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@infra365(Toru Kubota)

備忘録：kubernetes/EKS基礎①(k8sコンポーネント)

Last updated at Posted at 2022-12-15

備忘録

  • k8sのリソース
  • EKSの運用
  • Fargateの制限　など

簡単に試す方法

Docker DesktopでEnable Kubernetesを有効にするだけ

スクリーンショット 2022-12-07 8.33.12.png
　

基本的なリソース

スクリーンショット 2022-12-07 8.33.31.png

Container

実際に稼働しているContainer。コンテナイメージから作成される。

Pod

Containerをまとめたもの。1つ以上のContainerで構成される。Pod間で利用するストレージを含む場合もある。

ReplicaSet

レプリカ(同一構成のPod)の個数を管理するリソース。Deploymentリソースによって定義される。

Deployment

どういったコンテナが何個必要かを定義する。ここからReplicaSetやPod、Containerが作成される。

Service

Podへのアクセスを管理する。Seriveに定義された方法でアクセスすることよってPodへのアクセスを抽象化する。

基本的なリソースの簡単な検証

概要

nginxのイメージを使用してhttp://localhost:30080に接続するとどちらかのPodに接続する構成を作成する。
Serviceで接続の箇所、DeploymentでPodの箇所を定義する。

スクリーンショット 2022-12-07 9.34.31.png

準備

下記yamlファイルを準備する。

  • Deploymentリソースの定義ファイル
nginx-deployment.yml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-app
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-app
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
  • Serviceリソースの定義ファイル
nginx-service.yml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  type: NodePort
  ports:
  - port: 8080
    targetPort: 80
    protocol: TCP
    nodePort: 30080
  selector:
    app: nginx-app

作成

  • Deploymentリソースの作成と確認
% kubectl apply -f nginx-deployment.yml
deployment.apps/nginx-deployment created
% kubectl get pods
NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-deployment-xxxxxxxxxx-xxxxx   1/1     Running   0          10s
nginx-deployment-xxxxxxxxxx-xxxxx   1/1     Running   0          10s
  • Serviceリソースの作成と確認
% kubectl apply -f nginx-service.yml
service/nginx-service created
% kubectl get services
NAME            TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
kubernetes      ClusterIP   xx.xx.xx.xx   <none>        443/TCP          18h
nginx-service   NodePort    xx.xx.xx.xx   <none>        8080:30080/TCP   18s
  • アクセス確認
    ブラウザからhttp://localhost:30080にアクセス

スクリーンショット 2022-12-07 9.41.15.png

削除

  • Deployment/Serviceリソースの削除
% kubectl delete -f nginx-deployment.yml
deployment.apps "nginx-deployment" deleted
% kubectl delete -f nginx-service.yml
service "nginx-service" deleted
% kubectl get pods
No resources found in default namespace.
% kubectl get services
NAME         TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   xx.xx.xx.xx  <none>        443/TCP   18h

kubernetesのコンポーネント

スクリーンショット 2022-12-15 11.38.45.png

  • kube-apiserver
    kubectlの情報を受け取ってNodeやPodのスケジューリングを制御

  • kube-scheduler
    新しいPodをどのNodeに配置するかをスケジューリング

  • kube-controller-manager
    複数のコントローラーから構成。Nodeで実行されるワークロードの制御

  • cloud-controller-manager
    AWSなどのクラウドプロバイダが提供するサービスと連携

  • etcd
    マニフェストをキーバリューストアで管理

  • kubelet
    Podがマニュフェスト通りの状態であるか確認

  • kubeproxy
    クラスタ内外のネットワークトラフィックの制御

上記のDeploymentをapplyするのを例に取ると

  • マニフェスト（yamlファイル）を作成する
  • kubectl applyで適用することによって、kube-apiserver経由でetcdに登録される
  • kube-controller-managerが必要なPodを起動するようにetcdに登録する
  • kube-schedulerがetcdから情報を取得して、Podを起動するノードを決定
  • kubeletが起動すべきPodを検知してPodを起動する

その他リソース

Namespace

クラスターを論理的に分割して管理する仕組み

apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: k8s-test

下記で確認出来る

kubectl config get-contexts

CronJob

k8s上で定期的にプログラムを実行する仕組み
1分毎にnginxコンテナが増える

nginx-cron.yml
apiVersion: batch/v1
kind: CronJob
metadata:
  name: nginx-scheduled
spec:
  schedule: "*/1 * * * *"
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
            - name: nginx-scheduled
              image: nginx
              imagePullPolicy: Always
          restartPolicy: OnFailure

Cronjobを消すとコンテナも消える

kubectl delete cronjob nginx-scheduled

DeamonSet

定義したPodが各ノードに1つずつ起動する
ログ収集用のPodを起動する場合、サイドカーパターンの他にDeamonSetが使用出来る。

スクリーンショット 2022-12-13 13.20.36.png

StatefulSet

k8sクラスタ内で永続データを扱う時に使用する
安定的なネットワークIDと永続ストレージが提供される

Secret

機密情報を環境変数として引き渡し。Pod起動時にSecretに情報を取りに行く
base64エンコードされているだけなので安全ではない。kubesealで暗号化する

apiVersion: v1
kind: Secret
type: Opaque
metadata:
  name: user-pass
stringData:
  user-name: ${USER_NAME}
  user-password: ${USER_PASSWORD}

参照する側のリソース

env:
  - name: USER_NAME
    valueFrom:
      secretKeyRef:
        key: user-name
        name: user-pass
  - name: USER_PASSWORD
    valueFrom:
      secretKeyRef:
        key: user-password
        name: user-pass

ConfigMap

機密情報でない情報を環境変数として引き渡し

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: app-config
data:
  app-name: web-server
  app-url: http://example.co.jp

参照する側のリソース

env:
  - name: APP_NAME
    valueFrom:
      configMapKeyRef:
        key: app-name
        name: app-config
  - name: APP_URL
    valueFrom:
      configMapKeyRef:
        key: app-url
        name: app-config

EKS

運用時に考慮するポイントなど

セキュリティ関連

IAMを使用した認証

スクリーンショット 2022-12-15 9.32.05.png

  • aws-auth:ユーザとGroup、IAMロールの関連付け
  • RoleBinding:GroupとRoleの関連付け
  • Role:許可する操作の定義

Pod Security Admission

Podの分離レベルを定義して、レベル毎にポリシーを定義。Podの振る舞いを制限する。
分離レベル：privileged,baseline,restricted
ポリシー:enforce,warn,audit

Network Policies

Pod間のIngress、Egress通信の制御が可能。セキュリティグループのような感じ

監視

DeamonSetで各ノードにCloudWatch　Agent用のPodとFluentd用のPodを置く構成。ノードへのIAMロールのアタッチとPodが使用するService Accountの作成が必要。
※Fargateの場合はDeamonSet利用不可

スクリーンショット 2022-12-15 8.37.30.png

メトリクス監視

Pod毎のメトリクス監視をする場合、CloudWatch Container Insightを使用。ノード内に配置したCloudWatch Agent経由で送信。

ログ監視

Podのログがノード内のディレクトリに出力される。Fluentdでこのディレクトリを監視してCloudWatch Logsに上げる。

リソース関連

Podのリソース制限

Deploymentの定義で制限

  • requests：Podデプロイ時にホスト側に最低限求める要求量
  • limits：Podが使用出来るリソース上限
spec:
  containers:
  - name: app
    image: images.my-company.example/app:v4
    resources:
      requests:
        memory: "64Mi"
        cpu: "250m"
      limits:
        memory: "128Mi"
        cpu: "500m"

オートスケーリング

Cluster AutoscalerかKarpenter。あとはサービスのオートスケールとしてHorizontal Pod Autoscaler (HPA)がある。

  • Cluster Autoscaler:Podがノード上にデプロイ出来ない時（requestsr量を確保出来ない時）にステータスがPendingとなる。この時にノード追加。

  • Horizontal Pod Autoscaler (HPA)
    Podのリソース使用量に応じてPodのスケールアウト、スケールイン

Fargate利用時の制限

Log関連

Fargateではノード:Podは1:1で起動されるため、DeamonSetの利用が出来ない。
現在はFluent Bitを使用した組み込みルータを使用した方法が多い。

以前はサイドカーパターンを使用していた。

CloudWatch Container Insights の EKS Fargateに対応

Volumeの使用

EFSはサポートされている。EBSはEC2タイプのみ

Public IP

Public IPの割り当てが出来ない。そのためNodeportを使用して外部からアクセスする構成は不可

ELB

CLB/NLBは非対応でALBのみサポート。Service作成時にLoadBalancerを選択するとCLBが作成されるがこれは使用不可

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: nginx-service
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 8080
      targetPort: 8080

Network Policy

使用不可。Secutiry Groupを使用する。

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