LoginSignup
5
1

Delete article

Deleted articles cannot be recovered.

Draft of this article would be also deleted.

Are you sure you want to delete this article?

@c0a21021inCloud and Distributed Systems Laboratory

kubernetesでのDHCPサーバ構築

Last updated at Posted at 2024-07-10

はじめに

私が行った研究に関連して，KubernetesでDHCPサーバの構築について知ることが出来たので，今回得た知識をまとめました．

DHCPサーバとは

ネットワーク内の機器に 指定した範囲のIP アドレスを動的に割り当て、これらのアドレスの割り当て、更新、再利用を管理するサーバのことです．また，IPアドレスだけでなく，サブネット，デフォルトゲートウェイ，DNSサーバのIPアドレスのように，ネットワークの利用に必要な設定情報を割り当てます．

構成について

dockerで作成したKea DHCP ServerコンテナをDockerリポジトリへPushし，それをKubernetesのYamlファイルで使用するにしています．

DockerでのKeaDHCPサーバ構築について

以下のDockerfileとdocker-compose.yamlを用いてコンテナを作成しました．
設定ファイルやシェルスクリプトはKubernetesでの構築にある，Config Mapを参照（kea-dhcp4.conf，start.sh）．

FROM debian:latest

RUN apt-get update && \
    apt-get install -y mariadb-server mariadb-client kea

RUN mkdir -p /run/mysqld && \
    chown mysql:mysql /run/mysqld

RUN apt-get update && \
    apt-get install -y kea-admin vim

ADD kea-dhcp4.conf /etc/kea/kea-dhcp4.conf
ADD ./start.sh /etc/kea/start.sh
RUN chmod +x /etc/kea/start.sh
RUN mkdir -p /var/run/kea/ && touch /var/run/kea/logger_lockfile

# MySQL起動後にスキーマを初期化する
ENTRYPOINT ["sh", "/etc/kea/start.sh"]

ポート番号や，DBのユーザ名・DB名・パスワードなどは自身が作成するものに合わせるようにしてください．
今回作成したDHCPサーバはコンテナネットワークではなく，ホストのネットワークを使用しています．

docker-compose.yaml
version: "3.3"
services:
  kea:
    build: .
    environment:
      MARIADB_HOST: DBのホスト名
      MARIADB_NAME: DB名
      MARIADB_USER: ユーザ名
      MARIADB_PASSWORD: パスワード
    image: docker.cloudsmith.io/isc/docker/kea-dhcp4:2.5.7
    container_name: kea
    restart: always
    tty: true
    depends_on:
      - kea-db

    ports:
      - ポート番号:ポート番号

    network_mode: host

  kea-db:
    container_name: kea-db
    restart: always
    build:
      context: ./db
    environment:
      MARIADB_HOST: DBのホスト名
      MARIADB_ROOT_PASSWORD: DBのルートユーザのパスワード
      MARIADB_DATABASE: DB名
      MARIADB_USER: DBのユーザ名
      MARIADB_PASSWORD: ユーザが使用するパスワード
      TZ: 'Asia/Tokyo'
    volumes:
      - ./db/data:/var/lib/mysql
    command: --default-authentication-plugin=mysql_native_password --character-set-server=binary --collation-server=binary

    ports:
      - DBのポート番号:DBのポート番号

    network_mode: host
    
networks:
  host:

KubernetesでのKeaDHCPサーバ構築について

クラスター構成はノードが3台で，全てがマスターです．
以下のyamlファイルを用いてDHCPサーバのPodの作成を行います．

dhcp-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: kea-dhcp-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: kea
  template:
    metadata:
      labels:
        app: kea
    spec:
      hostNetwork: true
      containers:
      - name: kea
        image: dockerリポジトリ名
        volumeMounts:
        - name: config-volume
          mountPath: コンフィグマップのマウント先のパス
        ports:
          - containerPort: コンテナポート番号
      volumes:
      - name: config-volume
        configMap:
          name: dhcp-config
      imagePullSecrets:
      - name: 自身が作成したSecret名

---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: kea-dhcp-service
spec:
  selector:
    app: kea
  ports:
    - protocol: TCP
      port: ポート番号
      nodePort: ノードポート番号
  type: LoadBalancer

Config Mapは以下のようにしました．
kea-dhcp4.confのpoolsの箇所は動的に割り当てたいIPアドレスの範囲を書くようにします．

dhcp-config.yaml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: dhcp-config
data:
  static-mac-ip.json: |
    # Static IP address'
    # MAC address to IP
    #この下の中括弧には静的に割り当てたい機器のMACアドレスとホスト名，固定したいIPアドレスを書く
    {
        "hw-address": "MACアドレス",
        "ip-address": "固定したいIPアドレス",
        "hostname": "ホスト名"
    }

  kea-ctrl-agent.conf: |
    {
        "Control-agent": {
            "http-host": "ホストのIPアドレス",
            "http-port": ポート番号,

            "control-sockets": {
                "dhcp4": {
                    "socket-type": "unix",
                    "socket-name": "/share/kea-dhcp4-ctrl.sock"
                },
                "dhcp6": {
                    "socket-type": "unix",
                    "socket-name": "/share/kea-dhcp6-ctrl.sock"
                },
                "d2": {
                    "socket-type": "unix",
                    "socket-name": "/share/kea-dhcp-ddns-ctrl.sock"
                }
            },

            "hooks-libraries": [],

            "loggers": [
                {
                    "name": "kea-ctrl-agent",
                    "output_options": [
                        {
                            "output": "stdout",
                            "pattern": "%-5p %m\n"
                        }
                    ],
                    "debuglevel": 0
                }
            ]
        }
    }
  kea_dhcp4.conf: |
    {
        "Dhcp4": {
            "lease-database": {
                "type": "mysql",
                "name": "DHCPの名前",
                "user": "ユーザ名",
                "password": "パスワード",
                "host": "ホストのIPアドレス",
                "port": ポート番号,
                "lfc-interval": 600,
            },
            "hosts-database": {
                "type": "mysql",
                "name": "DHCPの名前",
                "user": "ユーザ名",
                "password": "パスワード",
                "host": "ホストのIPアドレス",
                "port": 3ポート番号
            },
            "expired-leases-processing": {
                "reclaim-timer-wait-time": 10,
                "flush-reclaimed-timer-wait-time": 25,
                "hold-reclaimed-time": 3600,
                "max-reclaim-leases": 100,
                "max-reclaim-time": 250,
                "unwarned-reclaim-cycles": 5
            },
            "renew-timer": 300,
            "rebind-timer": 400,
            "valid-lifetime": 600,
            "dhcp-ddns": {
                "enable-updates": true,
                "server-ip": "127.0.0.1",
                "server-port":deploymentで記述したポート番号,
                "hostname-char-set": "[^A-Za-z0-9-]",
                "hostname-char-replacement": "-",
                "replace-client-name": "when-not-present",
                "generated-prefix": "ip",
                "qualifying-suffix": "ホスト名の後ろにつくドメイン"
            },
            "subnet4": [
                {
                    "subnet": "サブネット",
                    "pools": [ { "pool": "xxx.xxx.xxx.xxx - xxx.xxx.xxx.xxx" } ],
                    "reservations": [
                        {
                            "hw-address": "DHCPサーバのMACアドレス",
                            "hostname": "DHCPサーバのホスト名"
                        },
                        <?include "/etc/kea/static-mac-ip.json"?>
                    ],
                    "option-data": [
                        {
                            "name": "routers",
                            "code": 3,
                            "space": "dhcp4",
                            "csv-format": true,
                            "data": "ゲートウェイのIPアドレス"
                        },
                        {
                            "name": "domain-name-servers",
                            "code": 6,
                            "space": "dhcp4",
                            "csv-format": true,
                                "data": "DNSのIPアドレス"
                        },
                        {
                            "name": "domain-search",
                            "code": 119,
                            "space": "dhcp4",
                            "csv-format": true,
                            "data": "ドメイン名"
                        }
                    ],
                    "ddns-update-on-renew": false,
                    "ddns-use-conflict-resolution": false
                }
            ],
            "interfaces-config": {
                "interfaces": ["NIC名"]
            },
            "control-socket": {
                "socket-type": "unix",
                "socket-name": "/tmp/kea-dhcp4-ctrl.sock"
            },
            "loggers": [
                {
                    "name": "kea-dhcp",
                    "output_options": [
                        {
                            "output": "/var/log/kea/syslog",
                            "pattern": "%-5p %m\n"
                        }
                    ],
                    "severity": "INFO",
                    "debuglevel": 1
                }
            ]
        }
    }
  start.sh: |
    #!/bin/bash
    echo "Start script"
    # ここにスタートアップのコマンドを書く
    sleep 5
    kea-admin db-upgrade mysql -u 【ユーザ名】 -p【パスワード】 -n 【ユーザ名】 -h 【ホストのIPアドレス】

    #既存のテーブルが存在するかを確認
    EXISTING_TABLES=$(mysql -u 【ユーザ名】 -p【パスワード】 -h 【ホストのIPアドレス】 kea -e "SHOW TABLES" | wc -l)

    #テーブルが存在しない場合にのみ db-init コマンドを実行
    if [ "$EXISTING_TABLES" -eq 0 ]; then
        kea-admin db-init mysql -u 【ユーザ名】 -p【パスワード】 -h 【ホストのIPアドレス】
    fi

    # バイナリデータを正しく格納するため、hwaddr、client_id、hostnameなどの カラムのデータ型をBINARYに変更
    mysql -u 【ユーザ名】 -p【パスワード】 -h {{ .PodIP }} -e "USE kea; ALTER TABLE lease4 MODIFY COLUMN hwaddr VARBINARY(100), MODIFY COLUMN client_id VARBINARY(100), MODIFY COLUMN hostname VARCHAR(255);"

    # kea-dhcp4の起動
    /usr/sbin/kea-dhcp4 -c /etc/kea/kea_dhcp4.conf

DNSへ登録するttlは下記の箇所で設定しているため，それぞれの設定にしてください．上記は最小値の10分に設定しています．
リース期限の設定はlease-databaseのlfc-intervalで設定しています．

"renew-timer": 300,
"rebind-timer": 400,
"valid-lifetime": 600

podを立てて，kubectl logs [pod名]で以下のようなログが出力されていれば正常に動作していいます．
hwtypeはMACアドレス，cidはDHCPクライアント識別子，tidはトランザクションIDが入っています．

2024-07-30 02:11:05.361 INFO  [kea-dhcp4.leases/102.139721203102208] DHCP4_LEASE_ADVERT [hwtype=1 ], cid=[], tid=: lease 192.168.100.144 will be advertised
2024-07-30 02:11:06.375 INFO  [kea-dhcp4.leases/102.139721203102208] DHCP4_LEASE_ALLOC [hwtype=1 ], cid=[], tid=: lease 192.168.100.144 has been allocated for 600 seconds
2024-07-30 02:11:15.590 INFO  [kea-dhcp4.leases/102.139721203102208] DHCP4_LEASE_ALLOC [hwtype=1 ], cid=[], tid=: lease 192.168.100.139 has been allocated for 600 seconds
2024-07-30 02:11:26.446 INFO  [kea-dhcp4.leases/102.139721203102208] DHCP4_LEASE_ALLOC [hwtype=1 ], cid=[], tid=: lease 192.168.100.192 has been allocated for 600 seconds
2024-07-30 02:11:31.096 INFO  [kea-dhcp4.leases/102.139721203102208] DHCP4_LEASE_ALLOC [hwtype=1 ], cid=[], tid=: lease 192.168.100.182 has been allocated for 600 seconds
2024-07-30 02:11:31.666 INFO  [kea-dhcp4.leases/102.139721203102208] DHCP4_LEASE_ALLOC [hwtype=1 ], cid=[], tid=: lease 192.168.100.21 has been allocated for 600 seconds
2024-07-30 02:11:51.865 INFO  [kea-dhcp4.leases/102.139721203102208] DHCP4_LEASE_ALLOC [hwtype=1 ], cid=[], tid=: lease 192.168.100.73 has been allocated for 600 seconds

終わりに

KeaDHCPサーバの構築や設定に関する資料が少なく，苦労したので誰かの助けになれば幸いです！

5
1
0

Register as a new user and use Qiita more conveniently

  1. You get articles that match your needs
  2. You can efficiently read back useful information
  3. You can use dark theme
What you can do with signing up
Sign upLogin
5
1

Delete article

Deleted articles cannot be recovered.

Draft of this article would be also deleted.

Are you sure you want to delete this article?