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軽量版Kubernetesディストリビューション – k0s クラスターの構築

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Home Avintonアカデミー 軽量版Kubernetesディストリビューション – k0s クラスターの構築
Kubernetes logo
k0s

Kubernetesクラスターは、リソースの少ないエッジデバイスやミニPC上でも実行できるようになりました。その中でも、k0sは軽量なKubernetesディストリビューションで、少ないリソース使用量でKubernetesクラスターを構築することができます。このチュートリアルでは、4台のMiniPCを使用して、k0sクラスターを構築します。(MiniPCがない場合は、VMを使用して構築することもできます。)

対象は、LinuxやDocker、Kubernetesの基礎知識がある方です。

このチュートリアルは4章構成です。

1. Ubuntu server 20.04 LTSをインストールする
2. ネットワークの設定
3. Control plane nodeにk0sをデプロイする
4. Worker nodeにk0sをデプロイする

必要なデバイスは以下のとおりです。

  • MiniPC 4台 (最低2台: マスターノード + ワーカーノード)
  • Netowork スイッチ (4ポート以上)
  • LANケーブル 4本
  • キーボード + ディスプレイ
  • USBフラッシュメモリー (4GB以上)

例として使用したMini PCのスペックは以下の通りです。

  • 4 core CPU
  • 4GB Memory
  • 60GB Storage
  • イーサネット用LANポート
  • Wifi インターフェース

MiniPCがない場合は、同様のスペックの仮想環境上でも構築できます。

1. Ubuntu server 20.04 LTSをインストールする

4台のMini PC上にUbuntu Server 20.04 LTSをセットアップします。
hostnameは1台にmaster01、他のデバイスにはworker01, worker02など一意なhostnameを付けます。

VMを使用する場合も同様に、Ubuntu Server 20.04を4台のVMにインストールしてください。

1.1. ISOイメージファイルのダウンロード

ローカルのPC上から以下のリンクにアクセスし、Ubuntu Server 20.04 LTSのISOイメージを取得してください。(約1.2GB)

  • https://releases.ubuntu.com/20.04/

1.2 USBブータブルディスクの作成

ローカルのPC上にて、ダウンロードしたISOイメージを使用して、USBブータブルディスクを作成してください。

1.3 インストールの開始

MiniPCにUSBディスクを挿入し、キーボードを使用し、F2キーやF11キーなどを連打し、起動ディスクからインストールを開始します。 (キーはデバイスによって異なります。)

1.4 画面に従ってインストールを進めます。

この時点ではネットワークやWIFIの設定などは空白、または仮の設定で構いません。(後程、設定を行います。)

hostnameは1台にmaster01、他のデバイスにはworker01, worker02など一意なhostnameを付けます。

username, passwordはすべてのデバイス間で同じでもOKです。 例としてavintonというユーザーを作成しました。 SSHはインストールしてOKです。

2. ネットワークの設定

デバイスがインターネットに接続できるように、またデバイス間通信ができるようにネットワークの設定を行います。
この手順はすべてのMini PCに対して共通です。

VMの場合は、管理コンソールよりネットワークの構成を行ってください。 インターネット接続とノード間の接続ができるようにインターフェースを構成してください。

ネットワークの設定は環境によって異なりますが、例では以下のように構成します。

軽量版Kubernetesディストリビューション – k0s クラスターの構築

イーサネットインターフェース

  • master01: 192.168.2.100/24
  • worker01: 192.168.2.101/24
  • worker02: 192.168.2.102/24
  • worker03: 192.168.2.103/24

Wifiインターフェースの設定は、ご使用のWifi環境で異なります。
環境に併せて設定してください。IPアドレスは固定しなくても大丈夫です。

2.1 netplanでnetworkの接続を構成

/etc/netplan/以下に設定ファイル/etc/netplan/99-network-all.yamlを作成します。
Wifiの設定項目は適宜変更してください。

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network:
  version: 2
  renderer: networkd
  ethernets:
    enp1s0:
      dhcp4: false
      addresses:
        - 192.168.2.100/24
      nameservers:
        addresses: [192.168.2.1]
      routes:
        - to: default
          via: 192.168.2.1
          metric: 50
  wifis:
    wlp2s0b1:
      dhcp4: no
      dhcp6: no
      addresses: ...
      gateway4: ...
      nameservers:
        addresses: [...]
      access-points:
        "...":
          password: "..."

1
sudo netplan --debug apply

2.2 インターネットの疎通を確認

1
ping google.com

2.3 パッケージの更新

1
sudo apt update && sudo apt upgrade -y

2.4 再起動

1
sudo reboot

3. Control plane nodeにk0sをデプロイする

ここからはコントロールプレインノードを設定していきます。
例では、master01をコントロールプレインノードとして設定します。

3.1. k0sをインストールする

1
curl -sSLf https://get.k0s.sh | sudo K0S_VERSION=v1.22.2+k0s.1 sh

3.2 設定ファイルを作成する

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mkdir -p /etc/k0s
k0s config create > k0s.yaml
cp k0s.yaml /etc/k0s/k0s.yaml

必要に応じて設定を更新してください。 こちらのページが参考になります。

3.3 k0sを起動する

1
sudo k0s install controller -c /etc/k0s/k0s.yaml --enable-worker --kubelet-extra-args="--node-ip=192.168.2.100 --address=0.0.0.0"

1
sudo k0s start

k0sの状態の確認を行ってください。

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sudo systemctl status k0scontroller.service

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$ sudo k0s status
Version: v1.22.2+k0s.1
Process ID: 691
Role: controller
Workloads: false

3.4 worker node用のtokenを発行する

1
sudo k0s token create --role=worker > token-worker01

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$ ls -lt token-worker0*
-rw-rw-r-- 1 avinton avinton 1753 May 11 06:49 token-worker03
-rw-rw-r-- 1 avinton avinton 1757 May 11 06:49 token-worker02
-rw-rw-r-- 1 avinton avinton 1753 May 11 06:49 token-worker01

生成したtokenを各ノードに配布します。例えば、

1
scp worker01 avinton@192.168.2.101:/home/avinton/

 

4. Worker nodeにk0sをデプロイする

配布されたtokenを使用して、各ノードをクラスターに追加します。
以下は各ワーカーノード上で行ってください。
例では、worker01, worker02, worker03をコントロールプレインノードとして設定します。

4.1 k0sのインストール

1
curl -sSLf https://get.k0s.sh | sudo K0S_VERSION=v1.22.2+k0s.1 sh

例えば、

1
sudo k0s install worker --token-file token-worker01 --kubelet-extra-args="--node-ip=192.168.2.101 --address=0.0.0.0"

1
sudo k0s start

4.2 k0sの状態を確認

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$ sudo k0s status
Version: v1.22.2+k0s.1
Process ID: 712
Role: worker
Workloads: true

完了したら上記の手順をすべてのワーカーノードに繰り返します。

4.3. クラスターの状態を確認

すべてのワーカーノードを追加したら、マスターノードからクラスター全体の様子を確認します。

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$ kubectl get node
NAME       STATUS     ROLES    AGE   VERSION
worker01   Ready         45h   v1.22.2+k0s
worker02   Ready         45h   v1.22.2+k0s
worker03   Ready         45h   v1.22.2+k0s

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$ kubectl get pods -n kube-system
NAME                              READY   STATUS             RESTARTS   AGE
coredns-5c98d7d4d8-dv7g6          1/1     Running            0          6h26m
konnectivity-agent-27cjf          1/1     Running            0          6h26m
konnectivity-agent-6qk4d          1/1     Running            0          6h26m
konnectivity-agent-pccj2          1/1     Running            0          6h25m
kube-proxy-7wkbw                  1/1     Running            0          6h26m
kube-proxy-b7sbv                  1/1     Running            0          6h26m
kube-proxy-zwslm                  1/1     Running            0          6h26m
kube-router-48bgh                 1/1     Running            0          6h26m
kube-router-d4qj6                 1/1     Running            0          6h26m
kube-router-l8rj8                 1/1     Running            0          6h26m
metrics-server-6fbcd86f7b-gv7z5   1/1     Running            0          135m

お疲れ様でした。これでk0sクラスターの構築が完了です。
次のタスクとしてKubernetes上にサンプルアプリケーションのデプロイに進んでください。

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