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@gamelike319(ムトウ ヨシオ)

k8s環境ハンズオン k8s各種リソース解説編

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k8s各種リソース解説編

本セクションでは主要なKubernetesリソースの使い方を学習していきます。

  • Pod
  • ReplicaSet
  • Deployment
  • Service
  • ConfigMap
  • Secret
  • PersistentVolume
  • PersistentVolumeClaim
  • StatefulSet
  • Ingress

Kubernetesを使った開発を行っていく上で基本となるリソースの使い方を学習していきます。

各リソースの特徴や記述方法について学習し、使えるようになることを目指しましょう！

Pod

podとは、最小単位。同一環境で動作するdockerコンテナ集合

１つのpodに複数のdockerコンテナが入れられる。

  • マニフェストファイル書き方
pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: sample
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.2-alpine
    volumeMounts:
    - name: storage
      mountPath: /home/nginx
  volumes:
  - name: storage
    hostPath:
      path: "/data/storage"
      type: Directory

imagePullpolicyの各種オプション

種別 説明
Always 毎回リポジトリからダウンロードを行う
Never ローカルのイメージを利用
ifNotpresent ローカルに存在すればローカルを利用し存在しなければリポジトリからダウンロード

マニフェスト設定は下記の通り

種別 説明
spec:containers:name コンテナ名指定
spec:containers:image イメージ名指定
spec:containers:command コンテナへ引き渡すエントリポイントのコマンドを指定
spec:containers:args コンテナへ引き渡すcmdコマンドを指定
spec:containers:env コンテナへ引き渡す環境変数を指定
spec:containers:volumeMounts コンテナへマウントするストレージを指定

主要なspecは containersとvolumes

spec:volumes
マウントしたいストレージ先は状況に応じて選択

spec:volumes:name
ストレージ名を指定

spec:volumes:hostPath
保存先がpod実行サーバのフォルダ

spec:volumes:hostPath:typeの各種オプション

種別 説明
Directory 存在するディレクトリ
DirectoryOrCreate ディレクトリが存在しなければ作成
File 存在するファイル
FileOrCreate ファイルが存在しなければ作成

spec:volumes:nfs
保存先がnfsサーバのフォルダ

spec:volumes:configmap
configmapリソースをファイルとしてマウントさせる

spec:volumes:sercret
sercretリソースをファイルとしてマウントさせる。

spec:volumes:emptydir
一時的な空フォルダ

演習：pod作成

  • ホストにフォルダ、ファイルを作成
  • 作成したフォルダをマヌントしたpodマニフェストファイルを作成
  • リソース作成

テストファイルとしてmessageファイルを/data/storage配下に置く。

vi /data/storage/message
hello k8s

下記のマニフェストファイルを作業ディレクトリ配下に置く

pod.yml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: sample
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.2-alpine
    volumeMounts:
    - name: storage
      mountPath: /home/nginx
  volumes:
  - name: storage
    hostPath:
      path: "/data/storage"
      type: Directory

マニフェストファイルを元にpod作成する。

kubectl apply -f pod.yml

作成したpodがマウントされているか確認する。

kubectl exec -it pod/sample sh

続いてマウントしているはずであるフォルダに移動する。

cd /home/nginx/
ls
cat message

うまくいったらpodを削除。

kubectl delete -f pod.yml

ReplicaSet

ReplicaSetとは、podの集合。podをスケールできる。

１つのpodに複数のdockerコンテナが入れられる。

  • マニフェストファイル

主要なspecはreplicas,selector,template

replicaset.yml
apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
  name: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: web
      env: study
  template:
    metadata:
      name: nginx
      labels:
        app: web
        env: study
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.2-alpine

上記のマニフェストファイルを作業ディレクトリに配置してreplicaset.ymlを作成する。

kubectl apply -f replicaset.yml

作成したreplicaset.ymlの動作確認をする。

kubectl get all

NAME                    DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/nginx   3         0         0       9s

スケールアウトを試し見る。
replicasの数値を2にしてみる(更新)

NAME                    DESIRED   CURRENT   READY   AGE
replicaset.apps/nginx   2         0         0       9s

削除。

kubectl delete -f replicaset.yml

Deployment

deployment.yml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
  annotations:
    kubernetes.io/change-cause: "First release."
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: web
      env: study
  revisionHistoryLimit: 14
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxSurge: 1
      maxUnavailable: 1
  template:
    metadata:
      name: nginx
      labels:
        app: web
        env: study
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.2-alpine

上記のマニフェストファイルを作業ディレクトリに配置してDeploymentを作成する。

kubectl apply -f deployment.yml

作成したDeploymentの動作確認をする。

kubectl get all

ロールアウトを試みる。(更新)

kubectl rollout history deploy/nginx

初回は何も表示されない

deployment.extensions/nginx
No rollout history found.

vi deployment.yml
kubernetes.io/change-cause: ここの箇所を書き換えて再apply

kubectl rollout history deploy/nginx

一度試みたロールアウトの履歴が確認できる。

deployment.extensions/nginx
REVISION  CHANGE-CAUSE
1         second release.

ロールバックを試みる。(巻き戻り)

kubectl rollout undo deploy/nginx

kubernetes.io/change-cause: ここの箇所を書き換えて再apply

kubectl rollout history deploy/nginx

削除。

kubectl delete -f deployment.yml

Service

service.yml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx
  labels:
    app: web
    env: study
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.17.2-alpine

---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web-svc
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: web
    env: study
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
    nodePort: 30000

上記のマニフェストファイルを作業ディレクトリに配置してservice作成する。

kubectl apply -f service.yml

作成したserviceの動作確認をする。

kubectl get all

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1        <none>        443/TCP        16h
service/web-svc      NodePort    10.101.233.192   <none>        80:30000/TCP   48s

仮想サーバのホストにポートを指定する。
192.168.1.10:30000

うまくいったらpodを削除。

kubectl delete -f service.yml

ConfigMap

(24) 07.jpg
(24) 11.jpg
(24) 12.jpg
![(24) 20.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/99495/cbba8851-3db3-cd3b-a71a-e0be261ea68c.jp

configmap.yml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: sample-config
  namespace: default
data:
  sample.cfg: |
    user: tsuyoshi.tanaka
  type: "application"

---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: sample
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: sample
    image: nginx:1.17.2-alpine
    env:
    - name: TYPE
      valueFrom:
        configMapKeyRef:
          name: sample-config
          key: type
    volumeMounts:
    - name: config-storage
      mountPath: /home/nginx
  volumes:
  - name: config-storage
    configMap:
      name: sample-config
      items:
      - key: sample.cfg
        path: sample.cfg

上記のマニフェストファイルを作業ディレクトリに配置してconfigmap作成する。

kubectl apply -f configmap.yml

作成したconfigmapの動作確認をする。

kubectl get pod

kubectl exec -it sample sh

うまくいったらpodを削除。

kubectl delete -f configmap.yml

Secret

(25) 08.jpg
(25) 13.jpg
(25) 14.jpg
(25) 18.jpg
(25) 20.jpg
(25) 23.jpg
(25) 26.jpg
![(25) 28.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/99495/fc4be54e-0d61-2a77-5bb5-3c8a6b774314.jp

sercret.yml
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: sample-secret
data:
  message: SGVsbG8gV29ybGQgIQ==     # echo -n 'Hello World !' | base64
  keyfile: WU9VUi1TRUNSRVQtS0VZ     # cat ./keyfile | base64

---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: sample
  namespace: default
spec:
  containers:
  - name: sample
    image: nginx:1.17.2-alpine
    env:
    - name: MESSAGE
      valueFrom:
        secretKeyRef:
          name: sample-secret
          key: message
    volumeMounts:
    - name: secret-storage
      mountPath: /home/nginx
  volumes:
  - name: secret-storage
    secret:
      secretName: sample-secret
      items:
      - key: keyfile
        path: keyfile

上記のマニフェストファイルを作業ディレクトリに配置してsercret作成する。

kubectl apply -f secret.yml

鍵ファイルを使って、sercretを暗号化する。

kubectl create secret generic sample-sercret

作成したsercretの動作確認をする。

kubectl get secret

作成したsercretの詳細な動作確認をする。

kubectl get secret/sample-sercret -o yaml

secret.ymlを削除。

kubectl delete -f secret.yml

永続データ（PersistentVolume,PersistentVolumeClaim）

(26) 08.jpg
(26) 16.jpg
(26) 22.jpg
(26) 26.jpg
(26) 27.jpg
(26) 34.jpg
(26) 35.jpg

storage.yml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: volume-01
  labels:
    env: study
spec:
  storageClassName: slow
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  capacity:
    storage: 1Gi
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  hostPath:
    path: "/data/storage"
    type: Directory

---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: volume-claim
  labels:
    env: study
spec:
  storageClassName: slow
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 1Gi

上記のマニフェストファイルを作業ディレクトリに配置してstorage作成する。

kubectl apply -f storage.yml

storage.ymlの動作を確認する。

kubectl get pvc,pv

マウントされていることが確認できる。

NAME                                 STATUS    VOLUME   CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
persistentvolumeclaim/volume-claim   Pending                                      slow           73s

NAME                         CAPACITY   ACCESS MODES   RECLAIM POLICY   STATUS    CLAIM   STORAGECLASS   REASON   AGE
persistentvolume/volume-01   1Gi        RWO            Retain           Pending           slow                    74s

削除。

kubectl delete -f storage.yml

StatefulSet

(27) 08.jpg

(27) 12.jpg

statefulset.yml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: volume-01
spec:
  storageClassName: slow
  accessModes:
  - ReadWriteMany
  capacity:
    storage: 1Gi
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  hostPath:
    path: /data/storage
    type: Directory

---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: sample-svc
spec:
  clusterIP: None
  selector:
    app: web
    env: study
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80

---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: nginx
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: web
      env: study
  revisionHistoryLimit: 14
  serviceName: sample-svc
  template:
    metadata:
      name: nginx
      labels:
        app: web
        env: study
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.2-alpine
        volumeMounts:
        - name: storage
          mountPath: home/nginx
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: storage
    spec:
      storageClassName: slow
      accessModes:
      - ReadWriteMany
      resources:
        requests:
          storage: 1Gi

上記のマニフェストファイルを作業ディレクトリに配置してstatefulset.yml作成する。

kubectl apply -f statefulset.yml

作成したstatefulset.ymlの動作確認をする。

kubectl get all

続いて、centospodを起動してアクセスする。

kubectl run debug --image-centos:7 -it --rm --restart=Never -- sh

うまくいったらstatefulset.ymlを削除。

kubectl delete -f statefulset.yml

Ingress

(28) 10.jpg

(28) 15.jpg

(28) 17.jpg

(28) 20.jpg

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web-svc
spec:
  selector:
    app: web
    env: study
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80

---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: web
      env: study
  template:
    metadata:
      name: nginx
      labels:
        app: web
        env: study
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.2-alpine

---
apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
  name: frontend
  annotations:
    kubernetes.io/ingress.class: "nginx"
    nginx.ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: "false"
spec:
  rules:
  - http:
      paths:
      - path: /
        backend:
          serviceName: web-svc
          servicePort: 80

上記のマニフェストファイルを作業ディレクトリに配置してingress作成する。

kubectl apply -f ingress.yml

作成したingressの動作確認をする。

kubectl get ing,svc,deploy

下記のように外部アドレスが表示されない場合、設定されるまで数分待つ。

NAME                          HOSTS   ADDRESS   PORTS   AGE
ingress.extensions/frontend   *                 80      3m8s

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP   15h
service/web-svc      ClusterIP   10.110.116.66   <none>        80/TCP    3m8s

NAME                          READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.extensions/nginx   0/2     2            0           3m9s

うまくいったらingress.ymlを削除。

kubectl delete -f ingress.yml

本セクションではKubernetesリソースの使い方を学習しました。
このまとめでは各リソースのサンプルコードおよびコード中にポイントとなる箇所をまとめます。

◆ワークロード

○Pod

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: sample
spec:
containers:

  • name: nginx
    image: nginx:1.17.2-alpine
    volumeMounts:
    • name: storage
      mountPath: /home/nginx
      volumes:
  • name: storage
    hostPath:
    path: "/data/storage"
    type: Directory

○ReplicaSet

apiVersion: apps/v1
kind: ReplicaSet
metadata:
name: nginx
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: web
env: study
template: # Podと同じものを記述
metadata:
name: nginx
labels:
app: web
env: study
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.2-alpine

○Deployment

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: nginx
annotations:
kubernetes.io/change-cause: "First release."
spec:
replicas: 2
selector:
matchLabels:
app: web
env: study
revisionHistoryLimit: 14 # デフォルト 10
strategy:
type: RollingUpdate
rollingUpdate:
maxSurge: 1 # 余分に生成してよいPod数
maxUnavailable: 1 # 一度に消失してよいPod数
template:
metadata:
name: nginx
labels:
app: web
env: study
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.2-alpine

○StatefulSet

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: nginx
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: web
env: study
revisionHistoryLimit: 14
serviceName: sample-svc # HeadlessServiceと紐づける
template:
metadata:
name: nginx
labels:
app: web
env: study
spec:
containers:
- name: nginx
image: nginx:1.17.2-alpine
volumeMounts:
- name: storage
mountPath: home/nginx
volumeClaimTemplates: # PersistentVolumeClaimと同じものを記述

  • metadata:
    name: storage
    spec:
    storageClassName: slow
    accessModes:
    • ReadWriteMany
      resources:
      requests:
      storage: 1Gi

◆サービス

○Service

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: web-svc
spec:
type: NodePort # ClasterIP(デフォルト), NodePort, LoadBalancer, ExternalName
selector:
app: web
env: study
ports:

  • port: 80 # 受付ポート
    targetPort: 80 # 転送先ポート
    nodePort: 30000 # ノード上にマッピングするポート（type: NodePort 時のみ）

○Ingress

apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: Ingress
metadata:
name: frontend
annotations:
kubernetes.io/ingress.class: "nginx"
nginx.ingress.kubernetes.io/ssl-redirect: "false"
spec:
rules:

  • http:
    paths:
    • path: /
      backend:
      serviceName: web-svc
      servicePort: 80

◆設定

○ConfigMap

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
name: sample-config
data:
sample.cfg: |
user: tsuyoshi.tanaka
type: "application"

○Secret

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
name: sample-secret
data:
message: SGVsbG8gV29ybGQgIQ== # echo -n 'Hello World !' | base64
keyfile: WU9VUi1TRUNSRVQtS0VZ # cat ./keyfile | base64

◆ストレージ

○PersistentVolume

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
name: volume-01
labels:
env: study
spec:
storageClassName: slow
accessModes:

  • ReadWriteOnce # ReadWriteOnce, ReadOnlyMany, ReadWriteMany
    capacity:
    storage: 1Gi
    persistentVolumeReclaimPolicy: Retain # Retain, Delete, Recycle(非推奨)
    hostPath:
    path: "/data/storage"
    type: Directory

○PersistentVolumeClaim

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: volume-claim
labels:
env: study
spec:
storageClassName: slow
accessModes:

  • ReadWriteOnce
    resources:
    requests:
    storage: 1Gi

記述のポイントはおさえられたでしょうか？
これから実践に入っていく際、基本となりますので忘れたときにはここへ立ち返って復習しながら進めましょう！

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