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本セクションにはチュートリアルが含まれています。チュートリアルでは、単一のタスクよりも大きな目標を達成する方法を示します。通常、チュートリアルにはいくつかのセクションがあり、各セクションには一連のステップがあります。各チュートリアルを進める前に、後で参照できるように標準化された用語集ページをブックマークしておくことをお勧めします。
Kubernetesの基本は、Kubernetesのシステムを理解し、基本的な機能を試すのに役立つ、詳細な対話式のチュートリアルです。
チュートリアルのページタイプについての情報は、Content Page Typesを参照してください。
このチュートリアルでは、MinikubeとKatacodaを使用して、Kubernetes上でサンプルアプリケーションを動かす方法を紹介します。Katacodaはブラウザで無償のKubernetes環境を提供します。
このチュートリアルはNGINXを利用してすべての要求をエコーバックするコンテナイメージを提供します。
Launch Terminal をクリックしてください
minikube startを実行してください。ブラウザーでKubernetesダッシュボードを開いてください:
minikube dashboard
Katacoda環境のみ：ターミナルペーン上部の+ボタンをクリックしてから Select port to view on Host 1 をクリックしてください。
Katacoda環境のみ：30000を入力し、Display Portをクリックしてください。
KubernetesのPod は、コンテナの管理やネットワーキングの目的でまとめられた、1つ以上のコンテナのグループです。このチュートリアルのPodがもつコンテナは1つのみです。Kubernetesの Deployment はPodの状態を確認し、Podのコンテナが停止した場合には再起動します。DeploymentはPodの作成やスケールを管理するために推奨される方法(手段)です。
kubectl create コマンドを使用してPodを管理するDeploymentを作成してください。Podは提供されたDockerイメージを元にコンテナを実行します。
kubectl create deployment hello-node --image=k8s.gcr.io/echoserver:1.4
Deploymentを確認します:
kubectl get deployments
出力は下記のようになります:
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE
hello-node 1/1 1 1 1m
Podを確認します:
kubectl get pods
出力は下記のようになります:
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
hello-node-5f76cf6ccf-br9b5 1/1 Running 0 1m
クラスターイベントを確認します:
kubectl get events
kubectl で設定を確認します:
kubectl config view
kubectlコマンドの詳細な情報はkubectl overviewを参照してください。通常、PodはKubernetesクラスター内部のIPアドレスからのみアクセスすることができます。hello-nodeコンテナをKubernetesの仮想ネットワークの外部からアクセスするためには、KubernetesのServiceとしてPodを公開する必要があります。
kubectl expose コマンドを使用してPodをインターネットに公開します:
kubectl expose deployment hello-node --type=LoadBalancer --port=8080
--type=LoadBalancerフラグはServiceをクラスター外部に公開したいことを示しています。
作成したServiceを確認します:
kubectl get services
出力は下記のようになります:
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
hello-node LoadBalancer 10.108.144.78 <pending> 8080:30369/TCP 21s
kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 23m
ロードバランサーをサポートするクラウドプロバイダーでは、Serviceにアクセスするための外部IPアドレスが提供されます。
Minikube では、LoadBalancerタイプはminikube serviceコマンドを使用した接続可能なServiceを作成します。
次のコマンドを実行します:
minikube service hello-node
Katacoda環境のみ：ターミナル画面上部の+ボタンをクリックして Select port to view on Host 1 をクリックしてください。
Katacoda環境のみ：8080の反対側のService出力に、5桁のポート番号が表示されます。このポート番号はランダムに生成されるため、ここで使用するポート番号と異なる場合があります。ポート番号テキストボックスに番号を入力し、ポートの表示をクリックしてください。前の例の場合は、30369と入力します。
アプリケーションとその応答が表示されるブラウザーウィンドウが開きます。
Minikubeはビルトインのアドオンがあり、有効化、無効化、あるいはローカルのKubernetes環境に公開することができます。
サポートされているアドオンをリストアップします:
minikube addons list
出力は下記のようになります:
addon-manager: enabled
dashboard: enabled
default-storageclass: enabled
efk: disabled
freshpod: disabled
gvisor: disabled
helm-tiller: disabled
ingress: disabled
ingress-dns: disabled
logviewer: disabled
metrics-server: disabled
nvidia-driver-installer: disabled
nvidia-gpu-device-plugin: disabled
registry: disabled
registry-creds: disabled
storage-provisioner: enabled
storage-provisioner-gluster: disabled
ここでは例としてmetrics-serverのアドオンを有効化します:
minikube addons enable metrics-server
出力は下記のようになります:
metrics-server was successfully enabled
作成されたPodとサービスを確認します:
kubectl get pod,svc -n kube-system
出力:
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod/coredns-5644d7b6d9-mh9ll 1/1 Running 0 34m
pod/coredns-5644d7b6d9-pqd2t 1/1 Running 0 34m
pod/metrics-server-67fb648c5 1/1 Running 0 26s
pod/etcd-minikube 1/1 Running 0 34m
pod/influxdb-grafana-b29w8 2/2 Running 0 26s
pod/kube-addon-manager-minikube 1/1 Running 0 34m
pod/kube-apiserver-minikube 1/1 Running 0 34m
pod/kube-controller-manager-minikube 1/1 Running 0 34m
pod/kube-proxy-rnlps 1/1 Running 0 34m
pod/kube-scheduler-minikube 1/1 Running 0 34m
pod/storage-provisioner 1/1 Running 0 34m
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
service/metrics-server ClusterIP 10.96.241.45 <none> 80/TCP 26s
service/kube-dns ClusterIP 10.96.0.10 <none> 53/UDP,53/TCP 34m
service/monitoring-grafana NodePort 10.99.24.54 <none> 80:30002/TCP 26s
service/monitoring-influxdb ClusterIP 10.111.169.94 <none> 8083/TCP,8086/TCP 26s
metrics-serverを無効化します:
minikube addons disable metrics-server
出力は下記のようになります:
metrics-server was successfully disabled
クラスターに作成したリソースをクリーンアップします:
kubectl delete service hello-node
kubectl delete deployment hello-node
(オプション)Minikubeの仮想マシン(VM)を停止します:
minikube stop
(オプション)MinikubeのVMを削除します:
minikube delete
このチュートリアルでは、Kubernetesクラスターオーケストレーションシステムの基本について学びます。各モジュールには、Kubernetesの主な機能と概念に関する背景情報と、インタラクティブなオンラインチュートリアルが含まれています。これらの対話型チュートリアルでは、簡単なクラスターとそのコンテナ化されたアプリケーションを自分で管理できます。
この対話型のチュートリアルでは、以下のことを学ぶことができます:
このチュートリアルでは、Katacodaを使用して、Webブラウザ上の仮想ターミナルでMinikubeを実行します。Minikubeは、どこでも実行できるKubernetesの小規模なローカル環境です。ソフトウェアをインストールしたり、何かを設定したりする必要はありません。各対話型チュートリアルは、Webブラウザ自体の上で直接実行されます
モダンなWebサービスでは、ユーザはアプリケーションが24時間365日利用可能であることを期待しており、開発者はそれらのアプリケーションの新しいバージョンを1日に数回デプロイすることを期待しています。コンテナ化は、パッケージソフトウェアがこれらの目標を達成するのを助け、アプリケーションをダウンタイムなしで簡単かつ迅速にリリース、アップデートできるようにします。Kubernetesを使用すると、コンテナ化されたアプリケーションをいつでもどこでも好きなときに実行できるようになり、それらが機能するために必要なリソースとツールを見つけやすくなります。Kubernetesは、コンテナオーケストレーションにおけるGoogleのこれまでの経験と、コミュニティから得られた最善のアイデアを組み合わせて設計された、プロダクションレディなオープンソースプラットフォームです。
Kubernetesは、単一のユニットとして機能するように接続された、可用性の高いコンピュータのクラスターをまとめあげます。Kubernetesの抽象化により、コンテナ化されたアプリケーションを個々のマシンに特に結び付けることなくクラスターにデプロイできます。この新しいデプロイモデルを利用するには、アプリケーションを個々のホストから切り離す方法でアプリケーションをパッケージ化(つまり、コンテナ化)する必要があります。コンテナ化されたアプリケーションは、アプリケーションがホストに深く統合されたパッケージとして特定のマシンに直接インストールされていた従来のデプロイモデルよりも柔軟で、より迅速に利用可能です。Kubernetesはより効率的な方法で、クラスター全体のアプリケーションコンテナの配布とスケジューリングを自動化します。Kubernetesはオープンソースのプラットフォームであり、プロダクションレディです。
Kubernetesクラスターは以下の2種類のリソースで構成されています:
Kubernetesは、コンピュータクラスター内およびコンピュータクラスター間でのアプリケーションコンテナの配置(スケジューリング)および実行を調整する、プロダクショングレードのオープンソースプラットフォームです。
マスターはクラスターの管理を担当します。マスターは、アプリケーションのスケジューリング、望ましい状態の維持、アプリケーションのスケーリング、新しい更新のロールアウトなど、クラスター内のすべての動作をまとめあげます。
ノードは、Kubernetesクラスターのワーカーマシンとして機能するVMまたは物理マシンです。各ノードにはKubeletがあり、これはノードを管理し、Kubernetesマスターと通信するためのエージェントです。ノードにはDockerやrktなどのコンテナ操作を処理するためのツールもあるはずです。プロダクションのトラフィックを処理するKubernetesクラスターには、最低3つのノードが必要です。
マスターは実行中のアプリケーションをホストするために使用されるノードとクラスターを管理します。
Kubernetesにアプリケーションをデプロイするときは、マスターにアプリケーションコンテナを起動するように指示します。マスターはコンテナがクラスターのノードで実行されるようにスケジュールします。ノードは、マスターが公開しているKubernetes APIを使用してマスターと通信します。エンドユーザーは、Kubernetes APIを直接使用して対話することもできます。
Kubernetesクラスターは、物理マシンまたは仮想マシンのどちらにも配置できます。Kubernetes開発を始めるためにMinikubeを使うことができます。Minikubeは、ローカルマシン上にVMを作成し、1つのノードのみを含む単純なクラスターをデプロイする軽量なKubernetes実装です。Minikubeは、Linux、macOS、およびWindowsシステムで利用可能です。Minikube CLIは、起動、停止、ステータス、削除など、クラスターを操作するための基本的なブートストラップ操作を提供します。ただし、このチュートリアルでは、Minikubeがプリインストールされた状態で提供されているオンラインのターミナルを使用します。
Kubernetesが何であるかがわかったので、オンラインチュートリアルに行き、最初のクラスターを動かしましょう！
実行中のKubernetesクラスターを入手すると、その上にコンテナ化アプリケーションをデプロイすることができます。そのためには、KubernetesのDeployment の設定を作成します。DeploymentはKubernetesにあなたのアプリケーションのインスタンスを作成し、更新する方法を指示します。Deploymentを作成すると、KubernetesマスターはDeployment内に含まれるアプリケーションインスタンスをクラスター内の個々のノードで実行するようにスケジュールします。
アプリケーションインスタンスが作成されると、Kubernetes Deploymentコントローラーは、それらのインスタンスを継続的に監視します。インスタンスをホストしているノードが停止、削除された場合、Deploymentコントローラーはそのインスタンスをクラスター内の別のノード上のインスタンスと置き換えます。これは、マシンの故障やメンテナンスに対処するためのセルフヒーリングの仕組みを提供しています。
オーケストレーションが入る前の世界では、インストールスクリプトを使用してアプリケーションを起動することはよくありましたが、マシン障害が発生した場合に復旧する事はできませんでした。アプリケーションのインスタンスを作成し、それらをノード間で実行し続けることで、Kubernetes Deploymentsはアプリケーションの管理に根本的に異なるアプローチを提供します。
Deploymentは、アプリケーションのインスタンスを作成および更新する責務があります。
Kubernetesのコマンドラインインターフェイスであるkubectlを使用して、Deploymentを作成、管理できます。kubectlはKubernetes APIを使用してクラスターと対話します。このモジュールでは、Kubernetesクラスターでアプリケーションを実行するDeploymentを作成するために必要な、最も一般的なkubectlコマンドについて学びます。
Deploymentを作成するときは、アプリケーションのコンテナイメージと実行するレプリカの数を指定する必要があります。Deploymentを更新することで、あとでその情報を変更できます。チュートリアルのモジュール5と6では、Deploymentをどのようにスケール、更新できるかについて説明します。
Kubernetesにデプロイするには、アプリケーションをサポートされているコンテナ形式のいずれかにパッケージ化する必要があります。
最初のDeploymentには、DockerコンテナにパッケージされたNode.jsアプリケーションを使用します。(まだNode.jsアプリケーションを作成してデプロイしていない場合、Hello Minikubeチュートリアルの通りにやってみましょう。)
Deploymentが何であるかがわかったので、オンラインチュートリアルに行き、最初のアプリケーションをデプロイしましょう！
Podは、Kubernetesアプリケーションの基本的な実行単位です。各Podは、クラスターで実行されているワークロードの一部を表します。Podの詳細はこちらです。
モジュール2でDeploymentを作成したときに、KubernetesはアプリケーションインスタンスをホストするためのPodを作成しました。Podは、1つ以上のアプリケーションコンテナ(Dockerなど)のグループとそれらのコンテナの共有リソースを表すKubernetesの抽象概念です。 Podには以下のものが含まれます:
Podは、アプリケーション固有の「論理ホスト」をモデル化し、比較的密接に結合されたさまざまなアプリケーションコンテナを含むことができます。 たとえば、Podには、Node.jsアプリケーションを含むコンテナと、Node.js Webサーバによって公開されるデータを供給する別のコンテナの両方を含めることができます。Pod内のコンテナはIPアドレスとポートスペースを共有し、常に同じ場所に配置され、同じスケジュールに入れられ、同じノード上の共有コンテキストで実行されます。
Podは、Kubernetesプラットフォームの原子単位です。 Kubernetes上にDeploymentを作成すると、そのDeploymentはその中にコンテナを持つPodを作成します(コンテナを直接作成するのではなく)。 各Podは、スケジュールされているノードに関連付けられており、終了(再起動ポリシーに従って)または削除されるまでそこに残ります。 ノードに障害が発生した場合、同じPodがクラスター内の他の使用可能なノードにスケジュールされます。
Podは1つ以上のアプリケーションコンテナ(Dockerなど)のグループであり、共有ストレージ(ボリューム)、IPアドレス、それらの実行方法に関する情報が含まれています。
Podは常にノード上で動作します。ノードはKubernetesではワーカーマシンであり、クラスターによって仮想、物理マシンのどちらであってもかまいません。各ノードはマスターによって管理されます。ノードは複数のPodを持つことができ、Kubernetesマスターはクラスター内のノード間でPodのスケジュールを自動的に処理します。マスターの自動スケジューリングは各ノードで利用可能なリソースを考慮に入れます。
すべてのKubernetesノードでは少なくとも以下のものが動作します。
コンテナ同士が密接に結合され、ディスクなどのリソースを共有する必要がある場合は、コンテナを1つのPodにまとめてスケジュールする必要があります。
モジュール2では、kubectlのコマンドラインインターフェースを使用しました。モジュール3でもこれを使用して、デプロイされたアプリケーションとその環境に関する情報を入手します。最も一般的な操作は、次のkubectlコマンドで実行できます。
これらのコマンドを使用して、アプリケーションがいつデプロイされたか、それらの現在の状況、実行中の場所、および構成を確認することができます。
クラスターのコンポーネントとコマンドラインの詳細についてわかったので、次にデプロイしたアプリケーションを探索してみましょう。
ノードはKubernetesではワーカーマシンであり、クラスターに応じてVMまたは物理マシンになります。 複数のPodを1つのノードで実行できます。
Kubernetes Podの寿命は永続的ではありません。実際、Podにはライフサイクルがあります。ワーカーのノードが停止すると、そのノードで実行されているPodも失われます。そうなると、ReplicaSetは、新しいPodを作成してアプリケーションを実行し続けるために、クラスターを動的に目的の状態に戻すことができます。別の例として、3つのレプリカを持つ画像処理バックエンドを考えます。それらのレプリカは交換可能です。フロントエンドシステムはバックエンドのレプリカを気にしたり、Podが失われて再作成されたとしても配慮すべきではありません。ただし、Kubernetesクラスター内の各Podは、同じノード上のPodであっても一意のIPアドレスを持っているため、アプリケーションが機能し続けるように、Pod間の変更を自動的に調整する方法が必要です。
KubernetesのServiceは、Podの論理セットと、それらにアクセスするためのポリシーを定義する抽象概念です。Serviceによって、依存Pod間の疎結合が可能になります。Serviceは、すべてのKubernetesオブジェクトのように、YAML(推奨)またはJSONを使って定義されます。Serviceが対象とするPodのセットは通常、LabelSelectorによって決定されます(なぜ仕様にセレクタを含めずにServiceが必要になるのかについては下記を参照してください)。
各Podには固有のIPアドレスがありますが、それらのIPは、Serviceなしではクラスターの外部に公開されません。Serviceによって、アプリケーションはトラフィックを受信できるようになります。ServiceSpecでtypeを指定することで、Serviceをさまざまな方法で公開することができます。
<NodeIP>:<NodePort>を使用してクラスターの外部からServiceにアクセスできるようにします。これはClusterIPのスーパーセットです。externalNameで指定した名前のCNAMEレコードを返すことによって、任意の名前を使ってServiceを公開します。プロキシは使用されません。このタイプはv1.7以上のkube-dnsを必要とします。さまざまな種類のServiceに関する詳細情報はUsing Source IP tutorialにあります。アプリケーションとServiceの接続も参照してください。
加えて、Serviceには、仕様にselectorを定義しないというユースケースがいくつかあります。selectorを指定せずに作成したServiceについて、対応するEndpointsオブジェクトは作成されません。これによって、ユーザーは手動でServiceを特定のエンドポイントにマッピングできます。セレクタがない可能性があるもう1つの可能性は、type：ExternalNameを厳密に使用していることです。
Kubernetes Serviceは、Podの論理セットを定義し、それらのPodに対する外部トラフィックの公開、負荷分散、およびサービス検出を可能にする抽象化層です。
Serviceは、一連のPodにトラフィックをルーティングします。Serviceは、アプリケーションに影響を与えることなく、KubernetesでPodが死んだり複製したりすることを可能にする抽象概念です。(アプリケーションのフロントエンドおよびバックエンドコンポーネントなどの)依存Pod間の検出とルーティングは、Kubernetes Serviceによって処理されます。
Serviceは、ラベルとセレクタを使用して一連のPodを照合します。これは、Kubernetes内のオブジェクトに対する論理操作を可能にするグループ化のプリミティブです。ラベルはオブジェクトに付けられたkey/valueのペアであり、さまざまな方法で使用できます。
ラベルは、作成時またはそれ以降にオブジェクトにアタッチでき、いつでも変更可能です。Serviceを使用してアプリケーションを公開し、いくつかのラベルを適用してみましょう。
前回のモジュールでは、Deploymentを作成し、それをService経由で公開しました。該当のDeploymentでは、アプリケーションを実行するためのPodを1つだけ作成しました。トラフィックが増加した場合、ユーザーの需要に対応するためにアプリケーションをスケールする必要があります。
スケーリングは、Deploymentのレプリカの数を変更することによって実現可能です。
kubectl create deploymentコマンドの--replicasパラメーターを使用することで、最初から複数のインスタンスを含むDeploymentを作成できます。
Deploymentをスケールアウトすると、新しいPodが作成され、使用可能なリソースを持つノードにスケジュールされます。スケールすると、Podの数が増えて新たな望ましい状態になります。KubernetesはPodのオートスケーリングもサポートしていますが、このチュートリアルでは範囲外です。スケーリングを0に設定することも可能で、指定された配置のすべてのPodを終了させます。
アプリケーションの複数インスタンスを実行するには、それらすべてにトラフィックを分散する方法が必要になります。Serviceには、公開されたDeploymentのすべてのPodにネットワークトラフィックを分散する統合ロードバランサがあります。Serviceは、エンドポイントを使用して実行中のPodを継続的に監視し、トラフィックが使用可能なPodにのみ送信されるようにします。
スケーリングは、Deploymentのレプリカの数を変更することによって実現可能です。
アプリケーションの複数のインスタンスを実行すると、ダウンタイムなしでローリングアップデートを実行できます。それについては、次のモジュールで学習します。それでは、オンラインのターミナルを使って、アプリケーションをデプロイしてみましょう。
ユーザーはアプリケーションが常に利用可能であることを期待し、開発者はそれらの新しいバージョンを1日に数回デプロイすることが期待されます。Kubernetesでは、アプリケーションのアップデートをローリングアップデートで行います。ローリングアップデートでは、Podインスタンスを新しいインスタンスで段階的にアップデートすることで、ダウンタイムなしでDeploymentをアップデートできます。新しいPodは、利用可能なリソースを持つノードにスケジュールされます。
前回のモジュールでは、複数のインスタンスを実行するようにアプリケーションをデプロイしました。これは、アプリケーションの可用性に影響を与えずにアップデートを行うための要件です。デフォルトでは、アップデート中に使用できなくなる可能性があるPodの最大数と作成できる新しいPodの最大数は1です。どちらのオプションも、Podの数または全体数に対する割合(%)のいずれかに設定できます。Kubernetesでは、アップデートはバージョン管理されており、Deploymentにおけるアップデートは以前の(stable)バージョンに戻すことができます。
ローリングアップデートでは、Podを新しいインスタンスで段階的にアップデートすることで、ダウンタイムなしDeploymentをアップデートできます。
アプリケーションのスケーリングと同様に、Deploymentがパブリックに公開されている場合、Serviceはアップデート中に利用可能なPodのみにトラフィックを負荷分散します。 利用可能なPodは、アプリケーションのユーザーが利用できるインスタンスです。
ローリングアップデートでは、次の操作が可能です。
Deploymentがパブリックに公開されている場合、Serviceはアップデート中に利用可能なPodにのみトラフィックを負荷分散します。
次の対話型チュートリアルでは、アプリケーションを新しいバージョンにアップデートし、ロールバックも実行します。
本ページでは、ConfigMapを使ったコンテナの設定に基づき、ConfigMapを使ってRedisの設定を行う実践的な例を提供します。
kustomization.yamlファイルを作成する:kubectl apply -k ./コマンドにてディレクトリ全体を適用するKubernetesクラスターが必要、かつそのクラスターと通信するためにkubectlコマンドラインツールが設定されている必要があります。 このチュートリアルは、コントロールプレーンのホストとして動作していない少なくとも2つのノードを持つクラスターで実行することをおすすめします。 まだクラスターがない場合、minikubeを使って作成するか、 以下のいずれかのKubernetesプレイグラウンドも使用できます:
バージョンを確認するには次のコマンドを実行してください:kubectl version.以下の手順に従って、ConfigMapに保存されているデータを使用してRedisキャッシュを設定できます。
最初に、redis-configファイルからConfigMapを含むkustomization.yamlを作成します:
maxmemory 2mb
maxmemory-policy allkeys-lru
curl -OL https://k8s.io/examples/pods/config/redis-config
cat <<EOF >./kustomization.yaml
configMapGenerator:
- name: example-redis-config
files:
- redis-config
EOF
Podリソースの設定をkustomization.yamlに入れます:
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: redis
spec:
containers:
- name: redis
image: kubernetes/redis:v1
env:
- name: MASTER
value: "true"
ports:
- containerPort: 6379
resources:
limits:
cpu: "0.1"
volumeMounts:
- mountPath: /redis-master-data
name: data
- mountPath: /redis-master
name: config
volumes:
- name: data
emptyDir: {}
- name: config
configMap:
name: example-redis-config
items:
- key: redis-config
path: redis.conf
curl -OL https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/website/master/content/en/examples/pods/config/redis-pod.yaml
cat <<EOF >>./kustomization.yaml
resources:
- redis-pod.yaml
EOF
kustomizationディレクトリを反映して、ConfigMapオブジェクトとPodオブジェクトの両方を作成します:
kubectl apply -k .
作成されたオブジェクトを確認します
> kubectl get -k .
NAME DATA AGE
configmap/example-redis-config-dgh9dg555m 1 52s
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod/redis 1/1 Running 0 52s
この例では、設定ファイルのボリュームは/redis-masterにマウントされています。
pathを使ってredis-configキーをredis.confという名前のファイルに追加します。
したがって、redisコンフィグのファイルパスは/redis-master/redis.confです。
ここが、コンテナイメージがredisマスターの設定ファイルを探す場所です。
kubectl execを使ってPodに入り、redis-cliツールを実行して設定が正しく適用されたことを確認してください:
kubectl exec -it redis -- redis-cli
127.0.0.1:6379> CONFIG GET maxmemory
1) "maxmemory"
2) "2097152"
127.0.0.1:6379> CONFIG GET maxmemory-policy
1) "maxmemory-policy"
2) "allkeys-lru"
作成したPodを削除します:
kubectl delete pod redis
このページでは、外部IPアドレスを公開するKubernetesのServiceオブジェクトを作成する方法を示します。
kubectlをインストールしてください。
Kubernetesクラスターを作成する際に、Google Kubernetes EngineやAmazon Web Servicesのようなクラウドプロバイダーを使用します。このチュートリアルでは、クラウドプロバイダーを必要とする外部ロードバランサーを作成します。
Kubernetes APIサーバーと通信するために、kubectlを設定してください。手順については、各クラウドプロバイダーのドキュメントを参照してください。
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
labels:
app.kubernetes.io/name: load-balancer-example
name: hello-world
spec:
replicas: 5
selector:
matchLabels:
app.kubernetes.io/name: load-balancer-example
template:
metadata:
labels:
app.kubernetes.io/name: load-balancer-example
spec:
containers:
- image: gcr.io/google-samples/node-hello:1.0
name: hello-world
ports:
- containerPort: 8080
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/service/load-balancer-example.yaml
上記のコマンドにより、 Deploymentを作成し、ReplicaSetを関連づけます。ReplicaSetには5つのPodがあり、それぞれHello Worldアプリケーションが起動しています。
Deploymentに関する情報を表示します:
kubectl get deployments hello-world
kubectl describe deployments hello-world
ReplicaSetオブジェクトに関する情報を表示します:
kubectl get replicasets
kubectl describe replicasets
Deploymentを公開するServiceオブジェクトを作成します。
kubectl expose deployment hello-world --type=LoadBalancer --name=my-service
Serviceに関する情報を表示します:
kubectl get services my-service
出力は次のようになります:
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
my-service LoadBalancer 10.3.245.137 104.198.205.71 8080/TCP 54s
type=LoadBalancerのServiceは外部のクラウドプロバイダーによってサポートされており、ここでは扱いません。詳細はこちらのページを参照してください。Serviceに関する詳細な情報を表示します:
kubectl describe services my-service
出力は次のようになります:
Name: my-service
Namespace: default
Labels: app.kubernetes.io/name=load-balancer-example
Annotations: <none>
Selector: app.kubernetes.io/name=load-balancer-example
Type: LoadBalancer
IP: 10.3.245.137
LoadBalancer Ingress: 104.198.205.71
Port: <unset> 8080/TCP
NodePort: <unset> 32377/TCP
Endpoints: 10.0.0.6:8080,10.0.1.6:8080,10.0.1.7:8080 + 2 more...
Session Affinity: None
Events: <none>
Serviceによって公開された外部IPアドレス(LoadBalancer Ingress)を記録しておいてください。
この例では、外部IPアドレスは104.198.205.71です。
また、PortおよびNodePortの値も控えてください。
この例では、Portは8080、NodePortは32377です。
先ほどの出力にて、Serviceにはいくつかのエンドポイントがあることを確認できます: 10.0.0.6:8080、 10.0.1.6:8080、10.0.1.7:8080、その他2つです。 これらはHello Worldアプリケーションが動作しているPodの内部IPアドレスです。 これらのPodのアドレスを確認するには、次のコマンドを実行します:
kubectl get pods --output=wide
出力は次のようになります:
NAME ... IP NODE
hello-world-2895499144-1jaz9 ... 10.0.1.6 gke-cluster-1-default-pool-e0b8d269-1afc
hello-world-2895499144-2e5uh ... 10.0.1.8 gke-cluster-1-default-pool-e0b8d269-1afc
hello-world-2895499144-9m4h1 ... 10.0.0.6 gke-cluster-1-default-pool-e0b8d269-5v7a
hello-world-2895499144-o4z13 ... 10.0.1.7 gke-cluster-1-default-pool-e0b8d269-1afc
hello-world-2895499144-segjf ... 10.0.2.5 gke-cluster-1-default-pool-e0b8d269-cpuc
Hello Worldアプリケーションにアクセスするために、外部IPアドレス(LoadBalancer Ingress)を使用します:
curl http://<external-ip>:<port>
ここで、<external-ip>はServiceの外部IPアドレス(LoadBalancer Ingress)で、
<port>はServiceの詳細出力におけるPortです。minikubeを使用している場合、minikube service my-serviceを実行することでHello Worldアプリケーションをブラウザで自動的に
開かれます。
正常なリクエストに対するレスポンスは、helloメッセージです:
Hello Kubernetes!
Serviceを削除する場合、次のコマンドを実行します:
kubectl delete services my-service
Deployment、ReplicaSet、およびHello Worldアプリケーションが動作しているPodを削除する場合、次のコマンドを実行します:
kubectl delete deployment hello-world
connecting applications with servicesにて詳細を学ぶことができます。
このチュートリアルでは、KubernetesとDockerを使用した、シンプルなマルチティアのウェブアプリケーションのビルドとデプロイの方法を紹介します。この例は、以下のコンポーネントから構成されています。
Kubernetesクラスターが必要、かつそのクラスターと通信するためにkubectlコマンドラインツールが設定されている必要があります。 このチュートリアルは、コントロールプレーンのホストとして動作していない少なくとも2つのノードを持つクラスターで実行することをおすすめします。 まだクラスターがない場合、minikubeを使って作成するか、 以下のいずれかのKubernetesプレイグラウンドも使用できます:
バージョンを確認するには次のコマンドを実行してください:kubectl version.ゲストブックアプリケーションでは、データを保存するためにRedisを使用します。ゲストブックはRedisのマスターインスタンスにデータを書き込み、複数のRedisのスレーブインスタンスからデータを読み込みます。
以下のマニフェストファイルは、シングルレプリカのRedisのマスターPodを実行するDeploymentコントローラーを指定しています。
apiVersion: apps/v1 # for versions before 1.9.0 use apps/v1beta2
kind: Deployment
metadata:
name: redis-master
labels:
app: redis
spec:
selector:
matchLabels:
app: redis
role: master
tier: backend
replicas: 1
template:
metadata:
labels:
app: redis
role: master
tier: backend
spec:
containers:
- name: master
image: k8s.gcr.io/redis:e2e # or just image: redis
resources:
requests:
cpu: 100m
memory: 100Mi
ports:
- containerPort: 6379
マニフェストファイルをダウンロードしたディレクトリ内で、ターミナルウィンドウを起動します。
redis-master-deployment.yamlファイルから、RedisのマスターのDeploymentを適用します。
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/guestbook/redis-master-deployment.yaml
Podのリストを問い合わせて、RedisのマスターのPodが実行中になっていることを確認します。
kubectl get pods
結果は次のようになるはずです。
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
redis-master-1068406935-3lswp 1/1 Running 0 28s
次のコマンドを実行して、RedisのマスターのPodからログを表示します。
kubectl logs -f POD-NAME
ゲストブックアプリケーションは、データを書き込むためにRedisのマスターと通信する必要があります。そのためには、Serviceを適用して、トラフィックをRedisのマスターのPodへプロキシーしなければなりません。Serviceは、Podにアクセスするためのポリシーを指定します。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: redis-master
labels:
app: redis
role: master
tier: backend
spec:
ports:
- port: 6379
targetPort: 6379
selector:
app: redis
role: master
tier: backend
次のredis-master-service.yamlから、RedisのマスターのServiceを適用します。
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/guestbook/redis-master-service.yaml
Serviceのリストを問い合わせて、RedisのマスターのServiceが実行中になっていることを確認します。
kubectl get service
The response should be similar to this:
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kubernetes ClusterIP 10.0.0.1 <none> 443/TCP 1m
redis-master ClusterIP 10.0.0.151 <none> 6379/TCP 8s
redis-masterという名前のServiceを、前に定義したラベルにマッチする一連のラベル付きで作成します。これにより、ServiceはネットワークトラフィックをRedisのマスターのPodへとルーティングできるようになります。Redisのマスターは1つのPodですが、レプリカのRedisのスレーブを追加することで、トラフィックの需要を満たすための高い可用性を持たせることができます。
Deploymentはマニフェストファイル内に書かれた設定に基づいてスケールします。ここでは、Deploymentオブジェクトは2つのレプリカを指定しています。
もし1つもレプリカが実行されていなければ、このDeploymentは2つのレプリカをコンテナクラスター上で起動します。逆に、もしすでに2つ以上のレプリカが実行されていれば、実行中のレプリカが2つになるようにスケールダウンします。
apiVersion: apps/v1 # for versions before 1.9.0 use apps/v1beta2
kind: Deployment
metadata:
name: redis-slave
labels:
app: redis
spec:
selector:
matchLabels:
app: redis
role: slave
tier: backend
replicas: 2
template:
metadata:
labels:
app: redis
role: slave
tier: backend
spec:
containers:
- name: slave
image: gcr.io/google_samples/gb-redisslave:v3
resources:
requests:
cpu: 100m
memory: 100Mi
env:
- name: GET_HOSTS_FROM
value: dns
# Using `GET_HOSTS_FROM=dns` requires your cluster to
# provide a dns service. As of Kubernetes 1.3, DNS is a built-in
# service launched automatically. However, if the cluster you are using
# does not have a built-in DNS service, you can instead
# access an environment variable to find the master
# service's host. To do so, comment out the 'value: dns' line above, and
# uncomment the line below:
# value: env
ports:
- containerPort: 6379
redis-slave-deployment.yamlファイルから、RedisのスレーブのDeploymentを適用します。
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/guestbook/redis-slave-deployment.yaml
Podのリストを問い合わせて、RedisのスレーブのPodが実行中になっていることを確認します。
kubectl get pods
結果は次のようになるはずです。
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
redis-master-1068406935-3lswp 1/1 Running 0 1m
redis-slave-2005841000-fpvqc 0/1 ContainerCreating 0 6s
redis-slave-2005841000-phfv9 0/1 ContainerCreating 0 6s
ゲストブックアプリケーションは、データを読み込むためにRedisのスレーブと通信する必要があります。Redisのスレーブが発見できるようにするためには、Serviceをセットアップする必要があります。Serviceは一連のPodに対する透過的なロードバランシングを提供します。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: redis-slave
labels:
app: redis
role: slave
tier: backend
spec:
ports:
- port: 6379
selector:
app: redis
role: slave
tier: backend
次のredis-slave-service.yamlファイルから、RedisのスレーブのServiceを適用します。
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/guestbook/redis-slave-service.yaml
Serviceのリストを問い合わせて、RedisのスレーブのServiceが実行中になっていることを確認します。
kubectl get services
結果は次のようになるはずです。
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kubernetes ClusterIP 10.0.0.1 <none> 443/TCP 2m
redis-master ClusterIP 10.0.0.151 <none> 6379/TCP 1m
redis-slave ClusterIP 10.0.0.223 <none> 6379/TCP 6s
ゲストブックアプリケーションには、HTTPリクエストをサーブするPHPで書かれたウェブフロントエンドがあります。このアプリケーションは、書き込みリクエストに対してはredis-master Serviceに、読み込みリクエストに対してはredis-slave Serviceに接続するように設定されています。
apiVersion: apps/v1 # for versions before 1.9.0 use apps/v1beta2
kind: Deployment
metadata:
name: frontend
labels:
app: guestbook
spec:
selector:
matchLabels:
app: guestbook
tier: frontend
replicas: 3
template:
metadata:
labels:
app: guestbook
tier: frontend
spec:
containers:
- name: php-redis
image: gcr.io/google-samples/gb-frontend:v4
resources:
requests:
cpu: 100m
memory: 100Mi
env:
- name: GET_HOSTS_FROM
value: dns
# Using `GET_HOSTS_FROM=dns` requires your cluster to
# provide a dns service. As of Kubernetes 1.3, DNS is a built-in
# service launched automatically. However, if the cluster you are using
# does not have a built-in DNS service, you can instead
# access an environment variable to find the master
# service's host. To do so, comment out the 'value: dns' line above, and
# uncomment the line below:
# value: env
ports:
- containerPort: 80
frontend-deployment.yamlファイルから、フロントエンドのDeploymentを適用します。
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/guestbook/frontend-deployment.yaml
Podのリストを問い合わせて、3つのフロントエンドのレプリカが実行中になっていることを確認します。
kubectl get pods -l app.kubernetes.io/name=guestbook -l app.kubernetes.io/component=frontend
結果は次のようになるはずです。
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
frontend-3823415956-dsvc5 1/1 Running 0 54s
frontend-3823415956-k22zn 1/1 Running 0 54s
frontend-3823415956-w9gbt 1/1 Running 0 54s
適用したredis-slaveおよびredis-master Serviceは、コンテナクラスター内部からのみアクセス可能です。これは、デフォルトのServiceのtypeがClusterIPであるためです。ClusterIPは、Serviceが指している一連のPodに対して1つのIPアドレスを提供します。このIPアドレスはクラスター内部からのみアクセスできます。
もしゲストの人にゲストブックにアクセスしてほしいのなら、フロントエンドServiceを外部から見えるように設定しなければなりません。そうすれば、クライアントはコンテナクラスターの外部からServiceにリクエストを送れるようになります。Minikubeでは、ServiceをNodePortでのみ公開できます。
type: NodePortという行を単に削除またはコメントアウトして、type: LoadBalancerのコメントアウトを外せば使用できます。apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: frontend
labels:
app: guestbook
tier: frontend
spec:
# comment or delete the following line if you want to use a LoadBalancer
type: NodePort
# if your cluster supports it, uncomment the following to automatically create
# an external load-balanced IP for the frontend service.
# type: LoadBalancer
ports:
- port: 80
selector:
app: guestbook
tier: frontend
frontend-service.yamlファイルから、フロントエンドのServiceを提供します。
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/guestbook/frontend-service.yaml
Serviceのリストを問い合わせて、フロントエンドのServiceが実行中であることを確認します。
kubectl get services
結果は次のようになるはずです。
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
frontend NodePort 10.0.0.112 <none> 80:31323/TCP 6s
kubernetes ClusterIP 10.0.0.1 <none> 443/TCP 4m
redis-master ClusterIP 10.0.0.151 <none> 6379/TCP 2m
redis-slave ClusterIP 10.0.0.223 <none> 6379/TCP 1m
NodePort経由で表示するこのアプリケーションをMinikubeやローカルのクラスターにデプロイした場合、ゲストブックを表示するためのIPアドレスを見つける必要があります。
次のコマンドを実行すると、フロントエンドServiceに対するIPアドレスを取得できます。
minikube service frontend --url
結果は次のようになるはずです。
http://192.168.99.100:31323
IPアドレスをコピーして、ブラウザー上でページを読み込み、ゲストブックを表示しましょう。
LoadBalancer経由で表示するもしfrontend-service.yamlマニフェストをtype: LoadBalancerでデプロイした場合、ゲストブックを表示するためのIPアドレスを見つける必要があります。
次のコマンドを実行すると、フロントエンドServiceに対するIPアドレスを取得できます。
kubectl get service frontend
結果は次のようになるはずです。
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
frontend ClusterIP 10.51.242.136 109.197.92.229 80:32372/TCP 1m
外部IPアドレス(EXTERNAL-IP)をコピーして、ブラウザー上でページを読み込み、ゲストブックを表示しましょう。
サーバーがDeploymentコントローラーを使用するServiceとして定義されているため、スケールアップやスケールダウンは簡単です。
次のコマンドを実行すると、フロントエンドのPodの数をスケールアップできます。
kubectl scale deployment frontend --replicas=5
Podのリストを問い合わせて、実行中のフロントエンドのPodの数を確認します。
kubectl get pods
結果は次のようになるはずです。
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
frontend-3823415956-70qj5 1/1 Running 0 5s
frontend-3823415956-dsvc5 1/1 Running 0 54m
frontend-3823415956-k22zn 1/1 Running 0 54m
frontend-3823415956-w9gbt 1/1 Running 0 54m
frontend-3823415956-x2pld 1/1 Running 0 5s
redis-master-1068406935-3lswp 1/1 Running 0 56m
redis-slave-2005841000-fpvqc 1/1 Running 0 55m
redis-slave-2005841000-phfv9 1/1 Running 0 55m
次のコマンドを実行すると、フロントエンドのPodの数をスケールダウンできます。
kubectl scale deployment frontend --replicas=2
Podのリストを問い合わせて、実行中のフロントエンドのPodの数を確認します。
kubectl get pods
結果は次のようになるはずです。
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
frontend-3823415956-k22zn 1/1 Running 0 1h
frontend-3823415956-w9gbt 1/1 Running 0 1h
redis-master-1068406935-3lswp 1/1 Running 0 1h
redis-slave-2005841000-fpvqc 1/1 Running 0 1h
redis-slave-2005841000-phfv9 1/1 Running 0 1h
DeploymentとServiceを削除すると、実行中のPodも削除されます。ラベルを使用すると、複数のリソースを1つのコマンドで削除できます。
次のコマンドを実行すると、すべてのPod、Deployment、Serviceが削除されます。
kubectl delete deployment -l app=redis
kubectl delete service -l app=redis
kubectl delete deployment -l app=guestbook
kubectl delete service -l app=guestbook
結果は次のようになるはずです。
deployment.apps "redis-master" deleted
deployment.apps "redis-slave" deleted
service "redis-master" deleted
service "redis-slave" deleted
deployment.apps "frontend" deleted
service "frontend" deleted
Podのリストを問い合わせて、実行中のPodが存在しないことを確認します。
kubectl get pods
結果は次のようになるはずです。
No resources found.
このチュートリアルは、Redisを使用したPHPのゲストブックのチュートリアルを前提に作られています。Elasticが開発したログ、メトリクス、ネットワークデータを転送するオープンソースの軽量データシッパーであるBeatsを、ゲストブックと同じKubernetesクラスターにデプロイします。BeatsはElasticsearchに対してデータの収集、分析、インデックス作成を行うため、結果の運用情報をKibana上で表示・分析できるようになります。この例は、以下のコンポーネントから構成されます。
Kubernetesクラスターが必要、かつそのクラスターと通信するためにkubectlコマンドラインツールが設定されている必要があります。 このチュートリアルは、コントロールプレーンのホストとして動作していない少なくとも2つのノードを持つクラスターで実行することをおすすめします。 まだクラスターがない場合、minikubeを使って作成するか、 以下のいずれかのKubernetesプレイグラウンドも使用できます:
バージョンを確認するには次のコマンドを実行してください:kubectl version.追加で以下の作業が必要です。
Redisを使用したPHPのゲストブックチュートリアルの実行。
ElasticsearchとKibanaのdeploymentの実行。Elastic Cloud上のElasticsearchサービスを使用するか、ファイルをダウンロードしてワークステーションやサーバー上で実行するか、またはElastic Helm Chartが使用できます。
このチュートリアルは、Redisを使用したPHPのゲストブックのチュートリアルを前提に作られています。もしゲストブックアプリケーションが実行中なら、そのアプリケーションを監視できます。もしまだ実行中のアプリケーションがなければ、ゲストブックのデプロイの手順を行い、クリーンアップのステップは実行しないでください。ゲストブックが起動したら、このページに戻ってきてください。
クラスターレベルのrole bindingを作成して、kube-state-metricsとBeatsをクラスターレベルで(kube-system内に)デプロイできるようにします。
kubectl create clusterrolebinding cluster-admin-binding \
--clusterrole=cluster-admin --user=<k8sのプロバイダーアカウントと紐付いたあなたのメールアドレス>
Kubernetesのkube-state-metricsは、Kubernetes APIサーバーをlistenして、オブジェクトの状態に関するメトリクスを生成する単純なサービスです。Metricbeatはこれらのメトリクスを報告します。kube-state-metricsをゲストブックが実行されているKubernetesクラスターに追加しましょう。
kubectl get pods --namespace=kube-system | grep kube-state
git clone https://github.com/kubernetes/kube-state-metrics.git kube-state-metrics
kubectl apply -f kube-state-metrics/examples/standard
kubectl get pods --namespace=kube-system | grep kube-state-metrics
kube-state-metricsがRunningかつreadyの状態になっていることを確認します。
kubectl get pods -n kube-system -l app.kubernetes.io/name=kube-state-metrics
結果は次のようになります。
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
kube-state-metrics-89d656bf8-vdthm 1/1 Running 0 21s
git clone https://github.com/elastic/examples.git
これ以降のコマンドはexamples/beats-k8s-send-anywhereディレクトリ内のファイルを参照するため、カレントディレクトリを変更します。
cd examples/beats-k8s-send-anywhere
KubernetesのSecretとは、パスワード、トークン、または鍵などの小さなサイズの機密データを含んだオブジェクトのことです。このような機密情報はPodのspecやイメージの中に置くことも不可能ではありませんが、Secretオブジェクトの中に置くことで、情報の使用方法を適切に制御したり、誤って公開してしまうリスクを減らすことができます。
Elastic Cloud上のElasticsearch Serviceに接続する場合は、マネージドサービスタブに切り替えてください。
セルフマネージドのElasticsearchとKibanaへ接続する場合、KubernetesのSecretを作成するために編集するべきファイルは4つあります(セルフマネージドとは、事実上Elastic Cloud以外で実行されているElasticsearch Serviceを指します)。ファイルは次の4つです。
これらのファイルにElasticsearchクラスターとKibanaホストの情報を設定してください。ここでは例をいくつか示します(こちらの設定も参照してください)。
ELASTICSEARCH_HOSTSElastic Elasticsearch Helm Chartで作成したnodeGroupの場合。
["http://elasticsearch-master.default.svc.cluster.local:9200"]
Mac上で単一のElasticsearchノードが実行されており、BeatsがDocker for Macで実行中の場合。
["http://host.docker.internal:9200"]
2ノードのElasticsearchがVM上または物理ハードウェア上で実行中の場合。
["http://host1.example.com:9200", "http://host2.example.com:9200"]
ELASTICSEARCH_HOSTSを編集します。
vi ELASTICSEARCH_HOSTS
ELASTICSEARCH_PASSWORDパスワードだけを書きます。空白、クォート、<>などの文字は書かないでください。
<yoursecretpassword>
ELASTICSEARCH_PASSWORDを編集します。
vi ELASTICSEARCH_PASSWORD
ELASTICSEARCH_USERNAMEユーザー名だけを書きます。空白、クォート、<>などの文字は書かないでください。
<Elasticsearchに追加するユーザー名>
ELASTICSEARCH_USERNAMEを編集します。
vi ELASTICSEARCH_USERNAME
KIBANA_HOSTElastic Kibana Helm Chartで作成したKibanaインスタンスが実行中の場合。defaultというサブドメインは、default Namespaceを指します。もしHelm Chartを別のNamespaceにデプロイした場合、サブドメインは異なります。
"kibana-kibana.default.svc.cluster.local:5601"
Mac上でKibanaインスタンスが実行中で、BeatsがDocker for Macで実行中の場合。
"host.docker.internal:5601"
2つのElasticsearchノードが、VMまたは物理ハードウェア上で実行中の場合。
"host1.example.com:5601"
KIBANA_HOSTを編集します。
vi KIBANA_HOST
次のコマンドを実行すると、KubernetesのシステムレベルのNamespace(kube-system)に、たった今編集したファイルを元にSecretが作成されます。
kubectl create secret generic dynamic-logging \
--from-file=./ELASTICSEARCH_HOSTS \
--from-file=./ELASTICSEARCH_PASSWORD \
--from-file=./ELASTICSEARCH_USERNAME \
--from-file=./KIBANA_HOST \
--namespace=kube-system
このタブは、Elastic Cloud上のElasticsearch Serviceの場合のみ必要です。もしセルフマネージドのElasticsearchとKibanaのDeployment向けにSecretをすでに作成した場合、Beatsをデプロイするに進んでください。
Elastic Cloud上のマネージドElasticsearch Serviceに接続する場合、KubernetesのSecretを作成するために編集する必要があるのは、次の2つのファイルです。
Deploymentを作成するときに、Elasticsearch Serviceのコンソールから提供された情報を設定してください。以下に例を示します。
devk8s:ABC123def456ghi789jkl123mno456pqr789stu123vwx456yza789bcd012efg345hijj678klm901nop345zEwOTJjMTc5YWQ0YzQ5OThlN2U5MjAwYTg4NTIzZQ==
ユーザー名、コロン(:)、パスワードだけを書きます。空白やクォートは書かないでください。
elastic:VFxJJf9Tjwer90wnfTghsn8w
vi ELASTIC_CLOUD_ID
vi ELASTIC_CLOUD_AUTH
次のコマンドを実行すると、KubernetesのシステムレベルのNamespace(kube-system)に、たった今編集したファイルを元にSecretが作成されます。
kubectl create secret generic dynamic-logging \
--from-file=./ELASTIC_CLOUD_ID \
--from-file=./ELASTIC_CLOUD_AUTH \
--namespace=kube-system
マニフェストファイルはBeatごとに提供されます。これらのマニフェストファイルは、上で作成したSecretを使用して、BeatsをElasticsearchおよびKibanaサーバーに接続するように設定します。
Filebeatは、Kubernetesのノードと、ノード上で実行している各Pod内のコンテナから、ログを収集します。FilebeatはDaemonSetとしてデプロイされます。FilebeatはKubernetesクラスター上で実行されているアプリケーションを自動検出することもできます。起動時にFilebeatは既存のコンテナをスキャンし、それらに対して適切な設定を立ち上げ、その後、新しいstart/stopイベントを監視します。
Filebeatが、ゲストブックアプリケーションでデプロイしたRedisコンテナからRedisのログを特定・解析できるように自動検出を設定する例を示します。この設定はfilebeat-kubernetes.yamlファイル内にあります。
- condition.contains:
kubernetes.labels.app: redis
config:
- module: redis
log:
input:
type: docker
containers.ids:
- ${data.kubernetes.container.id}
slowlog:
enabled: true
var.hosts: ["${data.host}:${data.port}"]
この設定により、Filebeatは、appラベルにredisという文字列が含まれるコンテナを検出したときにredis Filebeatモジュールを適用するようになります。redisモジュールには、input typeとしてdockerを使用することで(このRedisコンテナの標準出力のストリームと関連付けられた、Kubernetesノード上のファイルを読み取ることで)コンテナからlogストリームを収集する機能があります。さらに、このモジュールには、コンテナのメタデータとして提供された適切なPodのホストとポートと接続することにより、Redisのslowlogエントリーを収集する機能もあります。
kubectl create -f filebeat-kubernetes.yaml
kubectl get pods -n kube-system -l k8s-app=filebeat-dynamic
Metricbeatの自動検出はFilebeatと同じ方法で設定します。以下にMetricbeatにおけるRedisコンテナの自動検出の設定を示します。この設定はmetricbeat-kubernetes.yamlファイル内にあります。
- condition.equals:
kubernetes.labels.tier: backend
config:
- module: redis
metricsets: ["info", "keyspace"]
period: 10s
# Redis hosts
hosts: ["${data.host}:${data.port}"]
この設定により、Metricbeatは、tierラベルにbackendという文字列が含まれるコンテナを検出したときにredis Metricbeatモジュールを適用するようになります。redisモジュールには、コンテナのメタデータとして提供された適切なPodのホストとポートと接続することにより、コンテナからinfoおよびkeyspaceメトリクスを収集する機能があります。
kubectl create -f metricbeat-kubernetes.yaml
kubectl get pods -n kube-system -l k8s-app=metricbeat
Packetbeatの設定は、FilebeatやMetricbeatとは異なります。コンテナのラベルに対するパターンマッチを指定する代わりに、関連するプロトコルとポート番号に基づいた設定を書きます。以下に示すのは、ポート番号のサブセットです。
filebeat.yaml内の適切なtypeに追加し、PacketbeatのDaemonSetを削除・再作成してください。packetbeat.interfaces.device: any
packetbeat.protocols:
- type: dns
ports: [53]
include_authorities: true
include_additionals: true
- type: http
ports: [80, 8000, 8080, 9200]
- type: mysql
ports: [3306]
- type: redis
ports: [6379]
packetbeat.flows:
timeout: 30s
period: 10s
kubectl create -f packetbeat-kubernetes.yaml
kubectl get pods -n kube-system -l k8s-app=packetbeat-dynamic
ブラウザでKibanaを開き、Dashboardアプリケーションを開きます。検索バーでKubernetesと入力して、KubernetesのためのMetricbeatダッシュボードを開きます。このダッシュボードでは、NodeやDeploymentなどの状態のレポートが表示されます。
DashboardページでPacketbeatと検索し、Packetbeat overviewを表示します。
同様に、ApacheおよびRedisのためのDashboardを表示します。それぞれに対してログとメトリクスのDashboardが表示されます。Apache Metricbeat dashboardには何も表示されていないはずです。Apache Filebeat dashboardを表示して、ページの最下部までスクロールしてApacheのエラーログを確認します。ログを読むと、Apacheのメトリクスが表示されない理由が分かります。
Metricbeatを有効にしてApacheのメトリクスを取得するには、mod-status設定ファイルを含んだConfigMapを追加してゲストブックを再デプロイすることで、server-statusを有効にします。
存在するDeploymentを一覧します。
kubectl get deployments
出力は次のようになります。
NAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGE
frontend 3/3 3 3 3h27m
redis-master 1/1 1 1 3h27m
redis-slave 2/2 2 2 3h27m
frontendのPodを2つにスケールダウンします。
kubectl scale --replicas=2 deployment/frontend
出力は次のようになります。
deployment.extensions/frontend scaled
frontendのPodを再び3つにスケールアップします。
kubectl scale --replicas=3 deployment/frontend
スクリーンショットを確認し、指定されたフィルターを追加して、ビューにカラムを追加します。赤い枠の右下を見ると、ScalingReplicaSetというエントリーが確認できます。そこからリストを上に見てゆくと、イメージのpull、ボリュームのマウント、Podのスタートなどのイベントが確認できます。
DeploymentとServiceを削除すると、実行中のすべてのPodも削除されます。ラベルを使って複数のリソースを1つのコマンドで削除します。
次のコマンドを実行して、すべてのPod、Deployment、Serviceを削除します。
kubectl delete deployment -l app=redis
kubectl delete service -l app=redis
kubectl delete deployment -l app=guestbook
kubectl delete service -l app=guestbook
kubectl delete -f filebeat-kubernetes.yaml
kubectl delete -f metricbeat-kubernetes.yaml
kubectl delete -f packetbeat-kubernetes.yaml
kubectl delete secret dynamic-logging -n kube-system
Podの一覧を問い合わせて、実行中のPodがなくなったことを確認します。
kubectl get pods
結果は次のようになるはずです。
No resources found.
このチュートリアルでは、StatefulSetを使用したアプリケーションを管理するための基本を説明します。StatefulSetのPodを作成、削除、スケール、そして更新する方法について紹介します。
このチュートリアルを始める前に、以下のKubernetesの概念について理解しておく必要があります。
StatefulSetはステートフルアプリケーションや分散システムで使用するために存在します。しかし、Kubernetes上のステートフルアプリケーションや分散システムは、広範で複雑なトピックです。StatefulSetの基本的な機能を示すという目的のため、また、ステートフルアプリケーションを分散システムと混同しないようにするために、ここでは、Statefulsetを使用する単純なウェブアプリケーションのデプロイを行います。
このチュートリアルを終えると、以下のことが理解できるようになります。
はじめに、以下の例を使ってStatefulSetを作成しましょう。これは、コンセプトのStatefulSetのページで使ったものと同じような例です。nginxというheadless Serviceを作成し、webというStatefulSet内のPodのIPアドレスを公開します。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: nginx
labels:
app: nginx
spec:
ports:
- port: 80
name: web
clusterIP: None
selector:
app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: web
spec:
serviceName: "nginx"
replicas: 2
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8
ports:
- containerPort: 80
name: web
volumeMounts:
- name: www
mountPath: /usr/share/nginx/html
volumeClaimTemplates:
- metadata:
name: www
spec:
accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
resources:
requests:
storage: 1Gi
上の例をダウンロードして、web.yamlという名前で保存します。
ここでは、ターミナルウィンドウを2つ使う必要があります。1つ目のターミナルでは、kubectl getを使って、StatefulSetのPodの作成を監視します。
kubectl get pods -w -l app=nginx
2つ目のターミナルでは、kubectl applyを使って、web.yamlに定義されたheadless ServiceとStatefulSetを作成します。
kubectl apply -f web.yaml
service/nginx created
statefulset.apps/web created
上のコマンドを実行すると、2つのPodが作成され、それぞれのPodでNGINXウェブサーバーが実行されます。nginxServiceを取得してみましょう。
kubectl get service nginx
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
nginx ClusterIP None <none> 80/TCP 12s
そして、webStatefulSetを取得して、2つのリソースの作成が成功したことも確認します。
kubectl get statefulset web
NAME DESIRED CURRENT AGE
web 2 1 20s
n 個のレプリカを持つStatefulSetは、Podをデプロイするとき、1つずつ順番に作成し、 {0..n-1} という順序付けを行います。1つ目のターミナルでkubectl getコマンドの出力を確認しましょう。最終的に、以下の例のような出力が表示されるはずです。
kubectl get pods -w -l app=nginx
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 0/1 Pending 0 0s
web-0 0/1 Pending 0 0s
web-0 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-0 1/1 Running 0 19s
web-1 0/1 Pending 0 0s
web-1 0/1 Pending 0 0s
web-1 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-1 1/1 Running 0 18s
web-0Podが Running (Pod Phaseを参照)かつ Ready (Pod Conditionsのtypeを参照)の状態になるまでは、web-1Podが起動していないことに注目してください。
StatefulSet内のPodは、ユニークな順序インデックスと安定したネットワーク識別子を持ちます。
StatefulSetのPodを取得します。
kubectl get pods -l app=nginx
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 1m
web-1 1/1 Running 0 1m
StatefulSetのコンセプトで説明したように、StatefulSet内のPodは安定したユニークな識別子を持ちます。この識別子は、StatefulSetコントローラーによって各Podに割り当てられる、ユニークな順序インデックスに基づいて付けられます。Podの名前は、<statefulsetの名前>-<順序インデックス>という形式です。webStatefulSetは2つのレプリカを持つため、web-0とweb-1という2つのPodを作成します。
各Podは、順序インデックスに基づいた安定したホスト名を持ちます。kubectl execを使用して、各Pod内でhostnameコマンドを実行してみましょう。
for i in 0 1; do kubectl exec "web-$i" -- sh -c 'hostname'; done
web-0
web-1
kubectl runを使用して、dnsutilsパッケージのnslookupコマンドを提供するコンテナを実行します。Podのホスト名に対してnslookupを実行すると、クラスター内のDNSアドレスが確認できます。
kubectl run -i --tty --image busybox:1.28 dns-test --restart=Never --rm
これにより、新しいシェルが起動します。新しいシェルで、次のコマンドを実行します。
# このコマンドは、dns-testコンテナのシェルで実行してください
nslookup web-0.nginx
出力は次のようになります。
Server: 10.0.0.10
Address 1: 10.0.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
Name: web-0.nginx
Address 1: 10.244.1.6
nslookup web-1.nginx
Server: 10.0.0.10
Address 1: 10.0.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
Name: web-1.nginx
Address 1: 10.244.2.6
(コンテナのシェルを終了するために、exitコマンドを実行してください。)
headless serviceのCNAMEは、SRVレコードを指しています(1つのレコードがRunningかつReadyのPodに対応します)。SRVレコードは、PodのIPアドレスを含むAレコードを指します。
1つ目のターミナルで、StatefulSetのPodを監視します。
kubectl get pod -w -l app=nginx
2つ目のターミナルで、kubectl deleteを使用して、StatefulSetのすべてのPodを削除します。
kubectl delete pod -l app=nginx
pod "web-0" deleted
pod "web-1" deleted
StatefulSetがPodを再起動して、2つのPodがRunningかつReadyの状態に移行するのを待ちます。
kubectl get pod -w -l app=nginx
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 0/1 ContainerCreating 0 0s
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 2s
web-1 0/1 Pending 0 0s
web-1 0/1 Pending 0 0s
web-1 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-1 1/1 Running 0 34s
kubectl execとkubectl runコマンドを使用して、Podのホスト名とクラスター内DNSエントリーを確認します。まず、Podのホスト名を見てみましょう。
for i in 0 1; do kubectl exec web-$i -- sh -c 'hostname'; done
web-0
web-1
その後、次のコマンドを実行します。
kubectl run -i --tty --image busybox:1.28 dns-test --restart=Never --rm /bin/sh
これにより、新しいシェルが起動します。新しいシェルで、次のコマンドを実行します。
# このコマンドは、dns-testコンテナのシェルで実行してください
nslookup web-0.nginx
出力は次のようになります。
Server: 10.0.0.10
Address 1: 10.0.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
Name: web-0.nginx
Address 1: 10.244.1.7
nslookup web-1.nginx
Server: 10.0.0.10
Address 1: 10.0.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
Name: web-1.nginx
Address 1: 10.244.2.8
(コンテナのシェルを終了するために、exitコマンドを実行してください。)
Podの順序インデックス、ホスト名、SRVレコード、そしてAレコード名は変化していませんが、Podに紐付けられたIPアドレスは変化する可能性があります。このチュートリアルで使用しているクラスターでは、IPアドレスは変わりました。このようなことがあるため、他のアプリケーションがStatefulSet内のPodに接続するときには、IPアドレスで指定しないことが重要です。
StatefulSetの有効なメンバーを探して接続する必要がある場合は、headless ServiceのCNAME(nginx.default.svc.cluster.local)をクエリしなければなりません。CNAMEに紐付けられたSRVレコードには、StatefulSet内のRunnningかつReadyなPodだけが含まれます。
アプリケーションがlivenessとreadinessをテストするコネクションのロジックをすでに実装している場合、PodのSRVレコード(web-0.nginx.default.svc.cluster.local、web-1.nginx.default.svc.cluster.local)をPodが安定しているものとして使用できます。PodがRunning and Readyな状態に移行すれば、アプリケーションはPodのアドレスを発見できるようになります。
web-0およびweb-1のためのPersistentVolumeClaimを取得しましょう。
kubectl get pvc -l app=nginx
出力は次のようになります。
NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESSMODES AGE
www-web-0 Bound pvc-15c268c7-b507-11e6-932f-42010a800002 1Gi RWO 48s
www-web-1 Bound pvc-15c79307-b507-11e6-932f-42010a800002 1Gi RWO 48s
StatefulSetコントローラーは、2つのPersistentVolumeにバインドされた2つのPersistentVolumeClaimを作成しています。
このチュートリアルで使用しているクラスターでは、PersistentVolumeの動的なプロビジョニングが設定されているため、PersistentVolumeが自動的に作成されてバインドされています。
デフォルトでは、NGINXウェブサーバーは/usr/share/nginx/html/index.htmlに置かれたindexファイルを配信します。StatefulSetのspec内のvolumeMountsフィールドによって、/usr/share/nginx/htmlディレクトリがPersistentVolume上にあることが保証されます。
Podのホスト名をindex.htmlファイルに書き込むことで、NGINXウェブサーバーがホスト名を配信することを検証しましょう。
for i in 0 1; do kubectl exec "web-$i" -- sh -c 'echo "$(hostname)" > /usr/share/nginx/html/index.html'; done
for i in 0 1; do kubectl exec -i -t "web-$i" -- curl http://localhost/; done
web-0
web-1
上記のcurlコマンドに対して代わりに403 Forbiddenというレスポンスが返ってくる場合、volumeMountsでマウントしたディレクトリのパーミッションを修正する必要があります(これは、hostPathボリュームを使用したときに起こるバグが原因です)。この問題に対処するには、上のcurlコマンドを再実行する前に、次のコマンドを実行します。
for i in 0 1; do kubectl exec web-$i -- chmod 755 /usr/share/nginx/html; done
1つ目のターミナルで、StatefulSetのPodを監視します。
kubectl get pod -w -l app=nginx
2つ目のターミナルで、StatefulSetのすべてのPodを削除します。
kubectl delete pod -l app=nginx
pod "web-0" deleted
pod "web-1" deleted
1つ目のターミナルでkubectl getコマンドの出力を確認して、すべてのPodがRunningかつReadyの状態に変わるまで待ちます。
kubectl get pod -w -l app=nginx
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 0/1 ContainerCreating 0 0s
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 2s
web-1 0/1 Pending 0 0s
web-1 0/1 Pending 0 0s
web-1 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-1 1/1 Running 0 34s
ウェブサーバーがホスト名を配信し続けていることを確認します。
for i in 0 1; do kubectl exec -i -t "web-$i" -- curl http://localhost/; done
web-0
web-1
もしweb-0およびweb-1が再スケジュールされたとしても、Podは同じホスト名を配信し続けます。これは、PodのPersistentVolumeClaimに紐付けられたPersistentVolumeが、PodのvolumeMountsに再マウントされるためです。web-0とweb-1がどんなノードにスケジュールされたとしても、PodのPersistentVolumeは適切なマウントポイントにマウントされます。
StatefulSetのスケールとは、レプリカ数を増減することを意味します。これは、replicasフィールドを更新することによって実現できます。StatefulSetのスケールには、kubectl scaleと
kubectl patchのどちらも使用できます。
1つ目のターミナルで、StatefulSet内のPodを監視します。
kubectl get pods -w -l app=nginx
2つ目のターミナルで、kubectl scaleを使って、レプリカ数を5にスケールします。
kubectl scale sts web --replicas=5
statefulset.apps/web scaled
1つ目のターミナルのkubectl getコマンドの出力を確認して、3つの追加のPodがRunningかつReadyの状態に変わるまで待ちます。
kubectl get pods -w -l app=nginx
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 2h
web-1 1/1 Running 0 2h
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-2 0/1 Pending 0 0s
web-2 0/1 Pending 0 0s
web-2 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-2 1/1 Running 0 19s
web-3 0/1 Pending 0 0s
web-3 0/1 Pending 0 0s
web-3 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-3 1/1 Running 0 18s
web-4 0/1 Pending 0 0s
web-4 0/1 Pending 0 0s
web-4 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-4 1/1 Running 0 19s
StatefulSetコントローラーはレプリカ数をスケールします。 StatefulSetを作成するで説明したように、StatefulSetコントローラーは各Podを順序インデックスに従って1つずつ作成し、次のPodを起動する前に、1つ前のPodがRunningかつReadyの状態になるまで待ちます。
1つ目のターミナルで、StatefulSetのPodを監視します。
kubectl get pods -w -l app=nginx
2つ目のターミナルで、kubectl patchコマンドを使用して、StatefulSetを3つのレプリカにスケールダウンします。
kubectl patch sts web -p '{"spec":{"replicas":3}}'
statefulset.apps/web patched
web-4およびweb-3がTerminatingの状態になるまで待ちます。
kubectl get pods -w -l app=nginx
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 3h
web-1 1/1 Running 0 3h
web-2 1/1 Running 0 55s
web-3 1/1 Running 0 36s
web-4 0/1 ContainerCreating 0 18s
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-4 1/1 Running 0 19s
web-4 1/1 Terminating 0 24s
web-4 1/1 Terminating 0 24s
web-3 1/1 Terminating 0 42s
web-3 1/1 Terminating 0 42s
コントローラーは、順序インデックスの逆順に1度に1つのPodを削除し、次のPodを削除する前には、各Podが完全にシャットダウンするまで待機しています。
StatefulSetのPersistentVolumeClaimを取得しましょう。
kubectl get pvc -l app=nginx
NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESSMODES AGE
www-web-0 Bound pvc-15c268c7-b507-11e6-932f-42010a800002 1Gi RWO 13h
www-web-1 Bound pvc-15c79307-b507-11e6-932f-42010a800002 1Gi RWO 13h
www-web-2 Bound pvc-e1125b27-b508-11e6-932f-42010a800002 1Gi RWO 13h
www-web-3 Bound pvc-e1176df6-b508-11e6-932f-42010a800002 1Gi RWO 13h
www-web-4 Bound pvc-e11bb5f8-b508-11e6-932f-42010a800002 1Gi RWO 13h
まだ、5つのPersistentVolumeClaimと5つのPersistentVolumeが残っています。安定したストレージへの書き込みを読むと、StatefulSetのPodが削除されても、StatefulSetのPodにマウントされたPersistentVolumeは削除されないと書かれています。このことは、StatefulSetのスケールダウンによってPodが削除された場合にも当てはまります。
Kubernetes 1.7以降では、StatefulSetコントローラーは自動アップデートをサポートしています。使われる戦略は、StatefulSet APIオブジェクトのspec.updateStrategyフィールドによって決まります。この機能はコンテナイメージのアップグレード、リソースのrequestsやlimits、ラベル、StatefulSet内のPodのアノテーションの更新時に利用できます。有効なアップデートの戦略は、RollingUpdateとOnDeleteの2種類です。
RollingUpdateは、StatefulSetのデフォルトのアップデート戦略です。
RollingUpdateアップデート戦略は、StatefulSetの保証を尊重しながら、順序インデックスの逆順にStatefulSet内のすべてのPodをアップデートします。
webStatefulSetにpatchを当てて、RollingUpdateアップデート戦略を適用しましょう。
kubectl patch statefulset web -p '{"spec":{"updateStrategy":{"type":"RollingUpdate"}}}'
statefulset.apps/web patched
1つ目のターミナルで、webStatefulSetに再度patchを当てて、コンテナイメージを変更します。
kubectl patch statefulset web --type='json' -p='[{"op": "replace", "path": "/spec/template/spec/containers/0/image", "value":"gcr.io/google_containers/nginx-slim:0.8"}]'
statefulset.apps/web patched
2つ目のターミナルで、StatefulSet内のPodを監視します。
kubectl get pod -l app=nginx -w
出力は次のようになります。
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 7m
web-1 1/1 Running 0 7m
web-2 1/1 Running 0 8m
web-2 1/1 Terminating 0 8m
web-2 1/1 Terminating 0 8m
web-2 0/1 Terminating 0 8m
web-2 0/1 Terminating 0 8m
web-2 0/1 Terminating 0 8m
web-2 0/1 Terminating 0 8m
web-2 0/1 Pending 0 0s
web-2 0/1 Pending 0 0s
web-2 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-2 1/1 Running 0 19s
web-1 1/1 Terminating 0 8m
web-1 0/1 Terminating 0 8m
web-1 0/1 Terminating 0 8m
web-1 0/1 Terminating 0 8m
web-1 0/1 Pending 0 0s
web-1 0/1 Pending 0 0s
web-1 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-1 1/1 Running 0 6s
web-0 1/1 Terminating 0 7m
web-0 1/1 Terminating 0 7m
web-0 0/1 Terminating 0 7m
web-0 0/1 Terminating 0 7m
web-0 0/1 Terminating 0 7m
web-0 0/1 Terminating 0 7m
web-0 0/1 Pending 0 0s
web-0 0/1 Pending 0 0s
web-0 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-0 1/1 Running 0 10s
StatefulSet内のPodは、順序インデックスの逆順に更新されました。StatefulSetコントローラーは各Podを終了させ、次のPodを更新する前に、新しいPodがRunningかつReadyの状態に変わるまで待機します。ここで、StatefulSetコントローラーは順序インデックスの前のPodがRunningかつReadyの状態になるまで次のPodの更新を始めず、現在の状態へのアップデートに失敗したPodがあった場合、そのPodをリストアすることに注意してください。
すでにアップデートを受け取ったPodは、アップデートされたバージョンにリストアされます。まだアップデートを受け取っていないPodは、前のバージョンにリストアされます。このような方法により、もし途中で失敗が起こっても、コントローラはアプリケーションが健全な状態を保ち続けられるようにし、更新が一貫したものになるようにします。
Podを取得して、コンテナイメージを確認してみましょう。
for p in 0 1 2; do kubectl get pod "web-$p" --template '{{range $i, $c := .spec.containers}}{{$c.image}}{{end}}'; echo; done
k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8
k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8
k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8
現在、StatefulSet内のすべてのPodは、前のコンテナイメージを実行しています。
kubectl rollout status sts/<name>を使って、StatefulSetへのローリングアップデートの状態を確認することもできます。RollingUpdateアップデート戦略にpartitionパラメーターを使用すると、StatefulSetへのアップデートをステージングすることができます。ステージングアップデートを利用すれば、StatefulSet内のすべてのPodを現在のバージョンにしたまま、StatefulSetの.spec.templateを変更することが可能になります。
webStatefulSetにpatchを当てて、updateStrategyフィールドにpartitionを追加しましょう。
kubectl patch statefulset web -p '{"spec":{"updateStrategy":{"type":"RollingUpdate","rollingUpdate":{"partition":3}}}}'
statefulset.apps/web patched
StatefulSetに再度patchを当てて、コンテナイメージを変更します。
kubectl patch statefulset web --type='json' -p='[{"op": "replace", "path": "/spec/template/spec/containers/0/image", "value":"k8s.gcr.io/nginx-slim:0.7"}]'
statefulset.apps/web patched
StatefulSet内のPodを削除します。
kubectl delete pod web-2
pod "web-2" deleted
PodがRunningかつReadyになるまで待ちます。
kubectl get pod -l app=nginx -w
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 4m
web-1 1/1 Running 0 4m
web-2 0/1 ContainerCreating 0 11s
web-2 1/1 Running 0 18s
Podのコンテナイメージを取得します。
kubectl get pod web-2 --template '{{range $i, $c := .spec.containers}}{{$c.image}}{{end}}'
k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8
アップデート戦略がRollingUpdateであっても、StatefulSetが元のコンテナを持つPodをリストアしたことがわかります。これは、Podの順序インデックスがupdateStrategyで指定したpartitionより小さいためです。
ステージングアップデートのときに指定したpartitionを小さくすることで、変更をテストするためのカナリア版をロールアウトできます。
StatefulSetにpatchを当てて、partitionを小さくします。
kubectl patch statefulset web -p '{"spec":{"updateStrategy":{"type":"RollingUpdate","rollingUpdate":{"partition":2}}}}'
statefulset.apps/web patched
web-2がRunningかつReadyの状態になるまで待ちます。
kubectl get pod -l app=nginx -w
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 4m
web-1 1/1 Running 0 4m
web-2 0/1 ContainerCreating 0 11s
web-2 1/1 Running 0 18s
Podのコンテナを取得します。
kubectl get pod web-2 --template '{{range $i, $c := .spec.containers}}{{$c.image}}{{end}}'
k8s.gcr.io/nginx-slim:0.7
partitionを変更すると、StatefulSetコントローラーはPodを自動的に更新します。Podの順序インデックスがpartition以上の値であるためです。
web-1Podを削除します。
kubectl delete pod web-1
pod "web-1" deleted
web-1PodがRunningかつReadyになるまで待ちます。
kubectl get pod -l app=nginx -w
出力は次のようになります。
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 6m
web-1 0/1 Terminating 0 6m
web-2 1/1 Running 0 2m
web-1 0/1 Terminating 0 6m
web-1 0/1 Terminating 0 6m
web-1 0/1 Terminating 0 6m
web-1 0/1 Pending 0 0s
web-1 0/1 Pending 0 0s
web-1 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-1 1/1 Running 0 18s
web-1Podのコンテナイメージを取得します。
kubectl get pod web-1 --template '{{range $i, $c := .spec.containers}}{{$c.image}}{{end}}'
k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8
Podの順序インデックスがpartitionよりも小さいため、web-1は元の設定のコンテナイメージにリストアされました。partitionを指定すると、StatefulSetの.spec.templateが更新されたときに、順序インデックスがそれ以上の値を持つすべてのPodがアップデートされます。partitionよりも小さな順序インデックスを持つPodが削除されたり終了されたりすると、元の設定のPodにリストアされます。
カナリア版をロールアウトするのと同じような方法でパーティションされたローリングアップデートを使用すると、フェーズロールアウト(例: 線形、幾何級数的、指数関数的ロールアウト)を実行できます。フェーズロールアウトを実行するには、コントローラーがアップデートを途中で止めてほしい順序インデックスをpartitionに設定します。
現在、partitionは2に設定されています。partitionを0に設定します。
kubectl patch statefulset web -p '{"spec":{"updateStrategy":{"type":"RollingUpdate","rollingUpdate":{"partition":0}}}}'
statefulset.apps/web patched
StatefulSet内のすべてのPodがRunningかつReadyの状態になるまで待ちます。
kubectl get pod -l app=nginx -w
出力は次のようになります。
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 3m
web-1 0/1 ContainerCreating 0 11s
web-2 1/1 Running 0 2m
web-1 1/1 Running 0 18s
web-0 1/1 Terminating 0 3m
web-0 1/1 Terminating 0 3m
web-0 0/1 Terminating 0 3m
web-0 0/1 Terminating 0 3m
web-0 0/1 Terminating 0 3m
web-0 0/1 Terminating 0 3m
web-0 0/1 Pending 0 0s
web-0 0/1 Pending 0 0s
web-0 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-0 1/1 Running 0 3s
StatefulSet内のPodのコンテナイメージの詳細を取得します。
for p in 0 1 2; do kubectl get pod "web-$p" --template '{{range $i, $c := .spec.containers}}{{$c.image}}{{end}}'; echo; done
k8s.gcr.io/nginx-slim:0.7
k8s.gcr.io/nginx-slim:0.7
k8s.gcr.io/nginx-slim:0.7
partitionを0に移動することで、StatefulSetがアップデート処理を続けられるようにできます。
OnDeleteアップデート戦略は、(1.6以前の)レガシーな動作を実装しています。このアップデート戦略を選択すると、StatefulSetの.spec.templateフィールドへ変更を加えても、StatefulSetコントローラーが自動的にPodを更新しなくなります。この戦略を選択するには、.spec.template.updateStrategy.typeにOnDeleteを設定します。
StatefulSetは、非カスケードな削除とカスケードな削除の両方をサポートしています。非カスケードな削除では、StatefulSetが削除されても、StatefulSet内のPodは削除されません。カスケードな削除では、StatefulSetとPodが一緒に削除されます。
1つ目のターミナルで、StatefulSet内のPodを監視します
kubectl get pods -w -l app=nginx
kubectl deleteを使用して、StatefulSetを削除します。このとき、--cascade=orphanパラメーターをコマンドに与えてください。このパラメーターは、Kubernetesに対して、StatefulSetだけを削除して配下のPodは削除しないように指示します。
kubectl delete statefulset web --cascade=orphan
statefulset.apps "web" deleted
Podを取得して、ステータスを確認します。
kubectl get pods -l app=nginx
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 6m
web-1 1/1 Running 0 7m
web-2 1/1 Running 0 5m
webが削除されても、すべてのPodはまだRunningかつReadyの状態のままです。web-0を削除します。
kubectl delete pod web-0
pod "web-0" deleted
StatefulSetのPodを取得します。
kubectl get pods -l app=nginx
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-1 1/1 Running 0 10m
web-2 1/1 Running 0 7m
webStatefulSetはすでに削除されているため、web-0は再起動しません。
1つ目のターミナルで、StatefulSetのPodを監視します。
kubectl get pods -w -l app=nginx
2つ目のターミナルで、StatefulSetを再作成します。もしnginxServiceを削除しなかった場合(この場合は削除するべきではありませんでした)、Serviceがすでに存在することを示すエラーが表示されます。
kubectl apply -f web.yaml
statefulset.apps/web created
service/nginx unchanged
このエラーは無視してください。このメッセージは、すでに存在する nginx というheadless Serviceを作成しようと試みたということを示しているだけです。
1つ目のターミナルで、kubectl getコマンドの出力を確認します。
kubectl get pods -w -l app=nginx
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-1 1/1 Running 0 16m
web-2 1/1 Running 0 2m
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 0/1 Pending 0 0s
web-0 0/1 Pending 0 0s
web-0 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-0 1/1 Running 0 18s
web-2 1/1 Terminating 0 3m
web-2 0/1 Terminating 0 3m
web-2 0/1 Terminating 0 3m
web-2 0/1 Terminating 0 3m
webStatefulSetが再作成されると、最初にweb-0を再実行します。web-1はすでにRunningかつReadyの状態であるため、web-0がRunningかつReadyの状態に移行すると、StatefulSetは単純にこのPodを選びます。StatefulSetをreplicasを2にして再作成したため、一度web-0が再作成されて、web-1がすでにRunningかつReadyの状態であることが判明したら、web-2は停止されます。
Podのウェブサーバーが配信しているindex.htmlファイルのコンテンツをもう一度見てみましょう。
for i in 0 1; do kubectl exec -i -t "web-$i" -- curl http://localhost/; done
web-0
web-1
たとえStatefulSetとweb-0Podの両方が削除されても、Podは最初にindex.htmlファイルに書き込んだホスト名をまだ配信しています。これは、StatefulSetがPodに紐付けられたPersistentVolumeを削除しないためです。StatefulSetを再作成してweb-0を再実行すると、元のPersistentVolumeが再マウントされます。
1つ目のターミナルで、StatefulSet内のPodを監視します。
kubectl get pods -w -l app=nginx
2つ目のターミナルで、StatefulSetをもう一度削除します。今回は、--cascade=orphanパラメーターを省略します。
kubectl delete statefulset web
statefulset.apps "web" deleted
1つ目のターミナルで実行しているkubectl getコマンドの出力を確認し、すべてのPodがTerminatingの状態に変わるまで待ちます。
kubectl get pods -w -l app=nginx
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Running 0 11m
web-1 1/1 Running 0 27m
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 1/1 Terminating 0 12m
web-1 1/1 Terminating 0 29m
web-0 0/1 Terminating 0 12m
web-0 0/1 Terminating 0 12m
web-0 0/1 Terminating 0 12m
web-1 0/1 Terminating 0 29m
web-1 0/1 Terminating 0 29m
web-1 0/1 Terminating 0 29m
スケールダウンのセクションで見たように、順序インデックスの逆順に従って、Podは一度に1つずつ終了します。StatefulSetコントローラーは、次のPodを終了する前に、前のPodが完全に終了するまで待ちます。
nginxServiceは手動で削除する必要があります。kubectl delete service nginx
service "nginx" deleted
さらにもう一度、StatefulSetとheadless Serviceを再作成します。
kubectl apply -f web.yaml
service/nginx created
statefulset.apps/web created
StatefulSet上のすべてのPodがRunningかつReadyの状態に変わったら、Pod上のindex.htmlファイルのコンテンツを取得します。
for i in 0 1; do kubectl exec -i -t "web-$i" -- curl http://localhost/; done
web-0
web-1
StatefulSetを完全に削除して、すべてのPodが削除されたとしても、PersistentVolumeがマウントされたPodが再生成されて、web-0とweb-1はホスト名の配信を続けます。
最後に、webStatefulSetを削除します。
kubectl delete service nginx
service "nginx" deleted
そして、nginxServiceも削除します。
kubectl delete statefulset web
statefulset "web" deleted
分散システムによっては、StatefulSetの順序の保証が不必要であったり望ましくない場合もあります。こうしたシステムでは、一意性と同一性だけが求められます。この問題に対処するために、Kubernetes 1.7でStatefulSet APIオブジェクトに.spec.podManagementPolicyが導入されました。
OrderedReadyのPod管理はStatefulSetのデフォルトの設定です。StatefulSetコントローラーに対して、これまでに紹介したような順序の保証を尊重するように指示します。
ParallelのPod管理では、StatefulSetコントローラーに対して、PodがRunningかつReadyの状態や完全に停止するまで待たないように指示し、すべてのPodを並列に起動または停止させるようにします。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: nginx
labels:
app: nginx
spec:
ports:
- port: 80
name: web
clusterIP: None
selector:
app: nginx
---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: web
spec:
serviceName: "nginx"
podManagementPolicy: "Parallel"
replicas: 2
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- name: nginx
image: k8s.gcr.io/nginx-slim:0.8
ports:
- containerPort: 80
name: web
volumeMounts:
- name: www
mountPath: /usr/share/nginx/html
volumeClaimTemplates:
- metadata:
name: www
spec:
accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
resources:
requests:
storage: 1Gi
上の例をダウンロードして、web-parallel.yamlという名前でファイルに保存してください。
このマニフェストは、.spec.podManagementPolicyがParallelに設定されている以外は、前にダウンロードしたwebStatefulSetと同一です。
1つ目のターミナルで、StatefulSet内のPodを監視します。
kubectl get pod -l app=nginx -w
2つ目のターミナルで、マニフェスト内のStatefulSetとServiceを作成します。
kubectl apply -f web-parallel.yaml
service/nginx created
statefulset.apps/web created
1つ目のターミナルで実行したkubectl getコマンドの出力を確認します。
kubectl get pod -l app=nginx -w
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
web-0 0/1 Pending 0 0s
web-0 0/1 Pending 0 0s
web-1 0/1 Pending 0 0s
web-1 0/1 Pending 0 0s
web-0 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-1 0/1 ContainerCreating 0 0s
web-0 1/1 Running 0 10s
web-1 1/1 Running 0 10s
StatefulSetコントローラーはweb-0とweb-1を同時に起動しています。
2つ目のターミナルで、StatefulSetをスケールしてみます。
kubectl scale statefulset/web --replicas=4
statefulset.apps/web scaled
kubectl getコマンドを実行しているターミナルの出力を確認します。
web-3 0/1 Pending 0 0s
web-3 0/1 Pending 0 0s
web-3 0/1 Pending 0 7s
web-3 0/1 ContainerCreating 0 7s
web-2 1/1 Running 0 10s
web-3 1/1 Running 0 26s
StatefulSetが2つのPodを実行し、1つ目のPodがRunningかつReadyの状態になるのを待たずに2つ目のPodを実行しているのがわかります。
2つのターミナルが開かれているはずなので、クリーンアップの一部としてkubectlコマンドを実行する準備ができています。
kubectl delete sts web
# stsは、statefulsetの略です。
kubectl getを監視すると、Podが削除されていく様子を確認できます。
kubectl get pod -l app=nginx -w
web-3 1/1 Terminating 0 9m
web-2 1/1 Terminating 0 9m
web-3 1/1 Terminating 0 9m
web-2 1/1 Terminating 0 9m
web-1 1/1 Terminating 0 44m
web-0 1/1 Terminating 0 44m
web-0 0/1 Terminating 0 44m
web-3 0/1 Terminating 0 9m
web-2 0/1 Terminating 0 9m
web-1 0/1 Terminating 0 44m
web-0 0/1 Terminating 0 44m
web-2 0/1 Terminating 0 9m
web-2 0/1 Terminating 0 9m
web-2 0/1 Terminating 0 9m
web-1 0/1 Terminating 0 44m
web-1 0/1 Terminating 0 44m
web-1 0/1 Terminating 0 44m
web-0 0/1 Terminating 0 44m
web-0 0/1 Terminating 0 44m
web-0 0/1 Terminating 0 44m
web-3 0/1 Terminating 0 9m
web-3 0/1 Terminating 0 9m
web-3 0/1 Terminating 0 9m
削除の間、StatefulSetはすべてのPodを並列に削除し、順序インデックスが1つ前のPodが停止するのを待つことはありません。
kubectl getコマンドを実行しているターミナルを閉じて、nginxServiceを削除します。
kubectl delete svc nginx
このチュートリアルで使用したPersistentVolumeのための永続ストレージも削除する必要があります。
すべてのストレージが再利用できるようにするために、環境、ストレージの設定、プロビジョニング方法に基づいて必要な手順に従ってください。
このチュートリアルでは、WordPressのサイトとMySQLデータベースをMinikubeを使ってデプロイする方法を紹介します。2つのアプリケーションとも、データを保存するためにPersistentVolumeとPersistentVolumeClaimを使用します。
PersistentVolume(PV)とは、管理者が手動でプロビジョニングを行うか、StorageClassを使ってKubernetesによって動的にプロビジョニングされた、クラスター内のストレージの一部です。PersistentVolumeClaim(PVC)は、PVによって満たすことができる、ユーザーによるストレージへのリクエストのことです。PersistentVolumeとPersistentVolumeClaimは、Podのライフサイクルからは独立していて、Podの再起動、Podの再スケジューリング、さらにはPodの削除が行われたとしても、その中のデータは削除されずに残ります。
kustomization.yamlを作成するkubectl apply -k ./で適用するKubernetesクラスターが必要、かつそのクラスターと通信するためにkubectlコマンドラインツールが設定されている必要があります。 このチュートリアルは、コントロールプレーンのホストとして動作していない少なくとも2つのノードを持つクラスターで実行することをおすすめします。 まだクラスターがない場合、minikubeを使って作成するか、 以下のいずれかのKubernetesプレイグラウンドも使用できます:
バージョンを確認するには次のコマンドを実行してください:kubectl version.
このページで示された例は、kubectl 1.14以降で動作します。以下の設定ファイルをダウンロードします。
MySQLとWordpressはそれぞれ、データを保存するためのPersistentVolumeを必要とします。各PersistentVolumeClaimはデプロイの段階で作成されます。
多くのクラスタ環境では、デフォルトのStorageClassがインストールされています。StorageClassがPersistentVolumeClaim中で指定されていなかった場合、クラスターのデフォルトのStorageClassが代わりに使われます。
PersistentVolumeClaimが作成されるとき、StorageClassの設定に基づいてPersistentVolumeが動的にプロビジョニングされます。
hostPathプロビジョナーが使われます。hostPathボリュームは開発およびテストにのみ適しています。hostPathボリュームでは、データはPodがスケジュールされたノード上の/tmp内に保存されます。そのため、もしPodが死んだり、クラスター上の他のノードにスケジュールされたり、ノードが再起動すると、データは失われます。hostPathプロビジョナーを使用する必要があるクラスターを立ち上げたい場合は、--enable-hostpath-provisionerフラグを controller-manager コンポーネントで設定する必要があります。Secretとは、パスワードやキーのような機密性の高いデータ片を保存するためのオブジェクトです。バージョン1.14からは、kubectlがkustomizationファイルを使用したKubernetesオブジェクトの管理をサポートしています。kustomization.yaml内のgeneratorによってSecretを作成することができます。
以下のコマンドを実行して、kustomization.yamlの中にSecret generatorを追加します。YOUR_PASSWORDの部分を使いたいパスワードに置換してください。
cat <<EOF >./kustomization.yaml
secretGenerator:
- name: mysql-pass
literals:
- password=YOUR_PASSWORD
EOF
以下のマニフェストには、シングルインスタンスのMySQLのDeploymentが書かれています。MySQLコンテナはPersistentVolumeを/var/lib/mysqlにマウントします。MYSQL_ROOT_PASSWORD環境変数には、Secretから得られたデータベースのパスワードが設定されます。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: wordpress-mysql
labels:
app: wordpress
spec:
ports:
- port: 3306
selector:
app: wordpress
tier: mysql
clusterIP: None
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: mysql-pv-claim
labels:
app: wordpress
spec:
accessModes:
- ReadWriteOnce
resources:
requests:
storage: 20Gi
---
apiVersion: apps/v1 # for versions before 1.9.0 use apps/v1beta2
kind: Deployment
metadata:
name: wordpress-mysql
labels:
app: wordpress
spec:
selector:
matchLabels:
app: wordpress
tier: mysql
strategy:
type: Recreate
template:
metadata:
labels:
app: wordpress
tier: mysql
spec:
containers:
- image: mysql:5.6
name: mysql
env:
- name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
valueFrom:
secretKeyRef:
name: mysql-pass
key: password
ports:
- containerPort: 3306
name: mysql
volumeMounts:
- name: mysql-persistent-storage
mountPath: /var/lib/mysql
volumes:
- name: mysql-persistent-storage
persistentVolumeClaim:
claimName: mysql-pv-claim
以下のマニフェストには、シングルインスタンスのWordPressのDeploymentが書かれています。WordPressコンテナはPersistentVolumeをウェブサイトのデータファイルのために/var/www/htmlにマウントします。WORDPRESS_DB_HOST環境変数に上で定義したMySQLのServiceの名前を設定すると、WordPressはServiceによってデータベースにアクセスします。WORDPRESS_DB_PASSWORD環境変数には、kustomizeが生成したSecretから得たデータベースのパスワードが設定されます。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: wordpress
labels:
app: wordpress
spec:
ports:
- port: 80
selector:
app: wordpress
tier: frontend
type: LoadBalancer
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: wp-pv-claim
labels:
app: wordpress
spec:
accessModes:
- ReadWriteOnce
resources:
requests:
storage: 20Gi
---
apiVersion: apps/v1 # for versions before 1.9.0 use apps/v1beta2
kind: Deployment
metadata:
name: wordpress
labels:
app: wordpress
spec:
selector:
matchLabels:
app: wordpress
tier: frontend
strategy:
type: Recreate
template:
metadata:
labels:
app: wordpress
tier: frontend
spec:
containers:
- image: wordpress:4.8-apache
name: wordpress
env:
- name: WORDPRESS_DB_HOST
value: wordpress-mysql
- name: WORDPRESS_DB_PASSWORD
valueFrom:
secretKeyRef:
name: mysql-pass
key: password
ports:
- containerPort: 80
name: wordpress
volumeMounts:
- name: wordpress-persistent-storage
mountPath: /var/www/html
volumes:
- name: wordpress-persistent-storage
persistentVolumeClaim:
claimName: wp-pv-claim
MySQLのDeploymentの設定ファイルをダウンロードします。
curl -LO https://k8s.io/examples/application/wordpress/mysql-deployment.yaml
WordPressの設定ファイルをダウンロードします。
curl -LO https://k8s.io/examples/application/wordpress/wordpress-deployment.yaml
これらをkustomization.yamlファイルに追加します。
cat <<EOF >>./kustomization.yaml
resources:
- mysql-deployment.yaml
- wordpress-deployment.yaml
EOF
kustomization.yamlには、WordPressのサイトとMySQLデータベースのためのすべてのリソースが含まれています。次のコマンドでこのディレクトリを適用できます。
kubectl apply -k ./
これで、すべてのオブジェクトが存在していることを確認できます。
次のコマンドを実行して、Secretが存在していることを確認します。
kubectl get secrets
結果は次のようになるはずです。
NAME TYPE DATA AGE
mysql-pass-c57bb4t7mf Opaque 1 9s
次のコマンドを実行して、PersistentVolumeが動的にプロビジョニングされていることを確認します。
kubectl get pvc
結果は次のようになるはずです。
NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE
mysql-pv-claim Bound pvc-8cbd7b2e-4044-11e9-b2bb-42010a800002 20Gi RWO standard 77s
wp-pv-claim Bound pvc-8cd0df54-4044-11e9-b2bb-42010a800002 20Gi RWO standard 77s
次のコマンドを実行して、Podが実行中であることを確認します。
kubectl get pods
Runningの状態になる前に、最大で数分かかる場合があります。結果は次のようになるはずです。
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
wordpress-mysql-1894417608-x5dzt 1/1 Running 0 40s
次のコマンドを実行して、Serviceが実行中であることを確認します。
kubectl get services wordpress
結果は次のようになるはずです。
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
wordpress LoadBalancer 10.0.0.89 <pending> 80:32406/TCP 4m
NodePort経由でしか公開できません。EXTERNAL-IPは常にpendingのままになります。次のコマンドを実行して、WordPress ServiceのIPアドレスを取得します。
minikube service wordpress --url
結果は次のようになるはずです。
http://1.2.3.4:32406
IPアドレスをコピーして、ブラウザーで読み込み、サイトを表示しましょう。
WordPressによりセットアップされた次のスクリーンショットのようなページが表示されるはずです。
次のコマンドを実行して、Secret、Deployment、Service、およびPersistentVolumeClaimを削除します。
kubectl delete -k ./
このチュートリアルでは、Apache CassandraをKubernetes上で実行する方法を紹介します。 データベースの一種であるCassandraには、データの耐久性(アプリケーションの 状態)を提供するために永続ストレージが必要です。 この例では、カスタムのCassandraのseed providerにより、Cassandraクラスターに参加した新しいCassandraインスタンスを検出できるようにします。
StatefulSetを利用すると、ステートフルなアプリケーションをKubernetesクラスターにデプロイするのが簡単になります。 このチュートリアルで使われている機能のより詳しい情報は、StatefulSetを参照してください。
CassandraとKubernetesは、ともにクラスターのメンバーを表すために ノード という用語を使用しています。このチュートリアルでは、StatefulSetに属するPodはCassandraのノードであり、Cassandraクラスター( ring と呼ばれます)のメンバーでもあります。これらのPodがKubernetesクラスター内で実行されるとき、Kubernetesのコントロールプレーンは、PodをKubernetesのNode上にスケジュールします。
Cassandraノードが開始すると、 シードリスト を使ってring上の他のノードの検出が始まります。 このチュートリアルでは、Kubernetesクラスター内に現れた新しいCassandra Podを検出するカスタムのCassandraのseed providerをデプロイします。
Kubernetesクラスターが必要、かつそのクラスターと通信するためにkubectlコマンドラインツールが設定されている必要があります。 このチュートリアルは、コントロールプレーンのホストとして動作していない少なくとも2つのノードを持つクラスターで実行することをおすすめします。 まだクラスターがない場合、minikubeを使って作成するか、 以下のいずれかのKubernetesプレイグラウンドも使用できます:
このチュートリアルを完了するには、Pod、Service、StatefulSetの基本についてすでに知っている必要があります。
Minikubeは、デフォルトでは1024MiBのメモリと1CPUに設定されます。 デフォルトのリソース設定で起動したMinikubeでは、このチュートリアルの実行中にリソース不足のエラーが発生してしまいます。このエラーを回避するためにはMinikubeを次の設定で起動してください:
minikube start --memory 5120 --cpus=4
Kubernetesでは、Serviceは同じタスクを実行するPodの集合を表します。
以下のServiceは、Cassandra Podとクラスター内のクライアント間のDNSルックアップに使われます:
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
labels:
app: cassandra
name: cassandra
spec:
clusterIP: None
ports:
- port: 9042
selector:
app: cassandra
cassandra-service.yamlファイルから、Cassandra StatefulSetのすべてのメンバーをトラッキングするServiceを作成します。
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/cassandra/cassandra-service.yaml
Cassandra Serviceを取得します。
kubectl get svc cassandra
結果は次のようになります。
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
cassandra ClusterIP None <none> 9042/TCP 45s
cassandraという名前のServiceが表示されない場合、作成に失敗しています。よくある問題のトラブルシューティングについては、Serviceのデバッグを読んでください。
以下に示すStatefulSetマニフェストは、3つのPodからなるCassandra ringを作成します。
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: cassandra
labels:
app: cassandra
spec:
serviceName: cassandra
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: cassandra
template:
metadata:
labels:
app: cassandra
spec:
terminationGracePeriodSeconds: 1800
containers:
- name: cassandra
image: gcr.io/google-samples/cassandra:v13
imagePullPolicy: Always
ports:
- containerPort: 7000
name: intra-node
- containerPort: 7001
name: tls-intra-node
- containerPort: 7199
name: jmx
- containerPort: 9042
name: cql
resources:
limits:
cpu: "500m"
memory: 1Gi
requests:
cpu: "500m"
memory: 1Gi
securityContext:
capabilities:
add:
- IPC_LOCK
lifecycle:
preStop:
exec:
command:
- /bin/sh
- -c
- nodetool drain
env:
- name: MAX_HEAP_SIZE
value: 512M
- name: HEAP_NEWSIZE
value: 100M
- name: CASSANDRA_SEEDS
value: "cassandra-0.cassandra.default.svc.cluster.local"
- name: CASSANDRA_CLUSTER_NAME
value: "K8Demo"
- name: CASSANDRA_DC
value: "DC1-K8Demo"
- name: CASSANDRA_RACK
value: "Rack1-K8Demo"
- name: POD_IP
valueFrom:
fieldRef:
fieldPath: status.podIP
readinessProbe:
exec:
command:
- /bin/bash
- -c
- /ready-probe.sh
initialDelaySeconds: 15
timeoutSeconds: 5
# These volume mounts are persistent. They are like inline claims,
# but not exactly because the names need to match exactly one of
# the stateful pod volumes.
volumeMounts:
- name: cassandra-data
mountPath: /cassandra_data
# These are converted to volume claims by the controller
# and mounted at the paths mentioned above.
# do not use these in production until ssd GCEPersistentDisk or other ssd pd
volumeClaimTemplates:
- metadata:
name: cassandra-data
spec:
accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
storageClassName: fast
resources:
requests:
storage: 1Gi
---
kind: StorageClass
apiVersion: storage.k8s.io/v1
metadata:
name: fast
provisioner: k8s.io/minikube-hostpath
parameters:
type: pd-ssd
cassandra-statefulset.yamlファイルから、CassandraのStatefulSetを作成します:
# cassandra-statefulset.yaml を編集せずにapplyできる場合は、このコマンドを使用してください
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/application/cassandra/cassandra-statefulset.yaml
クラスターに合わせてcassandra-statefulset.yamlを編集する必要がある場合、 https://k8s.io/examples/application/cassandra/cassandra-statefulset.yaml をダウンロードして、修正したバージョンを保存したフォルダからマニフェストを適用してください。
# cassandra-statefulset.yaml をローカルで編集する必要がある場合、このコマンドを使用してください
kubectl apply -f cassandra-statefulset.yaml
CassandraのStatefulSetを取得します
kubectl get statefulset cassandra
結果は次のようになるはずです:
NAME DESIRED CURRENT AGE
cassandra 3 0 13s
StatefulSetリソースがPodを順番にデプロイします。
Podを取得して順序付きの作成ステータスを確認します
kubectl get pods -l="app=cassandra"
結果は次のようになるはずです:
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
cassandra-0 1/1 Running 0 1m
cassandra-1 0/1 ContainerCreating 0 8s
3つすべてのPodのデプロイには数分かかる場合があります。デプロイが完了すると、同じコマンドは次のような結果を返します:
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
cassandra-0 1/1 Running 0 10m
cassandra-1 1/1 Running 0 9m
cassandra-2 1/1 Running 0 8m
1番目のPodの中でCassandraのnodetoolを実行して、ringのステータスを表示します。
kubectl exec -it cassandra-0 -- nodetool status
結果は次のようになるはずです:
Datacenter: DC1-K8Demo
======================
Status=Up/Down
|/ State=Normal/Leaving/Joining/Moving
-- Address Load Tokens Owns (effective) Host ID Rack
UN 172.17.0.5 83.57 KiB 32 74.0% e2dd09e6-d9d3-477e-96c5-45094c08db0f Rack1-K8Demo
UN 172.17.0.4 101.04 KiB 32 58.8% f89d6835-3a42-4419-92b3-0e62cae1479c Rack1-K8Demo
UN 172.17.0.6 84.74 KiB 32 67.1% a6a1e8c2-3dc5-4417-b1a0-26507af2aaad Rack1-K8Demo
kubectl editを使うと、CassandraのStatefulSetのサイズを変更できます。
次のコマンドを実行します。
kubectl edit statefulset cassandra
このコマンドを実行すると、ターミナルでエディタが起動します。変更が必要な行はreplicasフィールドです。
以下の例は、StatefulSetファイルの抜粋です:
# Please edit the object below. Lines beginning with a '#' will be ignored,
# and an empty file will abort the edit. If an error occurs while saving this file will be
# reopened with the relevant failures.
#
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
creationTimestamp: 2016-08-13T18:40:58Z
generation: 1
labels:
app: cassandra
name: cassandra
namespace: default
resourceVersion: "323"
uid: 7a219483-6185-11e6-a910-42010a8a0fc0
spec:
replicas: 3
レプリカ数を4に変更し、マニフェストを保存します。
これで、StatefulSetが4つのPodを実行するようにスケールされました。
CassandraのStatefulSetを取得して、変更を確かめます:
kubectl get statefulset cassandra
結果は次のようになるはずです:
NAME DESIRED CURRENT AGE
cassandra 4 4 36m
StatefulSetを削除したりスケールダウンしても、StatefulSetに関係するボリュームは削除されません。 StatefulSetに関連するすべてのリソースを自動的に破棄するよりも、データの方がより貴重であるため、安全のためにこのような設定になっています。
次のコマンドを実行して(単一のコマンドにまとめています)、CassandraのStatefulSetに含まれるすべてのリソースを削除します:
grace=$(kubectl get pod cassandra-0 -o=jsonpath='{.spec.terminationGracePeriodSeconds}') \
&& kubectl delete statefulset -l app=cassandra \
&& echo "Sleeping ${grace} seconds" 1>&2 \
&& sleep $grace \
&& kubectl delete persistentvolumeclaim -l app=cassandra
次のコマンドを実行して、CassandraをセットアップしたServiceを削除します:
kubectl delete service -l app=cassandra
このチュートリアルのPodでは、Googleのコンテナレジストリのgcr.io/google-samples/cassandra:v13イメージを使用しました。このDockerイメージはdebian-baseをベースにしており、OpenJDK 8が含まれています。
このイメージには、Apache Debianリポジトリの標準のCassandraインストールが含まれます。
環境変数を利用すると、cassandra.yamlに挿入された値を変更できます。
| 環境変数 | デフォルト値 |
|---|---|
CASSANDRA_CLUSTER_NAME | 'Test Cluster' |
CASSANDRA_NUM_TOKENS | 32 |
CASSANDRA_RPC_ADDRESS | 0.0.0.0 |
Kubernetes v1.4 [beta]AppArmorは、Linux標準のユーザー・グループをベースとしたパーミッションを補完するLinuxカーネルのセキュリティモジュールであり、プログラムのアクセスを限定されたリソースセットに制限するために利用されます。AppArmorを設定することで、任意のアプリケーションの攻撃サーフェイスとなりうる面を減らしたり、より優れた多重の防御を提供できます。AppArmorは、たとえばLinuxのcapability、ネットワークアクセス、ファイルのパーミッションなど、特定のプログラムやコンテナに必要なアクセスを許可するようにチューニングされたプロファイルにより設定を行います。各プロファイルは、許可されなかったリソースへのアクセスをブロックするenforcingモードと、ルール違反を報告するだけのcomplainモードのいずれかで実行できます。
AppArmorを利用すれば、コンテナに許可することを制限したりシステムログを通してよりよい監査を提供することで、デプロイをよりセキュアにする助けになります。しかし、AppArmorは銀の弾丸ではなく、アプリケーションコードの悪用からの防御を強化できるだけであることを心に留めておくことが重要です。制限の強い優れたプロファイルを提供し、アプリケーションとクラスターを別の角度から強化することが重要です。
以下のことを確認してください。
Kubernetesのバージョンがv1.4以上であること。KubernetesのAppArmorのサポートはv1.4で追加されました。v1.4より古いバージョンのKubernetesのコンポーネントは、新しいAppArmorのアノテーションを認識できないため、AppArmorの設定を与えたとしても黙って無視されてしまいます。Podが期待した保護を確実に受けられるようにするためには、次のようにノードのKubeletのバージョンを確認することが重要です。
kubectl get nodes -o=jsonpath=$'{range .items[*]}{@.metadata.name}: {@.status.nodeInfo.kubeletVersion}\n{end}'
gke-test-default-pool-239f5d02-gyn2: v1.4.0
gke-test-default-pool-239f5d02-x1kf: v1.4.0
gke-test-default-pool-239f5d02-xwux: v1.4.0
AppArmorカーネルモジュールが有効であること。LinuxカーネルがAppArmorプロファイルを強制するためには、AppArmorカーネルモジュールのインストールと有効化が必須です。UbuntuやSUSEなどのディストリビューションではデフォルトで有効化されますが、他の多くのディストリビューションでのサポートはオプションです。モジュールが有効になっているかチェックするには、次のように/sys/module/apparmor/parameters/enabledファイルを確認します。
cat /sys/module/apparmor/parameters/enabled
Y
KubeletがAppArmorをサポートしていれば(>= v1.4)、カーネルモジュールが有効になっていない場合にはAppArmorオプションが付いたPodを拒否します。
コンテナランタイムがAppArmorをサポートしていること。現在、Kubernetesがサポートするすべての一般的なコンテナランタイム、Docker、CRI-O、containerdなどは、AppArmorをサポートしています。関連するランタイムのドキュメントを参照して、クラスターがAppArmorを利用するための要求を満たしているかどうかを検証してください。
プロファイルが読み込まれていること。AppArmorがPodに適用されるのは、各コンテナが実行されるべきAppArmorプロファイルを指定したときです。もし指定されたプロファイルがまだカーネルに読み込まれていなければ、Kubelet(>= v1.4)はPodを拒否します。どのプロファイルがノードに読み込まれているのかを確かめるには、次のようなコマンドを実行して/sys/kernel/security/apparmor/profilesをチェックします。
ssh gke-test-default-pool-239f5d02-gyn2 "sudo cat /sys/kernel/security/apparmor/profiles | sort"
apparmor-test-deny-write (enforce)
apparmor-test-audit-write (enforce)
docker-default (enforce)
k8s-nginx (enforce)
ノード上でのプロファイルの読み込みの詳細については、プロファイルを使用したノードのセットアップを参照してください。
KubeletのバージョンがAppArmorサポートに対応しているもの(>= v1.4)である限り、Kubeletは必要条件を1つでも満たさないAppArmorオプションが付けられたPodをリジェクトします。また、ノード上のAppArmorのサポートは、次のようにready conditionのメッセージで確認することもできます(ただし、この機能は将来のリリースで削除される可能性があります)。
kubectl get nodes -o=jsonpath=$'{range .items[*]}{@.metadata.name}: {.status.conditions[?(@.reason=="KubeletReady")].message}\n{end}'
gke-test-default-pool-239f5d02-gyn2: kubelet is posting ready status. AppArmor enabled
gke-test-default-pool-239f5d02-x1kf: kubelet is posting ready status. AppArmor enabled
gke-test-default-pool-239f5d02-xwux: kubelet is posting ready status. AppArmor enabled
AppArmorのプロファイルは各コンテナごとに指定します。Podのコンテナで実行するAppArmorのプロファイルを指定するには、Podのメタデータに次のようなアノテーションを追加します。
container.apparmor.security.beta.kubernetes.io/<container_name>: <profile_ref>
ここで、<container_name>はプロファイルを適用するコンテナの名前であり、<profile_ref>には適用するプロファイルを指定します。profile_refは次の値のうち1つを指定します。
runtime/default: ランタイムのデフォルトのプロファイルを適用するlocalhost/<profile_name>: <profile_name>という名前でホストにロードされたプロファイルを適用するunconfined: いかなるプロファイルもロードされないことを示すアノテーションとプロファイルの名前のフォーマットの詳細については、APIリファレンスを参照してください。
KubernetesのAppArmorの強制では、まずはじめにすべての前提条件が満たされているかどうかをチェックします。その後、強制を行うためにプロファイルの選択をコンテナランタイムに委ねます。前提条件が満たされなかった場合、Podはリジェクトされ、実行されません。
プロファイルが適用されたかどうか確認するには、AppArmor securityオプションがコンテナ作成イベントに一覧されているかどうかを確認します。
kubectl get events | grep Created
22s 22s 1 hello-apparmor Pod spec.containers{hello} Normal Created {kubelet e2e-test-stclair-node-pool-31nt} Created container with docker id 269a53b202d3; Security:[seccomp=unconfined apparmor=k8s-apparmor-example-deny-write]
proc attrを調べることで、コンテナのルートプロセスが正しいプロファイルで実行されているかどうかを直接確認することもできます。
kubectl exec <pod_name> cat /proc/1/attr/current
k8s-apparmor-example-deny-write (enforce)
この例は、クラスターがすでにAppArmorのサポート付きでセットアップ済みであることを前提としています。
まず、使用したいプロファイルをノード上に読み込む必要があります。このプロファイルは、すべてのファイル書き込みを拒否します。
#include <tunables/global>
profile k8s-apparmor-example-deny-write flags=(attach_disconnected) {
#include <abstractions/base>
file,
# Deny all file writes.
deny /** w,
}
Podがどのノードにスケジュールされるかは予測できないため、プロファイルはすべてのノードに読み込ませる必要があります。この例では、単純にSSHを使ってプロファイルをインストールしますが、プロファイルを使用したノードのセットアップでは、他のアプローチについて議論しています。
NODES=(
# SSHでアクセス可能なノードのドメイン名
gke-test-default-pool-239f5d02-gyn2.us-central1-a.my-k8s
gke-test-default-pool-239f5d02-x1kf.us-central1-a.my-k8s
gke-test-default-pool-239f5d02-xwux.us-central1-a.my-k8s)
for NODE in ${NODES[*]}; do ssh $NODE 'sudo apparmor_parser -q <<EOF
#include <tunables/global>
profile k8s-apparmor-example-deny-write flags=(attach_disconnected) {
#include <abstractions/base>
file,
# Deny all file writes.
deny /** w,
}
EOF'
done
次に、deny-writeプロファイルを使用した単純な "Hello AppArmor" Podを実行します。
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: hello-apparmor
annotations:
# Tell Kubernetes to apply the AppArmor profile "k8s-apparmor-example-deny-write".
# Note that this is ignored if the Kubernetes node is not running version 1.4 or greater.
container.apparmor.security.beta.kubernetes.io/hello: localhost/k8s-apparmor-example-deny-write
spec:
containers:
- name: hello
image: busybox
command: [ "sh", "-c", "echo 'Hello AppArmor!' && sleep 1h" ]
kubectl create -f ./hello-apparmor.yaml
Podイベントを確認すると、PodコンテナがAppArmorプロファイル "k8s-apparmor-example-deny-write" を使用して作成されたことがわかります。
kubectl get events | grep hello-apparmor
14s 14s 1 hello-apparmor Pod Normal Scheduled {default-scheduler } Successfully assigned hello-apparmor to gke-test-default-pool-239f5d02-gyn2
14s 14s 1 hello-apparmor Pod spec.containers{hello} Normal Pulling {kubelet gke-test-default-pool-239f5d02-gyn2} pulling image "busybox"
13s 13s 1 hello-apparmor Pod spec.containers{hello} Normal Pulled {kubelet gke-test-default-pool-239f5d02-gyn2} Successfully pulled image "busybox"
13s 13s 1 hello-apparmor Pod spec.containers{hello} Normal Created {kubelet gke-test-default-pool-239f5d02-gyn2} Created container with docker id 06b6cd1c0989; Security:[seccomp=unconfined apparmor=k8s-apparmor-example-deny-write]
13s 13s 1 hello-apparmor Pod spec.containers{hello} Normal Started {kubelet gke-test-default-pool-239f5d02-gyn2} Started container with docker id 06b6cd1c0989
コンテナがこのプロファイルで実際に実行されていることを確認するために、コンテナのproc attrをチェックします。
kubectl exec hello-apparmor -- cat /proc/1/attr/current
k8s-apparmor-example-deny-write (enforce)
最後に、ファイルへの書き込みを行おうとすることで、プロファイルに違反すると何が起こるか見てみましょう。
kubectl exec hello-apparmor touch -- /tmp/test
touch: /tmp/test: Permission denied
error: error executing remote command: command terminated with non-zero exit code: Error executing in Docker Container: 1
まとめとして、読み込まれていないプロファイルを指定しようとするとどうなるのか見てみましょう。
kubectl create -f /dev/stdin <<EOF
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: hello-apparmor-2
annotations:
container.apparmor.security.beta.kubernetes.io/hello: localhost/k8s-apparmor-example-allow-write
spec:
containers:
- name: hello
image: busybox
command: [ "sh", "-c", "echo 'Hello AppArmor!' && sleep 1h" ]
EOF
pod/hello-apparmor-2 created
kubectl describe pod hello-apparmor-2
Name: hello-apparmor-2
Namespace: default
Node: gke-test-default-pool-239f5d02-x1kf/
Start Time: Tue, 30 Aug 2016 17:58:56 -0700
Labels: <none>
Annotations: container.apparmor.security.beta.kubernetes.io/hello=localhost/k8s-apparmor-example-allow-write
Status: Pending
Reason: AppArmor
Message: Pod Cannot enforce AppArmor: profile "k8s-apparmor-example-allow-write" is not loaded
IP:
Controllers: <none>
Containers:
hello:
Container ID:
Image: busybox
Image ID:
Port:
Command:
sh
-c
echo 'Hello AppArmor!' && sleep 1h
State: Waiting
Reason: Blocked
Ready: False
Restart Count: 0
Environment: <none>
Mounts:
/var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from default-token-dnz7v (ro)
Conditions:
Type Status
Initialized True
Ready False
PodScheduled True
Volumes:
default-token-dnz7v:
Type: Secret (a volume populated by a Secret)
SecretName: default-token-dnz7v
Optional: false
QoS Class: BestEffort
Node-Selectors: <none>
Tolerations: <none>
Events:
FirstSeen LastSeen Count From SubobjectPath Type Reason Message
--------- -------- ----- ---- ------------- -------- ------ -------
23s 23s 1 {default-scheduler } Normal Scheduled Successfully assigned hello-apparmor-2 to e2e-test-stclair-node-pool-t1f5
23s 23s 1 {kubelet e2e-test-stclair-node-pool-t1f5} Warning AppArmor Cannot enforce AppArmor: profile "k8s-apparmor-example-allow-write" is not loaded
PodのステータスはPendingとなり、Pod Cannot enforce AppArmor: profile "k8s-apparmor-example-allow-write" is not loaded(PodはAppArmorを強制できません: プロファイル "k8s-apparmor-example-allow-write" はロードされていません)という役に立つエラーメッセージが表示されています。同じメッセージのイベントも記録されています。
現在、KubernetesはAppArmorのプロファイルをノードに読み込むネイティブの仕組みは提供していません。しかし、プロファイルをセットアップする方法は、以下のように様々な方法があります。
スケジューラーはどのプロファイルがどのノードに読み込まれているのかがわからないため、すべてのプロファイルがすべてのノードに読み込まれていなければなりません。もう1つのアプローチとしては、各プロファイル(あるいはプロファイルのクラス)ごとにノードラベルを追加し、node selectorを用いてPodが必要なプロファイルを読み込んだノードで実行されるようにする方法もあります。
PodSecurityPolicy extensionが有効になっている場合、クラスタ全体でAppArmorn制限が適用されます。PodSecurityPolicyを有効にするには、apiserver上で次のフラグを設定する必要があります。
--enable-admission-plugins=PodSecurityPolicy[,others...]
AppArmorのオプションはPodSecurityPolicy上でアノテーションとして指定します。
apparmor.security.beta.kubernetes.io/defaultProfileName: <profile_ref>
apparmor.security.beta.kubernetes.io/allowedProfileNames: <profile_ref>[,others...]
defaultProfileNameオプションには、何も指定されなかった場合にコンテナにデフォルトで適用されるプロファイルを指定します。allowedProfileNamesオプションには、Podコンテナの実行が許可されるプロファイルのリストを指定します。両方のオプションが指定された場合、デフォルトは許可されなければいけません。プロファイルはコンテナ上で同じフォーマットで指定されます。完全な仕様については、APIリファレンスを参照してください。
クラスタ上でAppArmorを利用可能にしたくない場合、次のコマンドラインフラグで無効化できます。
--feature-gates=AppArmor=false
無効化すると、AppArmorプロファイルを含むPodは"Forbidden"エラーで検証に失敗します。ただし、デフォルトのdockerは非特権Pod上では"docker-default"というプロファイルを常に有効化し(AppArmorカーネルモジュールが有効である場合)、フィーチャーゲートで無効化したとしても有効化し続けることに注意してください。AppArmorを無効化するオプションは、AppArmorが一般利用(GA)になったときに削除される予定です。
クラスタをv1.4にアップグレードするために、AppArmorに関する操作は必要ありません。ただし、既存のPodがAppArmorのアノテーションを持っている場合、検証(またはPodSecurityPolicy admission)は行われません。もしpermissiveなプロファイルがノードに読み込まれていた場合、悪意のあるユーザーがPodの権限を上述のdocker-defaultより昇格させるために、permissiveなプロファイルを再適用する恐れがあります。これが問題となる場合、apparmor.security.beta.kubernetes.ioのアノテーションを含むすべてのPodのクラスターをクリーンアップすることを推奨します。
AppArmorが一般利用可能(GA)になったとき、現在アノテーションで指定しているオプションはフィールドに変換されます。移行中のすべてのアップグレードとダウングレードの経路をサポートするのは非常に微妙であるため、以降が必要になったときに詳細に説明する予定です。最低2リリースの間はフィールドとアノテーションの両方がサポートされるようにする予定です。最低2リリースの後は、アノテーションは明示的に拒否されるようになります。
AppArmorのプロファイルを正しく指定するのはやっかいな作業です。幸い、その作業を補助するツールがいくつかあります。
aa-genprofおよびaa-logprofは、アプリケーションの動作とログを監視することによりプロファイルのルールを生成します。詳しい説明については、AppArmor documentationを参照してください。プロファイルの生成には、アプリケーションを開発用ワークステーション上でDockerで実行することを推奨します。しかし、実際にPodが実行されるKubernetesノード上でツールを実行してはいけない理由はありません。
AppArmorに関する問題をデバッグするには、システムログをチェックして、特に何が拒否されたのかを確認できます。AppArmorのログはdmesgにverboseメッセージを送り、エラーは通常システムログまたはjournalctlで確認できます。詳しい情報は、AppArmor failuresで提供されています。
コンテナが実行するプロファイルを指定します。
container.apparmor.security.beta.kubernetes.io/<container_name>
ここで、<container_name>はPod内のコンテナの名前を一致させます。Pod内の各コンテナごとに別々のプロファイルを指定できます。runtime/default: デフォルトのランタイムプロファイルを指します。docker-defaultプロファイルが選択され、特権コンテナではunconfined(プロファイルなし)が選択されます。localhost/<profile_name>: 名前で指定されたノード(localhost)に読み込まれたプロファイルを指します。unconfined: これは実質的にコンテナ上のAppArmorを無効化します。これ以外のプロファイルリファレンスはすべて無効です。
何も指定されなかった場合にコンテナに適用するデフォルトのプロファイルは、以下のように指定します。
apparmor.security.beta.kubernetes.io/defaultProfileNamePodコンテナが指定することを許可するプロファイルのリストは、以下のように指定します。
apparmor.security.beta.kubernetes.io/allowedProfileNames追加のリソースとしては以下のものがあります。
Kubernetesクラスター内で実行されているアプリケーションは、Serviceという抽象化を経由して、他のアプリケーションや外の世界との発見や通信を行います。このドキュメントでは、異なる種類のServiceに送られたパケットの送信元IPに何が起こるのか、そして必要に応じてこの振る舞いを切り替える方法について説明します。
このドキュメントでは、以下の用語を使用します。
Kubernetesクラスターが必要、かつそのクラスターと通信するためにkubectlコマンドラインツールが設定されている必要があります。 このチュートリアルは、コントロールプレーンのホストとして動作していない少なくとも2つのノードを持つクラスターで実行することをおすすめします。 まだクラスターがない場合、minikubeを使って作成するか、 以下のいずれかのKubernetesプレイグラウンドも使用できます:
以下の例では、HTTPヘッダー経由で受け取ったリクエストの送信元IPをエコーバックする、小さなnginxウェブサーバーを使用します。次のコマンドでウェブサーバーを作成できます。
kubectl create deployment source-ip-app --image=k8s.gcr.io/echoserver:1.4
出力は次のようになります。
deployment.apps/source-ip-app created
Type=ClusterIPを使用したServiceでの送信元IPkube-proxyがiptablesモード(デフォルト)で実行されている場合、クラスター内部からClusterIPに送られたパケットに送信元のNATが行われることは決してありません。kube-proxyが実行されているノード上でhttp://localhost:10249/proxyModeにリクエストを送って、kube-proxyのモードを問い合わせてみましょう。
kubectl get nodes
出力は次のようになります。
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
kubernetes-node-6jst Ready <none> 2h v1.13.0
kubernetes-node-cx31 Ready <none> 2h v1.13.0
kubernetes-node-jj1t Ready <none> 2h v1.13.0
これらのノードの1つでproxyモードを取得します(kube-proxyはポート10249をlistenしています)。
# このコマンドは、問い合わせを行いたいノード上のシェルで実行してください。
curl http://localhost:10249/proxyMode
出力は次のようになります。
iptables
source IPアプリのServiceを作成することで、送信元IPが保持されているかテストできます。
kubectl expose deployment source-ip-app --name=clusterip --port=80 --target-port=8080
出力は次のようになります。
service/clusterip exposed
kubectl get svc clusterip
出力は次のようになります。
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
clusterip ClusterIP 10.0.170.92 <none> 80/TCP 51s
そして、同じクラスター上のPodからClusterIPにアクセスします。
kubectl run busybox -it --image=busybox --restart=Never --rm
出力は次のようになります。
Waiting for pod default/busybox to be running, status is Pending, pod ready: false
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
これで、Podの内部でコマンドが実行できます。
# このコマンドは、"kubectl run" のターミナルの内部で実行してください
ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 ::1/128 scope host
valid_lft forever preferred_lft forever
3: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1460 qdisc noqueue
link/ether 0a:58:0a:f4:03:08 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 10.244.3.8/24 scope global eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::188a:84ff:feb0:26a5/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
そして、wgetを使用してローカルのウェブサーバーに問い合わせます。
# "10.0.170.92" の部分をService名が"clusterip"のIPv4アドレスに置き換えてください
wget -qO - 10.0.170.92
CLIENT VALUES:
client_address=10.244.3.8
command=GET
...
client_addressは常にクライアントのPodのIPアドレスになります。これは、クライアントのPodとサーバーのPodが同じノード内にあっても異なるノードにあっても変わりません。
Type=NodePortを使用したServiceでの送信元IPType=NodePortを使用したServiceに送られたパケットは、デフォルトで送信元のNATが行われます。NodePort Serviceを作ることでテストできます。
kubectl expose deployment source-ip-app --name=nodeport --port=80 --target-port=8080 --type=NodePort
出力は次のようになります。
service/nodeport exposed
NODEPORT=$(kubectl get -o jsonpath="{.spec.ports[0].nodePort}" services nodeport)
NODES=$(kubectl get nodes -o jsonpath='{ $.items[*].status.addresses[?(@.type=="InternalIP")].address }')
クラウドプロバイダーで実行する場合、上に示したnodes:nodeportに対してファイアウォールのルールを作成する必要があるかもしれません。それでは、上で割り当てたノードポート経由で、クラスターの外部からServiceにアクセスしてみましょう。
for node in $NODES; do curl -s $node:$NODEPORT | grep -i client_address; done
出力は次のようになります。
client_address=10.180.1.1
client_address=10.240.0.5
client_address=10.240.0.3
これらは正しいクライアントIPではなく、クラスターのinternal IPであることがわかります。ここでは、次のようなことが起こっています。
node2:nodePortに送信するnode2は、パケット内の送信元IPアドレスを自ノードのIPアドレスに置換する(SNAT)node2は、パケット内の送信先IPアドレスをPodのIPアドレスに置換する図で表すと次のようになります。
クライアントのIPが失われることを回避するために、Kubernetesにはクライアントの送信元IPを保持する機能があります。service.spec.externalTrafficPolicyの値をLocalに設定すると、kube-proxyはローカルに存在するエンドポイントへのプロキシーリクエストだけをプロキシーし、他のノードへはトラフィックを転送しなくなります。このアプローチでは、オリジナルの送信元IPアドレスが保持されます。ローカルにエンドポイントが存在しない場合には、そのノードに送信されたパケットは損失します。そのため、エンドポイントに到達するパケットに適用する可能性のあるパケット処理ルールでは、送信元IPが正しいことを信頼できます。
次のようにしてservice.spec.externalTrafficPolicyフィールドを設定します。
kubectl patch svc nodeport -p '{"spec":{"externalTrafficPolicy":"Local"}}'
出力は次のようになります。
service/nodeport patched
そして、再度テストしてみます。
for node in $NODES; do curl --connect-timeout 1 -s $node:$NODEPORT | grep -i client_address; done
出力は次のようになります。
client_address=198.51.100.79
今度は、正しいクライアントIPが含まれる応答が1つだけ得られました。これは、エンドポイントのPodが実行されているノードから来たものです。
ここでは、次のようなことが起こっています。
node2:nodePortに送信するnode1:nodePortに送信する図で表すと次のようになります。
Type=LoadBalancerを使用したServiceでの送信元IPType=LoadBalancerを使用したServiceに送られたパケットは、デフォルトで送信元のNATが行われます。Ready状態にあるすべてのスケジュール可能なKubernetesのNodeは、ロードバランサーからのトラフィックを受付可能であるためです。そのため、エンドポイントが存在しないノードにパケットが到達した場合、システムはエンドポイントが存在するノードにパケットをプロシキーします。このとき、(前のセクションで説明したように)パケットの送信元IPがノードのIPに置換されます。
ロードバランサー経由でsource-ip-appを公開することで、これをテストできます。
kubectl expose deployment source-ip-app --name=loadbalancer --port=80 --target-port=8080 --type=LoadBalancer
出力は次のようになります。
service/loadbalancer exposed
ServiceのIPアドレスを表示します。
kubectl get svc loadbalancer
出力は次のようになります。
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
loadbalancer LoadBalancer 10.0.65.118 203.0.113.140 80/TCP 5m
次に、Serviceのexternal-ipにリクエストを送信します。
curl 203.0.113.140
出力は次のようになります。
CLIENT VALUES:
client_address=10.240.0.5
...
しかし、Google Kubernetes EngineやGCE上で実行している場合、同じservice.spec.externalTrafficPolicyフィールドをLocalに設定すると、ロードバランサーからのトラフィックを受け付け可能なノードのリストから、Serviceエンドポイントが存在しないノードが強制的に削除されます。この動作は、ヘルスチェックを意図的に失敗させることによって実現されています。
図で表すと次のようになります。
アノテーションを設定することで動作をテストできます。
kubectl patch svc loadbalancer -p '{"spec":{"externalTrafficPolicy":"Local"}}'
Kubernetesにより割り当てられたservice.spec.healthCheckNodePortフィールドをすぐに確認します。
kubectl get svc loadbalancer -o yaml | grep -i healthCheckNodePort
出力は次のようになります。
healthCheckNodePort: 32122
service.spec.healthCheckNodePortフィールドは、/healthzでhealth checkを配信しているすべてのノード上のポートを指しています。次のコマンドでテストできます。
kubectl get pod -o wide -l run=source-ip-app
出力は次のようになります。
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE
source-ip-app-826191075-qehz4 1/1 Running 0 20h 10.180.1.136 kubernetes-node-6jst
curlを使用して、さまざまなノード上の/healthzエンドポイントからデータを取得します。
# このコマンドは選んだノードのローカル上で実行してください
curl localhost:32122/healthz
1 Service Endpoints found
ノードが異なると、得られる結果も異なる可能性があります。
# このコマンドは、選んだノード上でローカルに実行してください
curl localhost:32122/healthz
No Service Endpoints Found
コントロールプレーン上で実行中のコントローラーは、クラウドのロードバランサーを割り当てる責任があります。同じコントローラーは、各ノード上のポートやパスを指すHTTPのヘルスチェックも割り当てます。エンドポイントが存在しない2つのノードがヘルスチェックに失敗するまで約10秒待った後、curlを使用してロードバランサーのIPv4アドレスに問い合わせます。
curl 203.0.113.140
出力は次のようになります。
CLIENT VALUES:
client_address=198.51.100.79
...
Type=LoadBalancerを使用したServiceで送信元IPを保持する機能を提供しているのは一部のクラウドプロバイダだけです。実行しているクラウドプロバイダによっては、以下のように異なる方法でリクエストを満たす場合があります。
クライアントとのコネクションをプロキシーが終端し、ノードやエンドポイントとの接続には新しいコネクションが開かれる。このような場合、送信元IPは常にクラウドのロードバランサーのものになり、クライアントのIPにはなりません。
クライアントからロードバランサーのVIPに送信されたリクエストが、中間のプロキシーではなく、クライアントの送信元IPとともにノードまで到達するようなパケット転送が使用される。
1つめのカテゴリーのロードバランサーの場合、真のクライアントIPと通信するために、 HTTPのForwardedヘッダーやX-FORWARDED-FORヘッダー、proxy protocolなどの、ロードバランサーとバックエンドの間で合意されたプロトコルを使用する必要があります。2つ目のカテゴリーのロードバランサーの場合、Serviceのservice.spec.healthCheckNodePortフィールドに保存されたポートを指すHTTPのヘルスチェックを作成することで、上記の機能を活用できます。
Serviceを削除します。
kubectl delete svc -l app=source-ip-app
Deployment、ReplicaSet、Podを削除します。
kubectl delete deployment source-ip-app