{
  "Version": "2012-10-17",
  "Statement": [
    {
      "Effect": "Allow",
      "Principal": {
        "Service": "ec2.amazonaws.com"
      },
      "Action": "sts:AssumeRole"
    }
  ]
}

创建VPC和网络配置

为了确保EKS集群具有高可用性，我们需要创建一个VPC并配置子网、路由表和安全组。

# 创建VPC
vpc_id=$(aws ec2 create-vpc --cidr-block 10.0.0.0/16 --query Vpc.VpcId --output text)

# 创建子网
subnet_ids=()
for az in us-east-1a us-east-1b us-east-1c; do
    subnet_id=$(aws ec2 create-subnet --vpc-id $vpc_id --cidr-block 10.0.${i}.0/24 --availability-zone $az --query Subnet.SubnetId --output text)
    subnet_ids+=($subnet_id)
done

# 创建互联网网关并附加到VPC
igw_id=$(aws ec2 create-internet-gateway --query InternetGateway.InternetGatewayId --output text)
aws ec2 attach-internet-gateway --internet-gateway-id $igw_id --vpc-id $vpc_id

# 创建路由表并添加默认路由
rt_id=$(aws ec2 create-route-table --vpc-id $vpc_id --query RouteTable.RouteTableId --output text)
aws ec2 create-route --route-table-id $rt_id --destination-cidr-block 0.0.0.0/0 --gateway-id $igw_id

# 关联路由表到子网
for subnet_id in "${subnet_ids[@]}"; do
    aws ec2 associate-route-table --route-table-id $rt_id --subnet-id $subnet_id
done

# 创建安全组
sg_id=$(aws ec2 create-security-group --group-name EKS-SG --description "EKS Security Group" --vpc-id $vpc_id --query GroupId --output text)

# 配置安全组规则
aws ec2 authorize-security-group-ingress --group-id $sg_id --protocol tcp --port 80 --cidr 0.0.0.0/0
aws ec2 authorize-security-group-ingress --group-id $sg_id --protocol tcp --port 443 --cidr 0.0.0.0/0
aws ec2 authorize-security-group-ingress --group-id $sg_id --protocol tcp --port 22 --cidr 0.0.0.0/0

创建EKS集群

# 创建EKS集群
aws eks create-cluster \
    --name my-eks-cluster \
    --version 1.24 \
    --role-arn arn:aws:iam::123456789012:role/EKSClusterRole \
    --resources-vpc-config subnetIds=${subnet_ids[0]},${subnet_ids[1]},${subnet_ids[2]} securityGroupIds=$sg_id

创建节点组

# 创建节点组
aws eks create-nodegroup \
    --cluster-name my-eks-cluster \
    --nodegroup-name my-nodegroup \
    --node-role arn:aws:iam::123456789012:role/EKSWorkerNodeRole \
    --subnet-ids ${subnet_ids[0]} ${subnet_ids[1]} ${subnet_ids[2]} \
    --instance-types t3.medium \
    --scaling-config minSize=2,maxSize=4,desiredSize=2

配置kubectl访问EKS集群

# 安装kubectl
curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl"
chmod +x kubectl
sudo mv kubectl /usr/local/bin/

# 配置kubectl访问EKS集群
aws eks update-kubeconfig --name my-eks-cluster --region us-east-1

部署示例应用

# 创建部署
kubectl create deployment nginx --image=nginx:latest

# 创建服务
kubectl expose deployment nginx --port=80 --type=LoadBalancer

# 查看服务状态
kubectl get services

使用Python SDK（Boto3）进行高级操作

除了命令行工具，我们还可以使用AWS SDK（如Python的Boto3）进行更复杂的EKS操作。

import boto3

# 创建EKS客户端
eks = boto3.client('eks')

# 创建集群
eks.create_cluster(
    name='my-eks-cluster',
    version='1.24',
    roleArn='arn:aws:iam::123456789012:role/EKSClusterRole',
    resourcesVpcConfig={
        'subnetIds': ['subnet-xxxxxxxx', 'subnet-yyyyyyyy', 'subnet-zzzzzzzz'],
        'securityGroupIds': ['sg-xxxxxxxx']
    }
)

# 创建节点组
eks.create_nodegroup(
    clusterName='my-eks-cluster',
    nodegroupName='my-nodegroup',
    nodeRole='arn:aws:iam::123456789012:role/EKSWorkerNodeRole',
    subnets=['subnet-xxxxxxxx', 'subnet-yyyyyyyy', 'subnet-zzzzzzzz'],
    instanceTypes=['t3.medium'],
    scalingConfig={
        'minSize': 2,
        'maxSize': 4,
        'desiredSize': 2
    }
)

四、实例分析

实例一：高可用性Web应用

假设我们有一个需要高可用性部署的Web应用，可以通过EKS实现多可用区部署和自动扩展。

# 创建部署并启用多个副本
kubectl create deployment webapp --image=my-webapp-image:latest
kubectl scale deployment webapp --replicas=5

# 创建服务并配置负载均衡
kubectl expose deployment webapp --port=80 --type=LoadBalancer

# 配置自动扩展
autoscaler_yaml="""
apiVersion: autoscaling/v2beta2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: webapp-autoscaler
spec:
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: webapp
  minReplicas: 3
  maxReplicas: 10
  metrics:
  - type: Resource
    resource:
      name: cpu
      targetAverageUtilization: 50
"""
echo "$autoscaler_yaml" | kubectl apply -f -

实例二：微服务架构

对于微服务架构的应用，可以使用EKS的命名空间和网络策略进行服务隔离和流量管理。

# 创建命名空间
kubectl create namespace microservices

# 部署服务
kubectl apply -f service1-deployment.yaml -n microservices
kubectl apply -f service2-deployment.yaml -n microservices

# 配置网络策略
network_policy_yaml="""
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: service1-allow
  namespace: microservices
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      app: service1
  policyTypes:
  - Ingress
  ingress:
  - from:
    - namespaceSelector:
        matchLabels:
          name: microservices
      podSelector:
        matchLabels:
          app: service2
    ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
"""
echo "$network_policy_yaml" | kubectl apply -f -

五、项目发展

随着业务的增长和需求的变化，我们可能需要对EKS集群进行扩展和优化。

集群升级

定期升级EKS集群以获取最新的功能和安全补丁。

# 查看可用的Kubernetes版本
aws eks describe-update \
    --name my-eks-cluster \
    --query updates

# 升级集群
aws eks update-cluster-version \
    --name my-eks-cluster \
    --version 1.25

# 升级节点组
aws eks update-nodegroup-version \
    --cluster-name my-eks-cluster \
    --nodegroup-name my-nodegroup \
    --version 1.25

多集群管理

对于复杂的微服务架构，可能需要管理多个EKS集群。

# 创建第二个集群
aws eks create-cluster \
    --name my-eks-cluster-2 \
    --version 1.24 \
    --role-arn arn:aws:iam::123456789012:role/EKSClusterRole \
    --resources-vpc-config subnetIds=${subnet_ids[0]},${subnet_ids[1]},${subnet_ids[2]} securityGroupIds=$sg_id

# 配置kubectl访问多个集群
aws eks update-kubeconfig --name my-eks-cluster --region us-east-1 --alias cluster1
aws eks update-kubeconfig --name my-eks-cluster-2 --region us-east-1 --alias cluster2

集成CI/CD管道

将EKS与CI/CD工具（如Jenkins、GitLab CI）集成，实现自动化的部署流程。

# .gitlab-ci.yml
stages:
  - build
  - deploy

build:
  stage: build
  script:
    - docker build -t my-webapp-image:latest .
    - docker login -u $AWS_ECR_USERNAME -p $AWS_ECR_PASSWORD $AWS_ECR_REGISTRY
    - docker push $AWS_ECR_REGISTRY/my-webapp-image:latest

deploy:
  stage: deploy
  script:
    - kubectl set image deployment/webapp webapp=$AWS_ECR_REGISTRY/my-webapp-image:latest -n microservices

六、总结

本文深入探讨了如何在AWS上使用EKS搭建高性能、高可用的Kubernetes集群，结合实战部署和实例分析，展示了其在不同场景下的应用和优势。从创建IAM角色、VPC网络，到部署EKS集群和管理节点组，EKS提供了强大的功能和灵活的配置选项，满足企业多样化的容器编排需求。随着容器化技术的不断发展，理解和掌握EKS对于每一个开发者和运维工程师来说都显得尤为重要。通过合理规划和持续优化，企业可以构建一个既高效又可靠的容器化应用平台，加速应用的交付和部署。

七、参考文献

• [AWS官方文档]

八、常见问题解答