Kubernetes Cluster Setup

Dieses Repository enthält Skripte zum Aufbau eines lokalen Kubernetes-Clusters mit MetalLB, Istio, Cert-Manager und ArgoCD, sowie zur Einrichtung von KVM-Virtualisierung.

Unterstützte Plattformen

• Kind auf Linux
• Kind auf WSL (Windows Subsystem for Linux)
• K3s auf Linux (Single-Node oder Multi-Node, mit Flannel+MetalLB oder Cilium)

Voraussetzungen

Vor der Cluster-Installation müssen die benötigten CLI-Tools installiert werden.

Client-Tools installieren

Je nach Architektur eines der folgenden Skripte ausführen:

Skript	Beschreibung
amd64-tools.sh	Installiert kubectl, helm, kind, istioctl, k9s, argocd-cli, hey und mirrord für x86_64 Systeme
arm64-tools.sh	Installiert kubectl, helm, kind und istioctl für ARM64 Systeme
versions.sh	Zentrale Versionsverwaltung für alle Tools
whelper.sh	Hilfsfunktionen für Installations-Checks (Version, Existenz, apt, sdkman)

Alle Installationsskripte prüfen vor jedem Schritt, ob das Tool bereits in der gewünschten Version installiert ist, und überspringen es gegebenenfalls.

# Für x86_64 / amd64
./amd64-tools.sh

# Für ARM64
./arm64-tools.sh

Entwicklungsumgebung einrichten

./coding.sh

Installiert (mit Existenz-/Versions-Check): apt-Pakete (git, nano, htop, alacritty, ...), uv, sdkman, Java, Maven, VSCode, MarkText und LM Studio.

Container-Runtime installieren

# Docker
./docker.sh

# Podman (Rootless-Setup)
./podman.sh

podman.sh richtet ein vollständiges Rootless-Setup ein: subuid/subgid, fuse-overlayfs Storage, Registry-Konfiguration, unprivilegierte Ports ab 80, Netzwerk-Backend (pasta/slirp4netns), Podman-Socket und Lingering.

Versionen aktualisieren

# Prüfen welche Updates verfügbar sind (Dry-Run)
./versionsupdate.sh

# Updates anwenden
./versionsupdate.sh --apply

# Bestimmte Tools überspringen
./versionsupdate.sh --apply --skip=helm,istio

Ermittelt die neuesten Versionen über die GitHub API und aktualisiert versions.sh. Verfügbare Tools: helm, kind, istio, k9s, argocd.

KVM-Virtualisierung

Für den Betrieb von VMs auf dem Host stehen eigene Skripte bereit.

KVM / libvirt installieren

./kvm-libvirt.sh

Installiert QEMU/KVM, libvirt, bridge-utils, cloud-init-Tools und libguestfs. Fügt den aktuellen Benutzer den Gruppen libvirt und kvm hinzu, aktiviert Socket-Berechtigungen in /etc/libvirt/libvirtd.conf und startet libvirtd. virt-manager wird nur bei erkanntem Desktop-Manager installiert. Nach der Installation ist ein Neustart empfohlen, damit Gruppenrechte aktiv werden.

Cockpit (Browser-UI) installieren

./kvm-cockpit.sh

Installiert Cockpit mit dem cockpit-machines-Plugin für die KVM-Verwaltung im Browser. Öffnet bei aktivem UFW automatisch Port 9090. Nach der Installation erreichbar unter https://<HOST-IP>:9090.

libvirt/Docker Forwarding-Fix

sudo ./fix-libvirt-forwaring.sh

Behebt einen häufigen Konflikt zwischen Docker und libvirt: Docker setzt in der FORWARD-Chain und DOCKER-USER-Chain DROP-Regeln, die den Netzwerkverkehr über libvirt-Bridges (virbr0, br0) blockieren. Das Skript fügt die nötigen ACCEPT-Regeln ein und setzt net.ipv4.conf.<bridge>.forwarding=1. Muss als root ausgeführt werden und sollte nach jedem Docker- oder libvirt-Neustart erneut ausgeführt werden (die Regeln sind nicht persistent).

Installation

Empfohlen: Interaktives Setup-Tool (Python)

Das Python-Tool im Verzeichnis tool/ fasst alle Schritte in einem interaktiven Setup zusammen:

cd tool
python3 main.py

Das Tool fragt Umgebung (Linux/WSL), Hostname und IP-Adresse ab und führt automatisch alle Schritte aus:

1. Prüfung und Installation benötigter CLI-Tools
2. Lokale CA erstellen
3. Kind Cluster erstellen (mit optionalem Löschen eines bestehenden Clusters)
4. Istio installieren
5. Cert-Manager installieren
6. ArgoCD installieren
7. DNS-Einträge in /etc/hosts konfigurieren

Die Konfiguration wird in tool/daten.json gespeichert und bei erneutem Start als Default vorgeschlagen.

Manuelle Installation (Shell-Skripte)

Option 1: Kind auf Linux

./install-local-kind.sh
./install-istio.sh
./install-certmanager.sh
./install-argocd.sh

Option 2: Kind auf WSL

./install-wsl-kind.sh
./install-istio.sh
./install-certmanager.sh
./install-argocd.sh

Option 3: K3s auf Linux (Flannel + MetalLB)

# Master-Node
./install-local-k3s.sh

# Weitere Worker-Nodes hinzufügen
./install-local-k3s-node.sh <MASTER_IP>

# Danach Istio, Cert-Manager und ArgoCD
./install-istio.sh
./install-certmanager.sh
./install-argocd.sh

Option 4: K3s auf Linux mit Cilium CNI

./install-local-k3s-cilium.sh

Installiert K3s ohne Flannel und ohne Traefik. Cilium übernimmt das CNI und stellt via L2 Announcements und LB-IPAM einen integrierten Load Balancer bereit (kein MetalLB nötig). Der IP-Pool ist auf 192.168.178.230–192.168.178.240 voreingestellt und kann direkt im Skript angepasst werden. Anschließend können Istio, Cert-Manager und ArgoCD wie gewohnt installiert werden:

./install-istio.sh
./install-certmanager.sh
./install-argocd.sh

ArgoCD Apps

Das Python-Tool im Verzeichnis argocd/ richtet interaktiv alle ArgoCD-Ressourcen ein (Cluster, Repository, Projekt, Namespaces und Applications). Es prueft vor jedem Schritt ob die Ressource bereits existiert und fragt per [j/n] nach.

python argocd/main.py

Details siehe argocd/README.md.

Skript-Referenz

Cluster-Installation

Skript	Beschreibung
install-local-kind.sh	Erstellt einen Kind-Cluster auf Linux mit MetalLB
install-wsl-kind.sh	Erstellt einen Kind-Cluster auf WSL mit MetalLB (angepasster IP-Pool)
install-local-k3s.sh	Installiert K3s als Master-Node mit MetalLB (ohne Traefik)
install-local-k3s-node.sh	Fügt einen Worker-Node zu einem bestehenden K3s-Cluster hinzu
install-local-k3s-cilium.sh	Installiert K3s ohne Flannel, mit Cilium als CNI und L2 Load Balancer

Komponenten-Installation

Skript	Beschreibung
install-istio.sh	Installiert Istio Service Mesh via Helm (Base, Istiod, Ingress Gateway) inkl. Demo-Service
install-certmanager.sh	Installiert Cert-Manager mit lokaler CA als ClusterIssuer (erwartet CA unter /local-ca/)
install-argocd.sh	Installiert ArgoCD via Helm mit Istio-Integration, Gateway und TLS-Zertifikat
install-longhorn.sh	Installiert Longhorn Storage mit Istio-Integration

KVM / Virtualisierung

Skript	Beschreibung
kvm-libvirt.sh	Installiert KVM, QEMU, libvirt, cloud-init-Tools; konfiguriert Gruppen und Socket-Rechte
kvm-cockpit.sh	Installiert Cockpit mit cockpit-machines für Browser-basierte KVM-Verwaltung (Port 9090)
fix-libvirt-forwaring.sh	Setzt iptables-Regeln, damit Docker das Forwarding für libvirt-Bridges nicht blockiert

Hilfs-Skripte

Skript	Beschreibung
install-kube-config.sh	Holt die Kubeconfig von einem Remote-K3s-Server und merged sie lokal
versionsupdate.sh	Prüft auf neue Tool-Versionen und aktualisiert versions.sh
whelper.sh	Hilfsfunktionen für Installations-Checks
docker.sh	Installiert Docker CE mit Existenz-Check
podman.sh	Installiert Podman mit vollständigem Rootless-Setup
coding.sh	Richtet Entwicklungsumgebung ein (Java, Maven, VSCode, etc.)

Komponenten-Versionen

Die Tool-Versionen werden zentral in versions.sh definiert.

Versionen können mit ./versionsupdate.sh automatisch auf den neuesten Stand gebracht werden.

MetalLB-Version (0.15.2) ist in den Install-Skripten definiert. Die Cilium-Version ist in install-local-k3s-cilium.sh direkt als Variable (CILIUM_VERSION) hinterlegt.

Konfigurationsdateien

Kind Cluster-Konfiguration

Datei	Beschreibung
kind-local.yaml	Kind-Cluster-Konfiguration für Linux und WSL

Die Datei definiert einen Cluster mit Control-Plane und Worker-Node. Bei Bedarf anpassen:

networking:
  apiServerAddress: "127.0.0.1"  # Bei Remote-Zugriff: Host-IP eintragen
  podSubnet: "192.168.0.0/16"    # Pod-Netzwerk

MetalLB IP-Pool Konfiguration

MetalLB benötigt einen IP-Pool aus dem Docker-Netzwerk. Die richtige Range ermitteln:

docker network inspect -f '{{.IPAM.Config}}' kind
# Beispiel-Output: [{172.18.0.0/16  172.18.0.1 map[]}]

Datei	IP-Range	Verwendung
metallb-pool.yaml	172.18.100.10-172.18.100.100	Linux Kind
wsl-metallb-pool.yaml	172.18.0.100-172.18.0.150	WSL Kind
metallb-pool-k3s.yaml	-	K3s Cluster

Die IP-Range muss im Subnetz des Docker-Netzwerks liegen, aber außerhalb des automatisch vergebenen Bereichs.

Anpassen der IP-Range:

# metallb-pool.yaml
spec:
  addresses:
  - 172.18.100.10-172.18.100.100  # An eigenes Netzwerk anpassen

L2 Advertisement

Datei	Pool-Referenz
metallb-adv.yaml	first-pool (für Linux)
wsl-metallb-adv.yaml	wsl-pool (für WSL)

Hinweise

Cert-Manager

Das Skript install-certmanager.sh erwartet eine lokale CA unter:

• /local-ca/ca.pem (Zertifikat)
• /local-ca/ca.key (Private Key)

Cluster löschen

# Kind
kind delete clusters local

# K3s
sudo /usr/local/bin/k3s-uninstall.sh