目的

業務でKubernetes(以下k8s)を扱うようになり、勉強のために1から構築します。
GKEやAKSを使うのではなく1から環境構築したくなり、過去にRaspberryPiでk8sのクラスターを構築している方の記事をみたことを思い出し、自分でもやってみることにしました。

この記事でできるようになること

【ハードウェア編】では、k8sのクラスター構築の準備として、以下の画像のようなデバイスを組み立てます。
必要な部品とそれらのリンクも記載するので、購入した上で手順通りに組み立てれば、k8s等をインストールするための準備は完了します。

最終的なゴール

【ハードウェア編】【ソフトウェア編】の両方を読み終えると、以下の環境を構築できるようになります。

• Master Node * 1
  • Kubernetes v1.18
    • Pod Network: Flannel
• Worker Node * 2

購入した部品

部品	個数	備考
Raspberry Pi 4 Model B/4GB	3個
Raspberry Pi 4 ヒートシンク	3個	アクリルケースに付属されているヒートシンクを使う場合は不要
microSDHC 32GB	3個
アクリルケース	1個	ヒートシンク、ピンセット、ドライバー付属
無線LAN トラベルルーター	1個
5ポート USB充電器	1個
スイッチングハブ	1個
USB Type-C ケーブル	3本	このリンクは3本組の商品です
Micro USBケーブル	2本	このリンクは2本組の商品です
0.5m LANケーブル	4本

その他に使用したもの

• microSDカードリーダー
• 両面テープ

組み立てる

Raspberry Pi 4開封

Raspbery Pi 3では基盤は袋で密閉されているようでしたが、4は剥き出しの状態で入っています。
箱を開けた時にびっくりして一瞬不安になりましたw

Raspberry Piをアクリルプレートに固定

アクリルプレートのフィルムを剥がすのが一番大変でしたw

Raspberry Piの裏面にmicroSDを挿入するスロットがあり、プレートはこのスロットに当たらないように作られています。
なので、それぞれの向きを間違えないように注意してください。

Raspberry Piにヒートシンクをつける

それぞれ大きさが異なり、貼り付ける位置が違うので注意してください。

USB充電器を設置

大きめの両面テープで固定しています。

スイッチングハブ、トラベルルーターを設置

トラベルルーターは少しずらして設置しています。
理由は、スイッチングハブのLANケーブルの爪が当たってしまい、設置する時に少し浮いてしまうからです。
トラベルルーターとスイッチングハブは、それぞれ両面テープで固定しています。

アクリルプレートを固定用のネジでつなげる

このときに、どうケーブリングするかイメージしながらプレートを固定していくといいと思います。
私は、正面にケーブルが出ているのがいやだったので、以下のような向きで固定しました。
(すべて正面から見た場合)

段数	設置物	固定方法
1~3段目	Raspberry Pi	USBポートやLANポートが左側に来るように固定
4段目	USB充電器	USBポートが左側に来るように固定
5段目	スイッチングハブ、トラベルルーター	LANポートが裏面に来るように固定

ケーブリング

正面

裏面

まとめ

基盤を触ったり、配線を考えたりするのが久しぶりだったので、結構ワクワクしました。
ルーターの設定やk8sのインストール、クラスターの構築は、【ソフトウェア編】で解説しているので、ぜひそちらもご覧ください。

参考記事

Raspberry PiでおうちKubernetes構築【物理編】
Raspberry Pi 4 でおうちKubernetesを作ろう（Raspbian Buster Lite対応版）
3日間クッキング【Kubernetes のラズペリーパイ包み　“サイバーエージェント風”】