以非 root 用户身份运行 Kubernetes 节点组件

本文档介绍如何使用用户命名空间，在没有 root 权限的情况下运行 Kubernetes Node 组件，例如 kubelet、CRI、OCI 和 CNI。

此技术也称为无根模式。

开始之前

你的 Kubernetes 服务器必须是 1.22 或更高版本。 要检查版本，请输入 kubectl version。

• 启用 Cgroup v2
• 启用带有用户会话的 systemd
• 根据主机 Linux 发行版配置几个 sysctl 值
• 确保你的非特权用户在 /etc/subuid 和 /etc/subgid 中列出
• 启用 KubeletInUserNamespace 功能门控

在无根 Docker/Podman 中运行 Kubernetes

kind

kind 支持在无根 Docker 或无根 Podman 中运行 Kubernetes。

请参阅 使用无根 Docker 运行 kind。

minikube

minikube 也支持在无根 Docker 或无根 Podman 中运行 Kubernetes。

请参阅 Minikube 文档

• 无根 Docker
• 无根 Podman

在非特权容器中运行 Kubernetes

sysbox

Sysbox 是一个开源容器运行时（类似于“runc”），支持在 Linux 用户命名空间隔离的非特权容器中运行系统级工作负载，例如 Docker 和 Kubernetes。

有关更多信息，请参阅Sysbox 快速入门指南：Docker 中的 Kubernetes。

Sysbox 支持在非特权容器中运行 Kubernetes，而无需 Cgroup v2 和 KubeletInUserNamespace 功能门控。它通过在容器内暴露专门制作的 /proc 和 /sys 文件系统以及其他几种高级操作系统虚拟化技术来实现这一点。

直接在主机上运行无根 Kubernetes

K3s

K3s 实验性地支持无根模式。

有关用法，请参阅以无根模式运行 K3s。

Usernetes

Usernetes 是 Kubernetes 的一个参考发行版，可以在没有 root 权限的情况下安装在 $HOME 目录下。

Usernetes 支持 containerd 和 CRI-O 作为 CRI 运行时。 Usernetes 支持使用 Flannel (VXLAN) 的多节点集群。

有关用法，请参阅Usernetes 仓库。

手动部署在用户命名空间中运行 kubelet 的节点

本节提供有关手动在用户命名空间中运行 Kubernetes 的提示。

创建用户命名空间

第一步是创建用户命名空间。

如果您尝试在用户命名空间容器（如无根 Docker/Podman 或 LXC/LXD）中运行 Kubernetes，那么您已经准备就绪，可以转到下一小节。

否则，您必须通过调用带有 CLONE_NEWUSER 的 unshare(2) 来自行创建用户命名空间。

也可以使用命令行工具（例如）来取消共享用户命名空间

• unshare(1)
• RootlessKit
• become-root

取消共享用户命名空间后，您还需要取消共享其他命名空间，例如挂载命名空间。

您在取消共享挂载命名空间后不需要调用 chroot() 或 pivot_root()，但是，您必须在命名空间内的几个目录上挂载可写文件系统。

至少，以下目录需要在命名空间内（而不是命名空间外）可写

• /etc
• /run
• /var/logs
• /var/lib/kubelet
• /var/lib/cni
• /var/lib/containerd（用于 containerd）
• /var/lib/containers（用于 CRI-O）

创建委派的 cgroup 树

除了用户命名空间之外，您还需要一个具有 cgroup v2 的可写 cgroup 树。

如果您尝试在基于 systemd 的主机上的无根 Docker/Podman 或 LXC/LXD 中运行 Kubernetes，那么您已经准备就绪。

否则，您必须创建一个具有 Delegate=yes 属性的 systemd 单元来委派具有可写权限的 cgroup 树。

在您的节点上，systemd 必须已经配置为允许委托； 有关更多详细信息，请参阅无根容器文档中的 cgroup v2。

配置网络

节点组件的网络命名空间必须具有一个非环回接口，例如，可以使用 slirp4netns、VPNKit 或 lxc-user-nic(1) 进行配置。

可以使用常规 CNI 插件配置 Pod 的网络命名空间。 对于多节点网络，已知 Flannel (VXLAN, 8472/UDP) 可以工作。

必须使用外部端口转发器（例如 RootlessKit、slirp4netns 或 socat(1)），将 kubelet 端口 (10250/TCP) 和 NodePort 服务端口等端口从节点网络命名空间暴露给主机。

您可以使用 K3s 的端口转发器。有关更多详细信息，请参阅在无根模式下运行 K3s。 该实现可以在 k3s 的 pkg/rootlessports 包中找到。

配置 CRI

kubelet 依赖于容器运行时。 您应该部署一个容器运行时（例如 containerd 或 CRI-O），并确保它在 kubelet 启动之前在用户命名空间内运行。

• containerd
• CRI-O

version = 2

[plugins."io.containerd.grpc.v1.cri"]
# Disable AppArmor
  disable_apparmor = true
# Ignore an error during setting oom_score_adj
  restrict_oom_score_adj = true
# Disable hugetlb cgroup v2 controller (because systemd does not support delegating hugetlb controller)
  disable_hugetlb_controller = true

[plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd]
# Using non-fuse overlayfs is also possible for kernel >= 5.11, but requires SELinux to be disabled
  snapshotter = "fuse-overlayfs"

[plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.runtimes.runc.options]
# We use cgroupfs that is delegated by systemd, so we do not use SystemdCgroup driver
# (unless you run another systemd in the namespace)
  SystemdCgroup = false

[crio]
  storage_driver = "overlay"
# Using non-fuse overlayfs is also possible for kernel >= 5.11, but requires SELinux to be disabled
  storage_option = ["overlay.mount_program=/usr/local/bin/fuse-overlayfs"]

[crio.runtime]
# We use cgroupfs that is delegated by systemd, so we do not use "systemd" driver
# (unless you run another systemd in the namespace)
  cgroup_manager = "cgroupfs"

配置 kubelet

在用户命名空间中运行 kubelet 需要以下配置

apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
kind: KubeletConfiguration
featureGates:
  KubeletInUserNamespace: true
# We use cgroupfs that is delegated by systemd, so we do not use "systemd" driver
# (unless you run another systemd in the namespace)
cgroupDriver: "cgroupfs"

启用 KubeletInUserNamespace 功能门控后，kubelet 会忽略在节点上设置以下 sysctl 值期间可能发生的错误。

• vm.overcommit_memory
• vm.panic_on_oom
• kernel.panic
• kernel.panic_on_oops
• kernel.keys.root_maxkeys
• kernel.keys.root_maxbytes.

在用户命名空间中，kubelet 还会忽略尝试打开 /dev/kmsg 时引发的任何错误。此特性门控还允许 kube-proxy 在设置 RLIMIT_NOFILE 时忽略错误。

KubeletInUserNamespace 特性门控在 Kubernetes v1.22 中引入，状态为“alpha”。

在不使用此特性门控的情况下，通过挂载特别制作的 proc 文件系统（如 Sysbox 所做的那样）也可以在用户命名空间中运行 kubelet，但官方不支持。

配置 kube-proxy

在用户命名空间中运行 kube-proxy 需要以下配置

apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
kind: KubeProxyConfiguration
mode: "iptables" # or "userspace"
conntrack:
# Skip setting sysctl value "net.netfilter.nf_conntrack_max"
  maxPerCore: 0
# Skip setting "net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_established"
  tcpEstablishedTimeout: 0s
# Skip setting "net.netfilter.nf_conntrack_tcp_timeout_close"
  tcpCloseWaitTimeout: 0s

注意事项

• 大多数“非本地”卷驱动程序（如 nfs 和 iscsi）无法工作。已知本地卷（如 local、hostPath、emptyDir、configMap、secret 和 downwardAPI）可以工作。

• 某些 CNI 插件可能无法工作。已知 Flannel (VXLAN) 可以工作。

有关更多信息，请参阅 rootlesscontaine.rs 网站上的 注意事项和未来工作 页面。

另请参阅

• rootlesscontaine.rs
• 无根容器 2020 (KubeCon NA 2020)
• 使用无根 Docker 运行 kind
• Usernetes
• 以无根模式运行 K3s
• KEP-2033: Kubelet-in-UserNS (又名无根模式)