はじめに

近年、Windows のコンテナ技術が進み、ニュースの記事でも見る機会が増えているように思います。
今回はそんな Windows のコンテナ化です。
Windows 10Pro / DockerDesktop の記事が散見されていたため、今回は記事少なめな k8s / WindowsServer2019SE で構築します。

環境構成

いつも通りに VirtualBox 上に・・・

Host Machine
開発端末 : Window10 Pro
VirtualBox：6.0.16

Guest Machine

#	Rancher	K8S Master	K8S Worker
OS	CentOS 7.6.1810	CentOS 7.6.1810	WindowsServer 2019 StandardEvaluation
docker	19.03.5	19.03.5	19.03.5
Rancher	2.3.5	-	-
K8S	-	1.17.2	1.17.2
CPU/MEM/Disk	2P / 4GB / 8GB	2P / 4GB / 8GB	4P / 8GB / 50GB
IPAddress	192.168.10.70	192.168.10.71	192.168.10.72

準備

VirtualBox 上に予め3台のサーバを構築します
※各サーバのはネットワークはブリッジアダプターで構築し、IP アドレスを静的に設定します
※Windows サーバは「デスクトップエクスペリエンス」でインストールします
⇒今回は 180 日間の無料トライアル版の ISO を使ってインストールしています
　Windows Server 2019 Evaluation
※Windows サーバには以下の設定をしています
　・WindowsDefender Firewall / Windows Firewall の無効化
　・VirtualBox Guest Additions をインストール(任意)
　・コンピュータ名変更(任意)
※以下、K8S の基本構成のため、注意事項だけ記載しているのと「gluster on k8s」を参考に
Rancher の構築
注意事項、特になし。docker run の 1 liner で起動します
クラスタの作成
※クラスターのタイプは「カスタム」で構築します
※今回は Windows Worker を登録するため、以下設定でクラスタを構築しています
・ネットワークプロバイダー：Flannel
・Windows Support：有効
・Flannel Backend：VXLAN(Overlay)
K8S Master の構築
※Rancher の管理コンソールにある「Node Run Command」から実行用コマンドを使って構築してください
※「etcd」、「Control」をチェックし、「Worker」のチェックは外してください
※必要に応じて詳細オプションを指定してください(複数 NIC 指している場合は IP を指定できます)

ここまでで、VM の準備、Rancher、K8S Master の構築が完了しました。

WindowsServer2019SE docker install

以下を参考にして構築していきます。
MS 公式：環境をセットアップする

docker_install

# 以下、1～3 を Powershell で実行
# 1. Docker-Microsoft PackageManagement プロバイダーのインストール
PS C:\Users\Administrator> Install-Module -Name DockerMsftProvider -Repository PSGallery -Force

続行するには NuGet プロバイダーが必要です
...
今すぐ PowerShellGet で NuGetプロバイダーをインストールしてインポートしますか?
[Y] はい(Y)  [N] いいえ(N)  [S] 中断(S)  [?] ヘルプ (既定値は "Y"): Y

# 2. docker install
PS C:\Users\Administrator> Install-Package -Name docker -ProviderName DockerMsftProvider

パッケージは、信頼済みとマークされていないパッケージ ソースから取得されています。
'DockerDefault' からソフトウェアをアンインストールしますか?
[Y] はい(Y)  [A] すべて続行(A)  [N] いいえ(N)  [L] すべて無視(L)  [S] 中断(S)  [?] ヘルプ (既定値は "N"): Y
警告: A restart is required to enable the containers feature. Please restart your machine.

Name                           Version          Source           Summary
----                           -------          ------           -------
Docker                         19.03.5          DockerDefault    Contains Docker EE for use with Windows Server.

# 3. OS reboot
PS C:\Users\Administrator> Restart-Computer -Force

# 4. 確認(cmd(コマンドプロンプト)で実行)
C:\Users\Administrator>docker version
Client: Docker Engine - Enterprise
 Version:           19.03.5
...

Server: Docker Engine - Enterprise
 Engine:
  Version:          19.03.5
...

k8s Worker 登録

Rancher の管理コンソールからクラスターの編集画面、再下端で Windows 用のコマンドを取得します。

※ノードの「オペレーティングシステム」を「Windows」にすると自動的に「Worker」のみが選択されるようです。
青いボタンをクリックしてコマンドをコピーし、Windows サーバのPowershellで実行しましょう。

途中、Rancherの画面でエラーが何度か表示されますが、時間経過で解消されます。
10～20分を目安で構築が完了し、クラスターに組み込まれます。

Windows コンテナ作成

それでは早速 Windows コンテナを作成してみましょう。
こちらも以下の公式サイトを参考にデプロイします。
MS 公式：Kubernetes リソースのデプロイ
※今回使った K8S バージョンですと公式の yaml をそのまま使えなかったので、少し修正しています

まずはコンテナのデプロイから。

container.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: win-webserver
  name: win-webserver
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: win-webserver
  replicas: 1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: win-webserver
      name: win-webserver
    spec:
      containers:
      - name: windowswebserver
        image: mcr.microsoft.com/windows/servercore:1809
        command:
        - powershell.exe
        - -command
        - "<#code used from https://gist.github.com/wagnerandrade/5424431#> ; $$listener = New-Object System.Net.HttpListener ; $$listener.Prefixes.Add('http://*:80/') ; $$listener.Start() ; $$callerCounts = @{} ; Write-Host('Listening at http://*:80/') ; while ($$listener.IsListening) { ;$$context = $$listener.GetContext() ;$$requestUrl = $$context.Request.Url ;$$clientIP = $$context.Request.RemoteEndPoint.Address ;$$response = $$context.Response ;Write-Host '' ;Write-Host('> {0}' -f $$requestUrl) ;  ;$$count = 1 ;$$k=$$callerCounts.Get_Item($$clientIP) ;if ($$k -ne $$null) { $$count += $$k } ;$$callerCounts.Set_Item($$clientIP, $$count) ;$$ip=(Get-NetAdapter | Get-NetIpAddress); $$header='<html><body><H1>Windows Container Web Server</H1>' ;$$callerCountsString='' ;$$callerCounts.Keys | % { $$callerCountsString+='<p>IP {0} callerCount {1} ' -f $$ip[1].IPAddress,$$callerCounts.Item($$_) } ;$$footer='</body></html>' ;$$content='{0}{1}{2}' -f $$header,$$callerCountsString,$$footer ;Write-Output $$content ;$$buffer = [System.Text.Encoding]::UTF8.GetBytes($$content) ;$$response.ContentLength64 = $$buffer.Length ;$$response.OutputStream.Write($$buffer, 0, $$buffer.Length) ;$$response.Close() ;$$responseStatus = $$response.StatusCode ;Write-Host('< {0}' -f $$responseStatus)  } ; "
      nodeSelector:
        beta.kubernetes.io/os: windows

デプロイも Rancher から実施できます。
「Default」の名前空間の「リソース」⇒「ワークロード」を選択し、右上「YAML をインポート」をクリックします。
「インポートモード」を「プロジェクト」とし、yaml コードを入力 ⇒ 「インポート」ボタンでデプロイされます。

次にアクセス確認用に Service をデプロイします。
こちらも Rancher からデプロイできます(デプロイ方法は上記と一緒)。

service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: win-webserver
  labels:
    app: win-webserver
spec:
  ports:
  - nodePort: 30600
    port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    app: win-webserver
  type: NodePort

コンテナ、サービスがデプロイできたでしょうか。
初回起動時にコンテナイメージを pull するため、10～15分くらいかかります。
※servercore:1809 のイメージで 4.82 GB のサイズがありました。

また、NodePort で指定したポートに対して、Windows サーバにブラウザアクセスするとサンプルアプリがレスポンスします。
※今回の場合ブラウザで「 http://192.168.10.72:30600 」にアクセスすると以下の表示がされます
※コンテナの yaml ファイルに書かれている command 部のプログラムがレスポンスされます