后浪云kubernetes教程：Kubernetes Windows容器的调度指南

发布时间:2025-04-04 16:30:38

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Kubernetes中Windows容器的调度指南

Windows应用程序构成了许多组织中运行的服务和应用程序的很大一部分。本指南将引导你完成在Kubernetes中配置和部署Windows容器的步骤。

目标在开始之前入门：部署 Windows 容器

要在Kubernetes上部署Windows容器，你必须首先创建一个示例应用程序。下面的示例YAML文件创建了一个简单的Web服务器应用程序。创建一个名为win-webserver.yaml的服务规约，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); $header='Windows Container Web Server
' ;$callerCountsString='' ;$callerCounts.Keys | % { $callerCountsString+='IP {0} callerCount {1} ' -f $ip[1].IPAddress,$callerCounts.Item($_) } ;$footer='' ;$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

Note:端口映射也是支持的，但为简单起见，在此示例中容器端口80直接暴露给服务。

检查所有节点是否健康：

kubectl get nodes

部署服务并观察pod更新：

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

正确部署服务后，两个Pod都标记为“Ready”。要退出watch命令，请按Ctrl+C。

检查部署是否成功。验证：

Note:由于当前平台对Windows网络堆栈的限制，Windows容器主机无法访问在其上调度的服务的IP。只有Windowspods才能访问服务IP。

可观测性抓取来自工作负载的日志

日志是可观测性的重要一环；使用日志用户可以获得对负载运行状况的洞察，因而日志是故障排查的一个重要手法。因为Windows容器中的Windows容器和负载与Linux容器的行为不同，用户很难收集日志，因此运行状态的可见性很受限。例如，Windows工作负载通常被配置为将日志输出到Windows事件跟踪（EventTracingforWindows，ETW），或者将日志条目推送到应用的事件日志中。 LogMonitor是Microsoft提供的一个开源工具，是监视Windows容器中所配置的日志源的推荐方式。LogMonitor支持监视时间日志、ETW提供者模块以及自定义的应用日志，并使用管道的方式将其输出到标准输出（stdout），以便kubectllogs

这类命令能够读取这些数据。

请遵照LogMonitorGitHub页面上的指令，将其可执行文件和配置文件复制到你的所有容器中，并为其添加必要的入口点（Entrypoint），以便LogMonitor能够将你的日志输出推送到标准输出（stdout）。

使用可配置的容器用户名

从Kubernetesv1.16开始，可以为Windows容器配置与其镜像默认值不同的用户名来运行其入口点和进程。此能力的实现方式和Linux容器有些不同。

使用组托管服务帐户管理工作负载身份

从Kubernetesv1.14开始，可以将Windows容器工作负载配置为使用组托管服务帐户（GMSA）。组托管服务帐户是ActiveDirectory帐户的一种特定类型，它提供自动密码管理，简化的服务主体名称（SPN）管理以及将管理委派给跨多台服务器的其他管理员的功能。配置了GMSA的容器可以访问外部ActiveDirectory域资源，同时携带通过GMSA配置的身份。

污点和容忍度

目前，用户需要将Linux和Windows工作负载运行在各自特定的操作系统的节点上，因而需要结合使用污点和节点选择算符。这可能仅给Windows用户造成不便。推荐的方法概述如下，其主要目标之一是该方法不应破坏与现有Linux工作负载的兼容性。

如果IdentifyPodOS特性门控是启用的，你可以（并且应该）为Pod设置.spec.os.name以表明该Pod中的容器所针对的操作系统。对于运行Linux容器的Pod，设置.spec.os.name为linux。对于运行Windows容器的Pod，设置.spec.os.name为Windows。

Note:从1.24开始，IdentifyPodOS功能处于Beta阶段，默认启用。

在将Pod分配给节点时，调度程序不使用.spec.os.name的值。你应该使用正常的Kubernetes机制将Pod分配给节点，确保集群的控制平面将Pod放置到适合运行的操作系统。.spec.os.name值对WindowsPod的调度没有影响，因此仍然需要污点、容忍度以及节点选择器，以确保WindowsPod调度至合适的Windows节点。

确保特定操作系统的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确保Windows容器可以调度在适当的主机上。目前所有Kubernetes节点都具有以下默认标签：

如果Pod规范未指定诸如"kubernetes.io/os":windows之类的nodeSelector，则该Pod可能会被调度到任何主机（Windows或Linux）上。这是有问题的，因为Windows容器只能在Windows上运行，而Linux容器只能在Linux上运行。最佳实践是使用nodeSelector。

但是，我们了解到，在许多情况下，用户都有既存的大量的Linux容器部署，以及一个现成的配置生态系统，例如社区Helmcharts，以及程序化Pod生成案例，例如Operators。在这些情况下，你可能会不愿意更改配置添加nodeSelector。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'

向所有Windows节点添加污点后，Kubernetes将不会在它们上调度任何负载（包括现有的LinuxPod）。为了使某WindowsPod调度到Windows节点上，该Pod需要nodeSelector和合适的匹配的容忍度设置来选择Windows。

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

处理同一集群中的多个Windows版本

每个Pod使用的WindowsServer版本必须与该节点的WindowsServer版本相匹配。如果要在同一集群中使用多个WindowsServer版本，则应该设置其他节点标签和nodeSelector。

Kubernetes1.17自动添加了一个新标签node.kubernetes.io/windows-build来简化此操作。如果你运行的是旧版本，则建议手动将此标签添加到Windows节点。

此标签反映了需要兼容的Windows主要、次要和内部版本号。以下是当前每个WindowsServer版本使用的值。

产品名称内部编号

Windows Server 2019

10.0.17763

Windows Server version 1809

10.0.17763

Windows Server version 1903

10.0.18362

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RuntimeClass对象，用于封装这些污点和容忍度。

将此文件保存到runtimeClasses.yml文件。它包括适用于Windows操作系统、体系结构和版本的nodeSelector。

apiVersion: node.k8s.io/v1
kind: RuntimeClass
metadata:
  name: windows-2019
handler: 'docker'
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"

集群管理员执行kubectlcreate-fruntimeClasses.yml操作根据需要向Pod规约中添加runtimeClassName:windows-2019，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