一足遅れて Kubernetes を学び始める - 03. Raspberry Pi -

2019年4月28日

ストーリー

前回

一足遅れて Kubernetes を学び始める - 02. Docker For Mac -では、Mac で Kubernetes を軽く動かしてみました。DockerForMac では、Node が Master のみだったため、Kubernetes を学習するには、ものたりない感がありました。そこで、RaspberryPi を使っておうち Kubernetes を構築することになりました。

参考サイト

レシピ

商品名	個数	用途
Raspberry Pi 3 Model B	3 つ	MasterNode1 台 WorkerNode2 台
microSDHC カード 16GB	3 枚	RaspberryPi の image 書き込み先
LAN ケーブル	1 本	RaspberryPi とネットワーク接続
USB 充電器	1 台	RaspberryPi の電源
Micro USB ケーブル	4 本	RaspberryPi と USB 充電器をつなげる
for Raspberry Pi ケース専用 4 段ヒートシンク付	1 台	4 段 (3:RaspberryPi,1:USB 充電器)

RaspberryPi は世代 3 の ModelB なら WiFi 接続できるので、自宅の WiFi につなげることにしました。自宅では SoftbankAir を使っています。（ただし、初回のみ LAN ケーブルでネットワーク接続します)

また、私の環境は下記のとおりです。

iMac (21.5-inch, 2017)

構築（物理）

Raspberry Pi でおうち Kubernetes 構築【物理編】で十分な情報があります。こちらを参考にして組み立てします。できたものがこちらです。

WiFi を使うために、LAN ケーブルや WiFi 親機などがなくなり、スッキリしました。電源を確保できるところであれば、家の中なら、どこでも持ち運びできます。 ✨

構築（論理）

Raspbian Stretch Liteをダウンロードしておきます。

Step の 1 から 3 までの手順をRaspberryPi 一台ずつ、下記の手続きを踏んでいきます。

1. 初期設定

microSD カードを Mac につなげた後に、下記を実施します。

$ diskutil list
$ sudo diskutil umount /dev/disk3s1
$ sudo dd bs=1m if=2019-04-08-raspbian-stretch-lite.img of=/dev/rdisk3 conv=sync
$ cd /Volumes/boot
$ touch ssh
$ vim cmdline.txt
# 下記を末尾に追記
cgroup_enable=cpuset cgroup_enable=memory cgroup_memory=1

イメージを書き込み際、r をつける (rdisk3)と、高速になるそうです。

2. RaspberryPi に接続

MicroSD カードを RaspbeeryPi に挿入し、電源をつけたら、下記を実施します。 LAN ケーブルは、自宅の WiFi に直接つなげます。(私の場合は SoftBankAir)

hostname は、お好みの名前にします。（私は、Master:raspi001, Worker:raspi002,raspi003としました。)

$ slogin pi@raspberrypi.local
# 初回password「raspberry」
pi@raspbeerypi:~ $ sudo passwd pi
pi@raspbeerypi:~ $ sudo apt-get update && sudo apt-get -y upgrade && sudo apt-get install -y vim
pi@raspbeerypi:~ $ sudo vim /etc/hostname
pi@raspbeerypi:~ $ sudo sh -c 'wpa_passphrase <SSID> <PASSWORD> >> /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf'
pi@raspbeerypi:~ $ sudo shutdown -r now

※ 2 回目以降は、ssh-keygen -R raspberrypi.localをしましょう。

電源を落として、LAN ケーブルを外します。再度電源をつけて数分待ってから、下記を実施します。

$ slogin pi@raspi001.local
pi@raspi001:~ $

接続できたら成功です。

3. 各種インストール

おまじないをします。

pi@raspi001:~ $ sudo dphys-swapfile swapoff && sudo dphys-swapfile uninstall && sudo update-rc.d dphys-swapfile remove

Docker をインストールします。

pi@raspi001:~ $ sudo apt-get install apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common -y
pi@raspi001:~ $ curl -fsSL https://download.docker.com/linux/debian/gpg | sudo apt-key add -
pi@raspi001:~ $ echo "deb [arch=armhf] https://download.docker.com/linux/$(. /etc/os-release; echo "$ID") \
     $(lsb_release -cs) stable" | \
    sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list
pi@raspi001:~ $ sudo apt-get update -y
pi@raspi001:~ $ sudo apt-get install docker-ce -y

Kubernetes をインストールします。

pi@raspi001:~ $ curl -fsSL https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg|sudo apt-key add -
pi@raspi001:~ $ echo "deb http://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kube.list
pi@raspi001:~ $ sudo apt-get update -y && sudo apt-get install kubelet kubeadm kubectl -y

4. MasterNode の設定

MasterNode にする RaspberryPi に対して下記を実施します。

pi@raspi001:~ $ sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16
pi@raspi001:~ $ mkdir -p $HOME/.kube
pi@raspi001:~ $ sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
pi@raspi001:~ $ sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

出力される join メッセージをメモしておき、WorkerNode の構築時に使います。

こちらに従い下記を実行します。

pi@raspi001:~ $ kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/a70459be0084506e4ec919aa1c114638878db11b/Documentation/kube-flannel.yml
pi@raspi001:~ $ kubectl get pods --all-namespaces
NAMESPACE     NAME                               READY   STATUS              RESTARTS   AGE
kube-system   coredns-fb8b8dccf-lglcr            0/1     ContainerCreating   0          4d16h
kube-system   coredns-fb8b8dccf-snt7d            0/1     ContainerCreating   0          4d16h
...

5. WorkerNode の設定

MasterNode から出力された join コマンドを実施します。

pi@raspi002 $ kubeadm join 192.168.3.32:6443 --token X \
    --discovery-token-ca-cert-hash sha256:X

6. MasterNode から確認

Node が増えているか確認します。

pi@raspi001:~ $ kubectl get nodes
NAME       STATUS   ROLES    AGE   VERSION
raspi001   Ready    master   65m   v1.14.1
raspi002   Ready    <none>   18m   v1.14.1
raspi002   Ready    <none>   18m   v1.14.1
pi@raspi001:~ $ kubectl label node raspi002 node-role.kubernetes.io/worker=worker
pi@raspi001:~ $ kubectl label node raspi003 node-role.kubernetes.io/worker=worker
pi@raspi001:~ $ kubectl get nodes
NAME       STATUS   ROLES    AGE   VERSION
raspi001   Ready    master   65m   v1.14.1
raspi002   Ready    worker   37m   v1.14.1
raspi003   Ready    worker   37m   v1.14.1

7. ブラウザから確認

試しにデプロイ → サービス公開 → ブラウザ確認までを、さっと通してみます。

pi@raspi001:~ $ kubectl run nginx --image=nginx --replicas=1 --port=80
pi@raspi001:~ $ kubectl expose deployment nginx --port 80 --target-port 80 --type NodePort
pi@raspi001:~ $ kubectl get svc nginx
NAME    TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
nginx   NodePort   10.99.227.194   <none>        80:30783/TCP   17m

サービス公開までしたので、アクセスしてみます。

内部

pi@raspi001:~ $ curl http://10.99.227.194:80
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
    body {
        width: 35em;
        margin: 0 auto;
        font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
    }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>

外部

pi@raspi001:~ $ ifconfig
...
wlan0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.3.32  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.3.255

http://192.168.3.32:30783にアクセス

OK!

お片付け

pi@raspi001:~ $ kubectl delete deployments nginx
deployment.extensions "nginx" deleted
pi@raspi001:~ $ kubectl  delete service nginx
service "nginx" deleted

完成

すんなりと構築することができました。これは先人たちの記事がたくさんあるので、サクサクと進めることができました。これで、Kubernetes を使いまくります!! 💪💪 次回はこちらです。