2024年2月19日月曜日

Kubernetes構築手順① (cri-dockerdを使ってコントロールプレーンを構築)

今までminikubeを使ってKubernetes環境を手軽に構築をしてきたが、とうとう本家Kubernetesの構築を行うことにした。

Kubernetes構築は数回に分けて説明する。

本記事では、Kubernetesの管理機能であるコントールプレーンの構築手順を記載する。

なお、Kubernetesを利用する際は、CRI (Container Runtime Interface)と呼ばれるコンテナを操作するためのインタフェースを指定する必要がある。CRIにはcontainerd、CRI-O、Dockerなど選択できるが、今回はDocker用のCRIである「cri-dockerd」を利用する。

環境

以下に今回構築する各種ソフトウェアのバージョンを記載する。

  • ホストOS : AlmaLinux 8.6
  • Docker : 23.0.1
  • cri-dockerd: 0.3.1-dev
  • Kubernetes: v1.26.2

なお、私の環境ではインターネット接続時にプロキシ接続が必要となるため、プロキシ経由で接続するための設定も併せて行っている。

今回の構成の概要図を以下に記載する。

Dockerインストール

1. プロキシ設定 (必要な場合のみ)

私の環境ではプロキシ経由でなければインターネット接続ができないため、以下の通り環境変数を設定する。プロキシの環境変数について小文字と大文字の両方を設定している理由は、本環境変数はソフトウェアによっては小文字と大文字の区別をすることがあるため、念のため両方を設定している。

また、no_proxyの設定は、コントロールプレーンとなるホストのIPアドレスも指定している(今回であれば、192.168.11.51)。

export http_proxy=http://192.168.33.23:8080
export https_proxy=http://192.168.33.23:8080
export no_proxy=localhost,127.0.0.1,192.168.11.51,10.0.0.0/8,172.16.0.0/12,192.168.0.0/16
export HTTP_PROXY=http://192.168.33.23:8080
export HTTPS_PROXY=http://192.168.33.23:8080
export NO_PROXY=localhost,127.0.0.1,192.168.11.51,10.0.0.0/8,172.16.0.0/12,192.168.0.0/16

2. Dockerインストール前の競合パッケージの削除

Kubernetesが利用するコンテナエンジンはDockerを用いることにする。まずは、Dockerをインストールする。

ただし、GUI環境をインストールしたAlmaLinuxの場合、以下の通りpodmanとcontainers-commonのパッケージが競合する旨のエラーでインストールに失敗する。

# dnf install docker-ce docker-ce-cli containerd.io -y
メタデータの期限切れの最終確認: 0:05:01 時間前の 2022年11月26日 12時46分04秒 に 実施しました。
エラー:
 問題 1: インストール済パッケージの問題 podman-2:4.0.2-6.module_el8.6.0+2878+e681bc44.x86_64
  - パッケージ podman-2:4.0.2-6.module_el8.6.0+2878+e681bc44.x86_64 には runc >= 1.0.0-57 が必要ですが、どのプロバイダーからもインストールできません
  - パッケージ podman-3:4.2.0-4.module_el8.7.0+3344+484dae7b.x86_64 には runc >= 1.0.0-57 が必要ですが、どのプロバイダーからもインストールできません

～(中略)～

 問題 2: インストール済パッケージの問題 containers-common-2:1-27.module_el8.6.0+2878+e681bc44.x86_64
  - パッケージ containers-common-2:1-27.module_el8.6.0+2878+e681bc44.x86_64 には runc が必要ですが、どのプロバイダーからもインストールできません
  - パッケージ containers-common-2:1-43.module_el8.7.0+3344+484dae7b.x86_64 には runc が必要ですが、どのプロバイダーからもインストールできません

～(中略)～

このような場合は、一度podmanとcontainers-commonのパッケージを削除したうえで、Dockerをインストールしよう。

# dnf remove podman containers-common

3. Dockerをインストール

Dockerのインストールは以下の通りコマンドを実行すればよい。

# dnf install yum-utils -y
# yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo

# dnf install docker-ce docker-ce-cli containerd.io -y

4. Docker起動時の設定

プロキシ環境の場合は、外部からコンテナのダウンロードができるよう、systemctlの起動設定に環境変数の設定をしておくこと。

# sed -ie '/\[Service\]/a Environment="http_proxy=http://192.168.33.23:8080" "https_proxy=http://192.168.33.23:8080" "no_proxy=localhost,127.0.0.1,192.168.11.51,10.0.0.0/8,172.16.0.0/12,192.168.0.0/16"' /usr/lib/systemd/system/docker.service

また、Dockerのサービス起動時の設定ファイルであるdaemon.jsonを以下の通り作成する。Kubernetesを利用する場合は、以下2点を設定する必要がある。

  • cgroupdriverにcgroupfsをsystemdに変更
  • insecure-registriesに必要に応じてプライベートのDockerコンテナレジストリを設定
# cat << EOF > /etc/docker/daemon.json
{
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "log-driver": "json-file",
  "log-opts": {
    "max-size": "100m"
  },
  "storage-driver": "overlay2",
  "storage-opts": [
    "overlay2.override_kernel_check=true"
  ],
  "insecure-registries": [
    "192.168.11.54"
  ]
}
EOF

5. Dockerサービスを起動

最後に、Dockerのサービスを起動しておく。

# systemctl daemon-reload
# systemctl start docker
# systemctl enable docker

Kubernetesインストール

1. Kubernetesパッケージのリポジトリ設定

Kubernetesのリポジトリとして、以下の通りファイルを作成する。

# cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.28/rpm/
enabled=1
gpgcheck=1
gpgkey=https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.28/rpm/repodata/repomd.xml.key
#exclude=kubelet kubeadm kubectl
EOF

2. Kubernetesパッケージインストール

Kubernetesのインストールに必要なパッケージとして、kubelet、kubeadm、kubectlをインストールする。また、関連して必要なパッケージであるiproute-tcも併せてインストールする。

パッケージ 説明
kubelet Kubernetesの各ノードにインストールされるエージェントとなり、Podの起動などを制御するサービス。
kubeadm Kubernetesの構築を行うためのツール。コントロールプレーンの構築や、
kubectl Kubernetesの管理を行うためのツール。
iproute-tc Linux Traffic Control utilityのパッケージ。 
# dnf install kubelet kubeadm kubectl --disableexcludes=kubernetes -y
# dnf install iproute-tc -y

3. kubelet起動

インストールしたkubeletのサービスを起動させておく。

# systemctl start kubelet
# systemctl enable kubelet

4. swapの無効化

Kubernetesでは前提としてswapの無効化が必要となるため、無効化のコマンドを実行し、/etc/fstabにてswap領域をマウントしないよう設定する。

# swapoff -a
# sed -ie 's|\(^/dev/.* swap .*\)|#\1|' /etc/fstab

cri-dockerdインストール

1. 前提パッケージインストール

cri-dockerdは、GitHubに公開されているソースを用いてビルドしインストールする。そのため、git、wgetのパッケージをインストールする。

# dnf install git wget -y

2. cri-dockrdをビルド及び配置

cri-dockerdはgo言語を用いているため、goコマンドをインストールする。

goコマンドをインストールするためのツールが用意されているので、ダウンロードしてインストールする。rootでコマンドを実行した場合は、/root/.go/bin/goにインストールされ、~/.bash_profileにもパスが追記される。

# mkdir /tmp/cri-dockerd
# cd /tmp/cri-dockerd
# wget https://storage.googleapis.com/golang/getgo/installer_linux
# chmod +x ./installer_linux
# ./installer_linux
# source ~/.bash_profile

次に、cri-dockerdのソースをgit cloneしダウンロードする。

# git clone https://github.com/Mirantis/cri-dockerd.git

ダウンロードしたソースをビルドし、systemdのディレクトリに配置する。

# cd cri-dockerd
# mkdir -p bin
# go build -o bin/cri-dockerd
# install -o root -g root -m 0755 bin/cri-dockerd /usr/local/bin/cri-dockerd
# cp -a packaging/systemd/* /etc/systemd/system
# sed -i -e 's,/usr/bin/cri-dockerd,/usr/local/bin/cri-dockerd,' /etc/systemd/system/cri-docker.service

3. cri-dockrdを起動

cri-dockerdをサービスとして起動する。

# systemctl daemon-reload
# systemctl enable cri-docker.service
# systemctl enable --now cri-docker.socket

kubeadmコマンドを用いてKubernetesクラスター作成

1. kubeadmコマンド実行

kubeadmコマンドを用いて、Kubernetesクラスターの作成を行う。クラスターの作成はkubeadm initコマンドにて実施する。「Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!」が表示されれば成功となる。

オプションの説明を以下に記載する。

オプション 説明
--pod-network-cidr=10.244.0.0/16 ネットワークアドオンとしてflannelを追加する際に必要となる設定となる。Pod用のクラスターネットワークのネットワークアドレスを指定する。
--cri-socket=unix:///var/run/cri-dockerd.sock CRIとしてcri-dockerdを使うことを明示的に指定するために指定する。指定しない場合、containerdとcri-dockerdの2つがインストールされていることにより、「Found multiple CRI endpoints on the host」のエラーにてクラスターの作成に失敗するので注意しよう。 
# kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 --cri-socket=unix:///var/run/cri-dockerd.sock
[init] Using Kubernetes version: v1.26.2
[preflight] Running pre-flight checks
[preflight] Pulling images required for setting up a Kubernetes cluster
[preflight] This might take a minute or two, depending on the speed of your internet connection
[preflight] You can also perform this action in beforehand using 'kubeadm config images pull'

～(中略)～

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

Alternatively, if you are the root user, you can run:

  export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf

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 192.168.11.51:6443 --token bexxee.xx866gxx91sxxa69 \
        --discovery-token-ca-cert-hash sha256:06d8e3077c71a3f7af2xx8d6b389d43673xx9a8axxa5d003ed8dccb356a42f80

2. Kubernetesクラスター状態確認

Kubernetesの管理はkubectlコマンドを使って実施するが、そのままでは使用できないので、環境変数で設定ファイルのパスを指定しておく。

# export KUBECONFIG=/etc/kubernetes/admin.conf

それでは、kubectlコマンドを使って、PodとNodeの状態を確認してみよう。以下の通り、各種コントロールプレーン用のPodと1台のNodeが表示される。

# kubectl get pod -A
NAMESPACE     NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kube-system   coredns-787d4945fb-cf2sf            0/1     Pending   0          45s
kube-system   coredns-787d4945fb-wkp86            0/1     Pending   0          45s
kube-system   etcd-t1051kube                      1/1     Running   0          59s
kube-system   kube-apiserver-t1051kube            1/1     Running   0          60s
kube-system   kube-controller-manager-t1051kube   1/1     Running   0          60s
kube-system   kube-proxy-lscpc                    1/1     Running   0          46s
kube-system   kube-scheduler-t1051kube            1/1     Running   0          60s

# kubectl get node
NAME        STATUS     ROLES           AGE   VERSION
t1051kube   NotReady   control-plane   83s   v1.26.2

上記を見ると、corednsがPendingのステータスとなっており、NodeのステータスもNotReadyとなっている。これはPod用のネットワークアドオンがインストールされていないために発生しており、後続の手順にてflannelをインストールするとステータスがRunningになるため、現時点では気にしなくて問題ない。

ネットワークアドオンインストール (flannelインストール)

1. flannelインストール

Kubernetesのネットワークアドオンはいくつか選択肢があるようだが、今回はflannnelを利用する。flannelはインストール用のマニフェストファイルが公開されており、Kubernetes環境に適用するだけでインストールできる。

# cd ~
# curl -LO https://github.com/flannel-io/flannel/releases/latest/download/kube-flannel.yml

# kubectl apply -f kube-flannel.yml
namespace/kube-flannel created
serviceaccount/flannel created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/flannel created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/flannel created
configmap/kube-flannel-cfg created
daemonset.apps/kube-flannel-ds created

2. インストール後のPodとNodeの状態確認

インストール後、1分ほど待ってから再度PodとNodeの状態を確認してみよう。PendingステータスだったcorednsがRunningになり、NodeのステータスもReadyになっているはずだ。

# kubectl get pod -A
NAMESPACE      NAME                                READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kube-flannel   kube-flannel-ds-8s4cq               1/1     Running   0          41s
kube-system    coredns-787d4945fb-cf2sf            1/1     Running   0          2m43s
kube-system    coredns-787d4945fb-wkp86            1/1     Running   0          2m43s
kube-system    etcd-t1051kube                      1/1     Running   0          2m57s
kube-system    kube-apiserver-t1051kube            1/1     Running   0          2m58s
kube-system    kube-controller-manager-t1051kube   1/1     Running   0          2m58s
kube-system    kube-proxy-lscpc                    1/1     Running   0          2m44s
kube-system    kube-scheduler-t1051kube            1/1     Running   0          2m58s

# kubectl get node
NAME        STATUS   ROLES           AGE     VERSION
t1051kube   Ready    control-plane   3m17s   v1.26.2

以上で、Kubernetesの管理機能であるコントールプレーンの構築手順は完了となる。とはいえ、これだけでは実際にコンテナを起動させることもできないため、次回以降でワーカーノードを追加していく。

更新履歴

  • 2023/3/11 新規作成
  • 2024/2/19 リポジトリのURLを最新情報に更新

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