Rancher ElementalでVMware Workstation上にクラスタ作成を行う

はじめに

今回はRancherの拡張機能であるEementalを利用し、OSのインストールとkubernetesクラスタの作成を行っていきます。

Elementalとは？

RancherでのOSマネジメント機能であり、デバイスにElementalでビルドしたOSをインストールすることで、デバイスがRancher管理下に置かれます。
そこからkubernetesのプロビジョニング及びkubernetesのワークロードを開始できます。

Elementalの用途は？

SUSEが提供しているエッジ向けの機能になります。
エッジコンピューティングでは、通常のデータセンターでの運用とは異なり、分散環境での運用となります。
エッジでは以下のような難しさがあります。

• 各地でのセットアップが大変
• デバイスの管理台数が多い
• セキュリティ対応が難しい
• etc

Elementalを利用することにより、、マシンにあらかじめISOイメージを配置しておけば現地ではデバイスをネットワークにつないで電源を起動するだけ、Rancher管理下に置かれることになります。また、Rancher経由でkubernetesクラスタを構築し、Fleetとあわせて即座にアプリケーションのデプロイを行うことができます。これまでのエッジでの環境構築の大変さを大幅に軽減できます。

また、OSはSLE Micro for Rancherがベースとなっており、コンテナ/kubernetes向けに設計されており、イミュータブルな設計になっています。

環境

Rancher v2.7.6
OS: ubuntu 22.04
エッジデバイス： VMware workstation Pro17で代用
ISO作成用VM: ubuntu22.04 (Docker 20.10インストール済み)

本来はエッジデバイスが必要ですが、今回は簡単に構築するためにVMware Workstationを利用します。ただし、ElementalのOS要件にTPM2.0が利用できる必要があるので、Pro版が必要になります。

作業の流れ

今回は以下のような作業が必要になります。

1. Elementalの利用準備
2. エンドポイントの作成
3. iSOイメージの作成
4. VM構築
5. kubernetes構築

Elementalの利用準備

ElementalをRancherで利用するには以下の３つのステップが必要になります。

• Rancher Extensionの有効化
• Elemental install
• Elemental Oparetor install

早速やっていきます。

左端のExtensionを選択し、EnableをクリックすることでRancher Extensionが有効化されます。

有効化したら、AvailableタブでElementalをインストールします。

installingでずっと画面上がロードしているように見えるかもしれませんが、実際にはすぐに完了しているので画面を更新してください。
すると、OS Managementの欄が左に追加されます。しかし、これだけでは使えません。Elemental Oparatorをインストールしないといけません。

Rancher Management Serverに接続し、以下のコマンドを打つことでインストールできます。

Rancher server

helm upgrade --create-namespace -n cattle-elemental-system --install elemental-operator-crds oci://registry.suse.com/rancher/elemental-operator-crds-chart
helm upgrade --create-namespace -n cattle-elemental-system --install elemental-operator oci://registry.suse.com/rancher/elemental-operator-chart

Elemental Oparetorがインストールされれば以下のように画面表示が変わります。

ダッシュボードやRegistration Endpointが表示されるようになります。

ISO作成

今回はVMwareのTPMエミュレート機能を使うので、通常とは設定ファイルやiSOイメージ作成の流れが通常とは少し異なります。
ベアメタルサーバーへインストールする場合はもう少しシンプルになります。

まず、OS ManagementのRegistration EndpointsタブでCreateをクリックします。
そして今回はEdit as YAMLで編集をします。

Yamlの内容は以下の内容のものです。ユーザ名やパスワード、エンドポイント名は自由に決めてください。
ただ、注意点として今回はVMwareのTPMエミュレーション機能を使うので、registrationのオプションだけは忘れずに。

apiVersion: elemental.cattle.io/v1beta1
kind: MachineRegistration
metadata:
  name: elemental-demo-vm
  namespace: fleet-default
spec:
  config:
    cloud-config:
      users:
        - name: root
          passwd: root
    elemental:
      install:
        reboot: true
        device: /dev/sda
        debug: true
      registration:
        emulate-tpm: true  ##必須
        emulated-tpm-seed: 1  ##必須
  machineName:
  machineInventoryLabels:
    manufacturer: "${System Information/Manufacturer}"
    productName: "${System Information/Product Name}"
    serialNumber: "${System Information/Serial Number}"
    machineUUID: "${System Information/UUID}"

上記内容で作成後Createし、Registration Endpointの画面で作成したエンドポイントをクリックしてください。
本来は下記の画面でBuild ISOでビルド後、ISOをダウンロードし、マシンにインストールすればOKですが、VMware WorkstationのTPMエミュレート機能を使う場合は一手間必要です。

ここではDownload Configuration Fileでファイルをダウンロードしてください。[エンドポイント名]_registrationURL.yamlという名前でダウンロードされます。今回で言うとelemental-vm_registrationURL.yaml

ここからISOを手動で作成する必要がありますが、それにはLinuxとdockerが必要になります。
今回はUbuntu VMが用意してあります。(RancherのVMでも何でもよい)

作業用のVMへ接続し、作業用ディレクトリを作成します。

作業用VM

mkdir /home/user/elemental-demo
cd /home/user/elemental-demo

vim initial-registration.yamlに先ほどの、elemental-vm_registrationURL.yamlの内容をコピーします。

vim initial-registration.yaml

私の環境では以下のような内容でした。

elemental-vm_registrationURL.yaml

elemental:
  registration:
    url: https://rancher.192.168.1.166.sslip.io/elemental/registration/nccf24c8jf84klqm26p6hnvqjbxgkz2tjzzvnb6b4x74n2v4jzbbpj
    ca-cert: |-
      -----BEGIN CERTIFICATE-----
      MIIBvjCCAWOgAwIBAgIBADAKBggqhkjOPQQDAjBGMRwwGgYDVQQKExNkeW5hbWlj
      bGlzdGVuZXItb3JnMSYwJAYDVQQDDB1keW5hbWljbGlzdGVuZXItY2FAMTY5NTA5
      ODM3NDAeFw0yMzA5MTkwNDM5MzRaFw0zMzA5MTYwNDM5MzRaMEYxHDAaBgNVBAoT
      E2R5bmFtaWNsaXN0ZW5lci1vcmcxJjAkBgNVBAMMHWR5bmFtaWNsaXN0ZW5lci1j
      YUAxNjk1MDk4Mzc0MFkwEwYHKoZIzj0CAQYIKoZIzj0DAQcDQgAEDo0UhuZde8EY
      /49wPFvbl9Sn7f7aKYu8fA7kqIOEFPavltZDwd8qt/KPdduCH01P3/ZWDGNLyhhC
      iVuk1LbY86NCMEAwDgYDVR0PAQH/BAQDAgKkMA8GA1UdEwEB/wQFMAMBAf8wHQYD
      VR0OBBYEFPHYnluqi3AL12cAj24ZQYBr1atkMAoGCCqGSM49BAMCA0kAMEYCIQCb
      MgVEKxccBlPYwILXxvEWW64LNp+Z/kwOnUQFbCtoyQIhAPYu0/zRx7xxLtaFG0Wv
      EagvKdglME6CM3ZUxBMsHCRy
      -----END CERTIFICATE-----
    emulate-tpm: true
    emulated-tpm-seed: 1
    auth: tpm

次にisoをダウンロードするスクリプトをダウンロードし、initial-registration.yamlを注入します。

Ubuntu VM

wget -q https://raw.githubusercontent.com/rancher/elemental/main/.github/elemental-iso-add-registration && chmod +x elemental-iso-add-registration

最後にスクリプトにinitial-registration.yamlを引数に渡し実行します。

Ubuntu VM

./elemental-iso-add-registration initial-registration.yaml

これでelemental-teal.x86_63.isoが作成されるのでダウンロードしてください。

本来であればこれをUSBに書き込みデバイスでブートしますが、今回はVMで構築します。

Elemental isoでブート

OSは先ほど言ったようにSLE Micro for Rancherなのでスペック的には軽いもので大丈夫です。kubernetesもRKE2かk3sを選択できますのでk3sで行う場合は大したスペックはいりません。
メモリ4GB、1コア CPUとかでも大丈夫です。
ただし、Diskは40GB以上用意してください。
VMを作成するときはゲストOSの選択画面のバージョンでSLESを選択してください。

VMを用意したら、VMの設定を開いてください。そしてオプションをタブのアクセスコントロールで暗号化のパスワードを設定してください。(TPMの有効化)

次に詳細でファームフェアタイプをUEfiにし、セキュアブートを有効にします。

ここまで来たら準備完了です。いよいよブートです。

ブートとk8sのインストール

ブートすると以下のような画面が表示されるはずです。そうでなければ設定が間違っています。
TPM設定が漏れているか、ファームフェアタイプの設定がBIOSのまま、などが考えられます。

ブート後、Rancher画面のInventry of MachinesでアクティブになればOKです。

本画面でマシンの欄にチェックを入れて、Create Elemental Clusterを選択するか、通常のCluster作成画面でElementalが表示されます。

どちらから選択しても通常のクラスタ作成画面になります。
ここで、k3sかRKE2を作成しkubernetesクラスタを構築できます。
構築後は通常のRancherでの利用の流れと同様になります。

長くなりましたが、以上でElementalでのクラスタ作成の流れでした。
一度ISOを作れば同じものをマシンにインストールすることでクラスタを構築することができるので便利です。

次はRaspberry piを利用してやってみようかと思います。

参考

今回の手順は本ページに準拠しています。

SLE Microに関してはこちら