技術メモメモ: Raspberry Pi 4上のUbuntuにKubernetesを構築する

本ブログでは、数回に分けてKubernetesの構築手順を記載してきた。

今回は、Raspberry Pi 4上のUbuntuに対してKubernetesを構築する手順を記載する。

環境

今回の手順を検証した環境は以下となる。

HW: Raspberry Pi 4 Model B(RAM 4GB)
OS: Ubuntu 22.04.4 LTS
コンテナランタイム: Docker : 24.0.1
CRI: cri-dockerd: 0.3.10-dev
Kubernetes: v1.28.5

手順

1. Dockerのインストール

Dockerのインストールはaptを使って実施するが、その際に利用する前提パッケージを先にインストールする。

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

Dockerのリポジトリを登録する。以前はapt-keyコマンドでも同様の登録ができてが、現在は非推奨となっていることから、curlでキー情報を入手し、登録する手順を実施する。

sudo install -m 0755 -d /etc/apt/keyrings
sudo curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg -o /etc/apt/keyrings/docker.asc
sudo chmod a+r /etc/apt/keyrings/docker.asc

echo \
  "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.asc] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
  $(. /etc/os-release && echo "$VERSION_CODENAME") stable" | \
  sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null
sudo apt update

sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"

Docker CEやその他必要となるパッケージをインストールする。

sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin

Dockerの初期設定として、daemon.jsonを作成する。

$ sudo vi /etc/docker/daemon.json
{
  "exec-opts": ["native.cgroupdriver=systemd"],
  "log-driver": "json-file",
  "log-opts": {
    "max-size": "100m"
  },
  "storage-driver": "overlay2",
  "insecure-registries": [
    "192.168.11.50"
  ]
}

Dockerのサービスを起動する。

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable docker
sudo systemctl restart docker

2. Kubernetesインストール

Dockerと同様、Kubernetesもaptでインストールするため、リポジトリを登録する。

Kubernetes 1.28.xを使用する場合

curl -fsSL https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.28/deb/Release.key | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring_1.28.gpg
echo \
  'deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg] https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.28/deb/ /' | \
  sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes_1.28.list
sudo apt update

Kubernetes 1.29.xを使用する場合

curl -fsSL https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.29/deb/Release.key | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg
echo \
  'deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg] https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.29/deb/ /' | \
  sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
sudo apt update

kubelet、kubeadm、kubectlをインストールする。今回は既存のKubernetesクラスターに追加するため、バージョンを1.28.5に固定している。さらにapt-mark holdをすることで、インストールしたパッケージが想定されないタイミングでバージョンアップされないようにしている。

sudo apt-get install kubelet=1.28.5-1.1 kubeadm=1.28.5-1.1 kubectl=1.28.5-1.1
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

kubeletのサービスを起動する。

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable kubelet
sudo systemctl restart kubelet

3. Swap無効化

Kubernetesの前提条件として、Swapを無効化する必要がある。Raspberry PiのUbuntuの場合は、そもそもSwapが設定されておらず、totalの値が0になっているため、このまま作業を続行する。

$ free
               total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:         3880992      226264     2100932        3552     1553796     3472052
Swap:              0           0           0

4. cri-dockerdインストール

cri-dokerdはGo言語でコンパイルする必要があるため、まずはGoのインストールを行う。なお、Ubuntuの標準リポジトリのGoはバージョンが古いため、PPA (Personal Package Archives)のリポジトリ追加を行ったうえでインストールを行う。

sudo add-apt-repository ppa:longsleep/golang-backports
sudo apt update
sudo apt install golang-go

なお、今回のインストールされたGoのバージョンは、1.21.7となる。

$ go version
go version go1.21.7 linux/arm64

cri-dockerdのビルドと配置を行う。

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

cri-dockerdのサービスを起動する。

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable cri-docker.service
sudo systemctl start cri-docker.socket

5. Kubernetes起動

最後にKubernetesを起動するが、初めてKubernetesクラスターを構成する場合はkubeadm initを、既存のクラスターに参加する場合はkubeadm joinを行う。

それぞれ、過去記事を参考に対応をいただきたい。

新規にKubernetesクラスターを構成する場合

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)

既存のKubernetesクラスターに参加する場合

Kubernetesにてノードの削除・追加を行う

今回は既存のクラスターに参加した。結果、以下の通りUbuntu 22.04.4 LTSのノードがKubernetesに登録できた。

$ kubectl get node -o=wide
NAME        STATUS   ROLES           AGE    VERSION   INTERNAL-IP   EXTERNAL-IP   OS-IMAGE                    KERNEL-VERSION              CONTAINER-RUNTIME
t1015rasp   Ready    control-plane   26h    v1.28.5   192.168.3.5   <none>        Ubuntu 22.04.4 LTS          5.15.0-1046-raspi           docker://25.0.3
t3051kube   Ready    control-plane   276d   v1.28.5   192.168.3.1   <none>        AlmaLinux 8.6 (Sky Tiger)   4.18.0-372.9.1.el8.x86_64   docker://24.0.6
t3052kube   Ready    control-plane   276d   v1.28.5   192.168.3.2   <none>        AlmaLinux 8.6 (Sky Tiger)   4.18.0-372.9.1.el8.x86_64   docker://24.0.6

以上で、Raspberry Pi 4上のUbuntuに対してKubernetesを構築する手順は完了となる。

技術メモメモ

Raspberry Pi 4上のUbuntuにKubernetesを構築する

環境

手順