Ubuntu 18.04 のKubernetes環境を構築してみた！

この記事は、富士通システムズウェブテクノロジー Advent Calendarの14日目の記事です。
（お約束）本記事の掲載内容は私自身の見解であり、所属する組織を代表するものではありません。

部署の業務には関係はないですが、自分の趣味でこの記事を書きました。

#必要なものについて
###VMware Workstation 15 Playerのインストール
https://www.vmware.com/jp/products/workstation-player/workstation-player-evaluation.html

###ubuntu18.04のイメージのダウンロード
https://jp.ubuntu.com/download

#仮想マシン2台の用意＆環境構築

###１、ubuntu18.04のインストール（masterノードとworkノード）

①VMware Workstationでubuntu18.04のイメージを使い仮想マシンを作成します。

※仮想マシンのCPUの個数は2以上にする必要があります。
それにメモリを4GB以上にしたほうがいいと思います。

②ubuntuのsoftwareをアップデートします

「install Now」を選択します。

③host名の変更

※二台の仮想マシンのhost名が同じの場合、後でworkノードをmasterノードにjoinできなくなりますので、masterNodeとworkNode1に変更、変更後に再起動を行います。

###２、Dockerのインストール

①必要なライブラリをインストール

$ sudo apt update 
$ sudo apt install apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common

②公開鍵のインストールとフィンガープリントの確認

$ curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -
$ sudo apt-key fingerprint 0EBFCD88

③Docker-ceのインストール

$ sudo add-apt-repository \
   "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
   $(lsb_release -cs) \
   stable"
$ sudo apt update
$ sudo apt install -y docker-ce=18.06.0~ce~3-0~ubuntu

④cgroupdriverの設定

$ cat > /etc/docker/daemon.json <<EOF
{
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "log-driver": "json-file",
  "log-opts": {
    "max-size": "100m"
  },
  "storage-driver": "overlay2"
}
EOF

$ mkdir -p /etc/systemd/system/docker.service.d

⑤Dockerの再起動

$ systemctl daemon-reload
$ systemctl restart docker

###３、Kubernetesのインストール

①kubernetes のキーとリポジトリの登録

$ curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -
$ sudo apt-add-repository "deb http://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main"

②Kubernetesのインストール

$ sudo apt update
$ sudo apt install -y kubeadm

③swapをオフにします

$ vi /etc/fstab

swapに該当する行を#でコメントアウトし、再起動を行います。

#クラスターのセットアップ

###１、masterNodeのセットアップ

①クラスターの生成

$ sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

実行結果

Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!

To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:

  mkdir -p $HOME/.kube
  sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
  sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

You should now deploy a pod network to the cluster.
Run "kubectl apply -f [podnetwork].yaml" with one of the options listed at:
  https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/

Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:

kubeadm join 192.168.177.133:6443 --token imzh6v.j1jbcrvc1z5rla31 \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:455e7f5f25a92ff919748f0ae8db5e1948f64b62c20c2fe7edbd9868efe0f30d 

②設定ファイルの配備

$ mkdir -p $HOME/.kube
$ sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
$ sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

③flannelを使用

$ sudo sysctl net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1
$ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

※flannelを適用するために一分ぐらい時間がかかるので、しばらく待つ必要があります。

④masterNodeの状態確認

$ kubectl get nodes

実行結果

NAME         STATUS   ROLES    AGE     VERSION
masternode   Ready    master   2m48s   v1.17.0

###２、workNode1をmasterNodeにjoin

①masterNodeで生成したコマンドでjoinします。

$ kubeadm join 192.168.177.133:6443 --token imzh6v.j1jbcrvc1z5rla31 \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:455e7f5f25a92ff919748f0ae8db5e1948f64b62c20c2fe7edbd9868efe0f30d 

②masterNodeでworkNode1のjoinを確認

$ kubectl get nodes

実行結果

NAME         STATUS   ROLES    AGE   VERSION
masternode   Ready    master   14m   v1.17.0
worknode1    Ready    <none>   94s   v1.17.0

###補足:
kubernetesの環境をリセットしたい場合は下記のコマンドを使います。

$ kubeadm reset

#複数のnginxをデプロイしてみよう！

①deploymentファイルの作成

nginx-deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
  labels:
    app: nginx
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.7.9
        ports:
        - containerPort: 80

replicas：同じコンテナを三つ立ち上げるのを指定します。
selector：管理するコンテナを指定します。（例だとラベルはapp: nginxのコンテナをマッチ）
template: spec：nginxのコンテナを起動するのを指定します。

② deploymentのyamlファイルを実行

$ kubectl create -f nginx-deployment.yaml

実行結果

deployment "nginx-deployment" created

③deploymentsの確認

$ kubectl get deployments

実行結果

NAME               READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
nginx-deployment   3/3     3            3           105s

④serviceファイルの作成

nginx-service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  type: NodePort
  sessionAffinity: ClientIP
  selector:
    app: nginx
  ports:
    - port: 80
      nodePort: 30080

kind：Serviceを作成するのを指定
nodePort：外部アクセスする際のポートを指定

⑤ serviceのyamlファイルを実行

$ kubectl create -f nginx-service.yaml

実行結果

service/nginx-service created

⑥serviceの確認

$ kubectl get service

実行結果

NAME            TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes      ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP        120m
nginx-service   NodePort    10.96.118.142   <none>        80:30080/TCP   76s

$ kubectl get pods

実行結果

NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-deployment-54f57cf6bf-k72mv   1/1     Running   0          17m
nginx-deployment-54f57cf6bf-krj9r   1/1     Running   0          17m
nginx-deployment-54f57cf6bf-wmwsg   1/1     Running   0          17m

⑦外部からnginxをアクセス

ステップ⑥からすでにport(30080)を確認できましたので、
masterNodeのIP(192.168.177.133)とそのportで外部マシン（ローカルPC）からアクセスします。

以上となります。

#参考
Ubuntu 18.04 LTS にKubernetes環境をインストールする [Master / Worker]
Ubuntu 18.04 LTS にDocker環境をインストールする
k8s 使用篇 - deployment