はじめに

このスクラップではCKADやCKAといった資格取得のためにKubernetes完全ガイドを購入し、勉強したメモをまとめていきます。
https://www.amazon.co.jp/dp/4295009792

やり方

章ごとに内容を整理する
関連の技術トピックを調べたことをまとめる

Sadayoshi Tada / taddy

1章 Docker の復習と「Hello,Kubernetes」

Kubernetesをやる上でDockerについて学んでおくべきこと

Dockerコンテナの設計
Dockerfileの書き方
Dockerイメージのビルド
Dockerレジストリへのイメージのプッシュ

Dockerコンテナの設計

Dockerコンテナを使う時に気をつけること

Immutable Infrastructureなイメージにすること
1コンテナにつき1プロセス
コンテナイメージは軽量にする
実行ユーザーをroot以外にする

Sadayoshi Tada / taddy

2章なぜ Kubernetes が必要か？

Kubernetes はコンテナ化されたアプリケーションのデプロイ、スケーリングなどの管理を自動化するためのプラットフォーム(コンテナオーケストレーションエンジン)

Kubernetes のメリット

複数のノード管理
コンテナのスケジューリング
リソース管理
- Kubernetes NodeのCPUやメモリの秋リソース状況に従ってスケジュールされるからコンテナ配置するのかを管理する必要はない
ローリングアップデート
スケーリング/オートスケーリング
- コンテナを複数デプロイすることで負荷分散や耐障害性の確保が可能
コンテナの死活監視
セルフヒーリング
サービスディスカバリ
ロードバランシング
データの管理
ワークロードの管理
ログの管理
宣言的なコードによる管理
- Kubernetes は YAMLかJSONで宣言的なコードによってデプロイするコンテナや周辺リソースを管理できる

参考情報

Sadayoshi Tada / taddy

3章 Kubernetes 環境の選択肢

ローカル Kubernetes

ローカルで Kubernetes を動かすための選択肢として三つある

minikube
Docker Desktop For Mac/Windows
kind

あとでやりたいやつ

Kubernetes 構築ツール

kubeadm

kubeadmはKubernetes が公式に提供している構築ツール

Flannel

Flannelはノード缶を繋ぐネットワーク仮想的なトンネル(オーバーレイネットワーク）を作ることでKubernetes クラスタ内の Pod 同士の実現している

Rancher

Rancherはオープンソースのコンテナプラットフォームで、Kubernetes の導入ハードルを下げる

複数クラスタの統合管理
Kubernetes クラスタを様々なプラットフォームにデプロイ
オンプレを含む既存のクラスタを管理
複数クラスタに対するアプリケーションデプロイを可能にするMulti-cluster App機能
認証、モニタリング及びWebUIを提供
豊富なアプリケーションカタログ
Istioとの統合、連携

マネージド Kubernetes サービス

マネージドの Kubernetes サービスとしてパブリッククラウドを提供する各社が展開している

GKE(Google Kubernetes Engine)
AKS(Azure Kubernetes Service)
EKS(Elastic Kubernetes Service)

Sadayoshi Tada / taddy

4章 APIリソースとkubectl

kubectl インストールをmacOSに入れていく

$ OS_TYPE=darwin
$ curl -LO "https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/$(curl -s https://storage.googleapis.com/kubernetes-release/release/stable.txt)/bin/darwin/amd64/kubectl"
$ chmod +x kubectl
$ sudo mv kubectl /usr/local/bin/kubectl
$ echo 'source <(kubectl completion zsh)' >> ~/.zshrc

4.2 Kubernetesの基礎

Kubernetes は Master と Node の2種類のノードから構成されている
Master はAPIエンドポイントの提供、コンテナスケジューリング、コンテナのスケーリングを担うノードに対し、NodeはDockerが起動するノード
マニフェストファイルはYAMLかJSONでかき、Masterにリソースの登録をする

4.3 Kubernetes とリソース

Kubernetesのリソースは多数の種類があり、リソースのカテゴリが存在する
- Workloads APIs ：コンテナの実行感するリソース
  - Pod,ReplicationController,ReplicaSet,Deployment,DaemonSet,StatefulSet,Job,CronJob
- Service APIs:コンテナを外部公開するようなエンドポイントを提供するリソース
  - ClusterIP,ExternalIP,NodePort,LoadBalancer,Headless,ExternalName,Node-Selector,Ingress
- Config & Storage APIs : 設定、機密情報、永続化ボリュームなどに関するリソース
  - Secret,ConfigMap,PersistesVolumClaim
- Cluster APIs ：セキュリティやクォータなどに関するリソース
  - Node,Namespace,PersistentVolume,ResourceQuota,ServiceAccount,Role,ClusterRole,RoleBinding,ClusterRoleBinding,NetworkPolicy
- Metadata APIs : クラスタ内の他のリソースを操作するためのリソース
  - LimitRange,HorizontalPodAutoscaler,PodDitruptionBudget,CustomResourceDefinition

4.4 Namespaceによる仮想的なクラスタの分離

Namespaceは仮想的なクラスタの分離機能
- 複数チームでの利用、環境分離が可能
初期状態では4つのNamespaceが用意されている
- kube-system
- kube-public
- kube-node-lease
- default
Namespaceの分割粒度は開発するチームごとに分ける
- 環境分割だとアップデートの時に全環境に影響が出る
- prd-nsl/stg-nslのようになることでマニフェストの再利用性が低下する
- Serviceの名前解決時に異なる宛先に通信を行う必要が出る

4.5 CLIツールkubectl

kubectlの認証情報は~/.kube/configに書いている
- 編集方法は直接か、kubectl configでおこなう
- kubectl config get-contextで一覧取得
- kubectl config use-context xxxでcontext切り替え
- kubectl config current-context で現在のcontext表示
マニフェストの作成/削除/更新
- kubectl create -f yaml
- kubectl delete -f yaml
- kubectl apply -f yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: myapp
  labels:
    name: myapp
spec:
  containers:
  - name: nginx-containers
    image: nginx:1.16

Sadayoshi Tada / taddy

5章 Workloads APIs カテゴリ

5.1 Workloads APIs カテゴリの概要

Workloads APIs カテゴリに分類されるリソースはクラスタ上にコンテナを起動させるのに利用するリソース
- Pod
- ReplicationController
- ReplicaSet
- Deployment
- DaemonSet
- StatefulSet
- Job
- CronJob

5.2 Pod

Podは1つ以上のコンテナから構成されており、同じPodに含まれるコンテナ同士はネットワークが隔離せず、Pod単位でIPアドレスを共有している
- 多くの場合は1Podにつき1コンテナ
Podのデザインパターンは大きく3種類
- サイドカーパターン
- アンバサダーパターン：外部システムとのやりとりの代理を行う
  - Podないにつのコンテナが含まれるからメインコンテナからは接続先にlocalhostで指定してアンバサダーコンテナにつなげる
  - ユースケース：メインコンテナがDBにつなぐときの中継に使うことで疎結合になる
- アダプタパターン：外部からのアクセスのインターフェースとなる
  - Prometheusなどの監視ツールで必要データ形式にフォーマットするやつ
Podの作成
- Pod のテンプレート

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: sample-pod
spec:
  containers:
  - name: nginx-container
    image: nginx:1.16

単一Pod の作成

% kubectl apply -f sample-pod.yaml
pod/sample-pod created
% kubectl get pods
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
sample-pod               1/1     Running   0          41s
% kubectl get pods --output wide
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE    IP           NODE             NOMINATED NODE   READINESS GATES
sample-pod               1/1     Running   0          87s    10.1.0.141   docker-desktop   <none>           <none>

複数Podの作成テンプレート

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: sample-2pod
spec:
  containers:
  - name: nginx-container
    image: nginx:1.16
  - name: redis-container
    image: redis:3.2

複数Podの作成とログイン

% kubectl apply -f sample-2pod.yaml
pod/sample-2pod created
% kubectl get pods
NAME                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
sample-2pod              2/2     Running   0          57s
 % kubectl exec -it sample-2pod -- /bin/bash
Defaulted container "nginx-container" out of: nginx-container, redis-container
root@sample-2pod:/#

hostNetworkを使とNodeのIPアドレスを利用する関係上ポート番号を衝突させられない
DNSはClusterFirstがデフォルトで、クラスタないDNSを使った名前解決している
- 個別にクラスタ外のDNSを参照可能で、spec.dnsPolicy:Noneを設定する

5.3 ReplicaSet/ReplicationController

ReplicaSet/ReplicationControllerはPodのレプリカを作成し、指定した数のPodを維持し続けるリソース

このスクラップは2023/09/03にクローズされました

はじめに

やり方

1章 Docker の復習と「Hello,Kubernetes」

Dockerコンテナの設計

2章 なぜ Kubernetes が必要か？

3章 Kubernetes 環境の選択肢

ローカル Kubernetes

Kubernetes 構築ツール

kubeadm

Flannel

Rancher

マネージド Kubernetes サービス

4章 APIリソースとkubectl

4.2 Kubernetesの基礎

4.3 Kubernetes とリソース

4.4 Namespaceによる仮想的なクラスタの分離

4.5 CLIツールkubectl

5章 Workloads APIs カテゴリ

5.1 Workloads APIs カテゴリの概要

5.2 Pod

5.3 ReplicaSet/ReplicationController

2章なぜ Kubernetes が必要か？