おうちKubernetesをはじめる(その2)

2024.01.21

はじめに

おうちKubernetesをはじめる(その1) からの続きです。

複数のソースを見ながら作業を進めます。 Webページに記載されている内容は数年経っているものも多く、Kubernetes や Ubuntu のバージョン依存で作業が異なる可能性を考慮します。

まずは、下記を参考にkubeadmで構築します。

How to Install Kubernetes Cluster on Ubuntu 22.04 (Step-by-Step Guide)
Introduction
hbayraktar.medium.com

Ubuntu22.04については、上記が参考になりそうなのでこれを見ながら進めます。 ただし、参考ページの方のarch は amd64 のようなのでその点の差異に注意します。

kubeadm / containerd で Kubernetes - Qiita
はじめに昨年 CKA を取得するべく Kubernetes を勉強し無事取得することが出来ました。体験記は以下に記事を書いているのでご参考までに。CKA受験体験記(2020/03)※改定前の…
qiita.com
自宅Kubernetesクラスタはじめました
結構楽しい🥳Intel NUC＆kubeadmでおもちゃのクラスタを作って外部からアクセスするまで 追記:アップグレードも
blog.ebiiim.com

作業内容

全ノードに対して行う内容となります。

  • 固定IPアドレスの設定
  • hostsファイルの設定(各ノード間でそれぞれのホスト名を認識できるようにする)
  • スワップの無効化
  • containerd 向けのパラメータ設定1
  • containerd 向けのパラメータ設定2
  • containerdのインストール
    • containerd の インストール
    • containerd の 設定
  • Kubernetes(kubelet kubeadm kubectl)のインストール

ネットワーク構成

  • 192.168.1.201 k8s1
  • 192.168.1.202 k8s2
  • 192.168.1.203 k8s3

各ノードの設定(k8s1の例)

固定IPアドレスを設定します。 下記はk8s1の例で、それぞれ個体に合わせて設定します。

cat << _EOF_ | sudo tee -a /etc/netplan/01-netcfg.yaml
network:
  version: 2
  ethernets:
    eth0:
      addresses:
        - 192.168.1.201/24 # k8s1
      nameservers:
        addresses: [192.168.1.1]
      routes:
        - to: default
          via: 192.168.1.1
_EOF_


sudo chmod 600 /etc/netplan/01-netcfg.yaml
sudo netplan apply


hostnamectl set-hostname k8s1


cat << _EOF_ | sudo tee -a /etc/hosts
192.168.1.201  k8s1
192.168.1.202  k8s2
192.168.1.203  k8s3
_EOF_

スワップの無効化(全ノード)

swapoff を実行し、かつ /etc/fstab に swap と記載されている行をコメントアウトします。

sudo swapoff -a
sudo sed -i '/ swap / s/^\(.*\)$/#\1/g' /etc/fstab

ただし、元々 /etc/fstab にはこのような記載されていないようですし、Swapは使われていないようです。

$ cat /etc/fstab
LABEL=writable  /   ext4    discard,errors=remount-ro   0 1
LABEL=system-boot       /boot/firmware  vfat    defaults        0       1

$ sudo free -m
               total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            7808         170        7306           3         331        7387
Swap:              0           0           0

containerd 向けのパラメータ設定1 (全ノード)

設定

containerd インストール前に行います。

lsmodで確認すると、初期状態では、br_netfilter、overlay はロードされていません。

$ lsmod | grep -e br_netfilter -e overlay

設定します。

sudo tee /etc/modules-load.d/containerd.conf <<EOF
overlay
br_netfilter
EOF

ファイルの内容を確認します。

$ cat /etc/modules-load.d/containerd.conf
overlay
br_netfilter

有効化します。

sudo modprobe overlay
sudo modprobe br_netfilter

lsmodでロードされていることを確認します。

$ lsmod | grep -e br_netfilter -e overlay
br_netfilter           32768  0
bridge                319488  1 br_netfilter
overlay               155648  0

containerd 向けのパラメータ設定2 (全ノード)

こちらも containerd インストール前に行います。

設定

/etc/sysctl.d/ 以下に下記の設定が必要です。(具体的な設定方法は後述します。)

net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.ipv4.ip_forward = 1

現在の設定を確認します。

今回の環境では、net.bridge.bridge-nf-call-iptables と net.bridge.bridge-nf-call-iptables は1になっているので、net.ipv4.ip_forward のみ設定を変更します。

$ sysctl net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
$ sysctl net.bridge.bridge-nf-call-iptables
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
$ sysctl net.ipv4.ip_forward
net.ipv4.ip_forward = 0

/etc/sysctl.d/ は下記のようなファイルが格納されています。

$ ls -la /etc/sysctl.d/
total 44
drwxr-xr-x  2 root root 4096 Jan 13 15:42 .
drwxr-xr-x 95 root root 4096 Jan 28 06:22 ..
-rw-r--r--  1 root root   77 Feb 25  2022 10-console-messages.conf
-rw-r--r--  1 root root  490 Feb 25  2022 10-ipv6-privacy.conf
-rw-r--r--  1 root root 1229 Feb 25  2022 10-kernel-hardening.conf
-rw-r--r--  1 root root 1184 Feb 25  2022 10-magic-sysrq.conf
-rw-r--r--  1 root root  158 Feb 25  2022 10-network-security.conf
-rw-r--r--  1 root root 1292 Feb 25  2022 10-ptrace.conf
-rw-r--r--  1 root root  532 Feb 25  2022 10-zeropage.conf
-rw-r--r--  1 root root  185 Aug  8 00:30 99-cloudimg-ipv6.conf
lrwxrwxrwx  1 root root   14 Sep 20 01:57 99-sysctl.conf -> ../sysctl.conf
-rw-r--r--  1 root root  798 Feb 25  2022 README.sysctl

このうち、シンボリックリンクとなっている /etc/sysctl.conf にコメントアウトされた行が存在しますので、こちらのコメントアウトを外すことにします。

設定前

$ cat /etc/sysctl.conf | grep ipv4.ip_forward
#net.ipv4.ip_forward=1

設定方法

sudo sed -i 's/^#\(net.ipv4.ip_forward=1\)/\1/' /etc/sysctl.conf

設定後

$ cat /etc/sysctl.conf | grep ipv4.ip_forward
net.ipv4.ip_forward=1

reloadします。

sudo sysctl --system

(下記のようなメッセージが表示されましたがここでは無視します。)

net.ipv4.conf.default.accept_source_route = 0
sysctl: setting key "net.ipv4.conf.all.accept_source_route": Invalid argument
net.ipv4.conf.default.promote_secondaries = 1
sysctl: setting key "net.ipv4.conf.all.promote_secondaries": Invalid argument

設定が変更されたことを確認します。

$ sysctl net.ipv4.ip_forward
net.ipv4.ip_forward = 1

containerd の インストール (全ノード)

sudo apt update
sudo apt install -y gnupg2


sudo curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmour -o /etc/apt/trusted.gpg.d/docker.gpg
sudo add-apt-repository "deb [arch=arm64] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"

この時点で、リポジトリ追加の確認のため、Enterキー入力を促される場合には、Enterキーを入力して次に進みます。

sudo apt update
sudo apt install -y containerd.io

今回の環境では、containerd.io arm64 1.6.27-1 がインストールされました。

containerdの設定

設定方法としては下記の通りです。

“containerd config default” によって既定の設定内容を出力できるので、これを/etc/containerd/config.tomlに上書きし、”SystemdCgroup = false” を “SystemdCgroup = true” に書き換えるという意味になります。

containerd config default | sudo tee /etc/containerd/config.toml >/dev/null 2>&1
sudo sed -i 's/SystemdCgroup \= false/SystemdCgroup \= true/g' /etc/containerd/config.toml
cat /etc/containerd/config.toml

(参考)元々の config.toml

元々保存されているファイルは下記の内容でした。

$ cat /etc/containerd/config.toml


#   Copyright 2018-2022 Docker Inc.

#   Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
#   you may not use this file except in compliance with the License.
#   You may obtain a copy of the License at

#       http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0

#   Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
#   distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
#   WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
#   See the License for the specific language governing permissions and
#   limitations under the License.

disabled_plugins = ["cri"]

#root = "/var/lib/containerd"
#state = "/run/containerd"
#subreaper = true
#oom_score = 0

#[grpc]
#  address = "/run/containerd/containerd.sock"
#  uid = 0
#  gid = 0

#[debug]
#  address = "/run/containerd/debug.sock"
#  uid = 0
#  gid = 0
#  level = "info"

(参考)出力した config.toml

“containerd config default” で下記の内容が出力されます。 この中で “SystemdCgroup = false” と記述されていますので、”SystemdCgroup = true” に書き換えます。 (なお、”systemd_cgroup = false” というパラメータもあるようですが、参考にした手順には記載が無いのでこちらは書き換えません)

$ containerd config default


$ containerd config default 
disabled_plugins = []
imports = []
oom_score = 0
plugin_dir = ""
required_plugins = []
root = "/var/lib/containerd"
state = "/run/containerd"
temp = ""
version = 2

[cgroup]
  path = ""

[debug]
  address = ""
  format = ""
  gid = 0
  level = ""
  uid = 0

[grpc]
  address = "/run/containerd/containerd.sock"
  gid = 0
  max_recv_message_size = 16777216
  max_send_message_size = 16777216
  tcp_address = ""
  tcp_tls_ca = ""
  tcp_tls_cert = ""
  tcp_tls_key = ""
  uid = 0

[metrics]
  address = ""
  grpc_histogram = false

[plugins]

  [plugins."io.containerd.gc.v1.scheduler"]
    deletion_threshold = 0
    mutation_threshold = 100
    pause_threshold = 0.02
    schedule_delay = "0s"
    startup_delay = "100ms"

  [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri"]
    device_ownership_from_security_context = false
    disable_apparmor = false
    disable_cgroup = false
    disable_hugetlb_controller = true
    disable_proc_mount = false
    disable_tcp_service = true
    enable_selinux = false
    enable_tls_streaming = false
    enable_unprivileged_icmp = false
    enable_unprivileged_ports = false
    ignore_image_defined_volumes = false
    max_concurrent_downloads = 3
    max_container_log_line_size = 16384
    netns_mounts_under_state_dir = false
    restrict_oom_score_adj = false
    sandbox_image = "registry.k8s.io/pause:3.6"
    selinux_category_range = 1024
    stats_collect_period = 10
    stream_idle_timeout = "4h0m0s"
    stream_server_address = "127.0.0.1"
    stream_server_port = "0"
    systemd_cgroup = false
    tolerate_missing_hugetlb_controller = true
    unset_seccomp_profile = ""

    [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".cni]
      bin_dir = "/opt/cni/bin"
      conf_dir = "/etc/cni/net.d"
      conf_template = ""
      ip_pref = ""
      max_conf_num = 1

    [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd]
      default_runtime_name = "runc"
      disable_snapshot_annotations = true
      discard_unpacked_layers = false
      ignore_rdt_not_enabled_errors = false
      no_pivot = false
      snapshotter = "overlayfs"

      [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.default_runtime]
        base_runtime_spec = ""
        cni_conf_dir = ""
        cni_max_conf_num = 0
        container_annotations = []
        pod_annotations = []
        privileged_without_host_devices = false
        runtime_engine = ""
        runtime_path = ""
        runtime_root = ""
        runtime_type = ""

        [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.default_runtime.options]

      [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.runtimes]

        [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.runtimes.runc]
          base_runtime_spec = ""
          cni_conf_dir = ""
          cni_max_conf_num = 0
          container_annotations = []
          pod_annotations = []
          privileged_without_host_devices = false
          runtime_engine = ""
          runtime_path = ""
          runtime_root = ""
          runtime_type = "io.containerd.runc.v2"

          [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.runtimes.runc.options]
            BinaryName = ""
            CriuImagePath = ""
            CriuPath = ""
            CriuWorkPath = ""
            IoGid = 0
            IoUid = 0
            NoNewKeyring = false
            NoPivotRoot = false
            Root = ""
            ShimCgroup = ""
            SystemdCgroup = false

      [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.untrusted_workload_runtime]
        base_runtime_spec = ""
        cni_conf_dir = ""
        cni_max_conf_num = 0
        container_annotations = []
        pod_annotations = []
        privileged_without_host_devices = false
        runtime_engine = ""
        runtime_path = ""
        runtime_root = ""
        runtime_type = ""

        [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".containerd.untrusted_workload_runtime.options]

    [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".image_decryption]
      key_model = "node"

    [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry]
      config_path = ""

      [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.auths]

      [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.configs]

      [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.headers]

      [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.mirrors]

    [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".x509_key_pair_streaming]
      tls_cert_file = ""
      tls_key_file = ""

  [plugins."io.containerd.internal.v1.opt"]
    path = "/opt/containerd"

  [plugins."io.containerd.internal.v1.restart"]
    interval = "10s"

  [plugins."io.containerd.internal.v1.tracing"]
    sampling_ratio = 1.0
    service_name = "containerd"

  [plugins."io.containerd.metadata.v1.bolt"]
    content_sharing_policy = "shared"

  [plugins."io.containerd.monitor.v1.cgroups"]
    no_prometheus = false

  [plugins."io.containerd.runtime.v1.linux"]
    no_shim = false
    runtime = "runc"
    runtime_root = ""
    shim = "containerd-shim"
    shim_debug = false

  [plugins."io.containerd.runtime.v2.task"]
    platforms = ["linux/arm64/v8"]
    sched_core = false

  [plugins."io.containerd.service.v1.diff-service"]
    default = ["walking"]

  [plugins."io.containerd.service.v1.tasks-service"]
    rdt_config_file = ""

  [plugins."io.containerd.snapshotter.v1.aufs"]
    root_path = ""

  [plugins."io.containerd.snapshotter.v1.btrfs"]
    root_path = ""

  [plugins."io.containerd.snapshotter.v1.devmapper"]
    async_remove = false
    base_image_size = ""
    discard_blocks = false
    fs_options = ""
    fs_type = ""
    pool_name = ""
    root_path = ""

  [plugins."io.containerd.snapshotter.v1.native"]
    root_path = ""

  [plugins."io.containerd.snapshotter.v1.overlayfs"]
    mount_options = []
    root_path = ""
    sync_remove = false
    upperdir_label = false

  [plugins."io.containerd.snapshotter.v1.zfs"]
    root_path = ""

  [plugins."io.containerd.tracing.processor.v1.otlp"]
    endpoint = ""
    insecure = false
    protocol = ""

[proxy_plugins]

[stream_processors]

  [stream_processors."io.containerd.ocicrypt.decoder.v1.tar"]
    accepts = ["application/vnd.oci.image.layer.v1.tar+encrypted"]
    args = ["--decryption-keys-path", "/etc/containerd/ocicrypt/keys"]
    env = ["OCICRYPT_KEYPROVIDER_CONFIG=/etc/containerd/ocicrypt/ocicrypt_keyprovider.conf"]
    path = "ctd-decoder"
    returns = "application/vnd.oci.image.layer.v1.tar"

  [stream_processors."io.containerd.ocicrypt.decoder.v1.tar.gzip"]
    accepts = ["application/vnd.oci.image.layer.v1.tar+gzip+encrypted"]
    args = ["--decryption-keys-path", "/etc/containerd/ocicrypt/keys"]
    env = ["OCICRYPT_KEYPROVIDER_CONFIG=/etc/containerd/ocicrypt/ocicrypt_keyprovider.conf"]
    path = "ctd-decoder"
    returns = "application/vnd.oci.image.layer.v1.tar+gzip"

[timeouts]
  "io.containerd.timeout.bolt.open" = "0s"
  "io.containerd.timeout.shim.cleanup" = "5s"
  "io.containerd.timeout.shim.load" = "5s"
  "io.containerd.timeout.shim.shutdown" = "3s"
  "io.containerd.timeout.task.state" = "2s"

[ttrpc]
  address = ""
  gid = 0
  uid = 0

containerdの再起動

設定ファイルを変更したのでcontainerdを再起動します。

sudo systemctl restart containerd
sudo systemctl status containerd

下記(loaded (/lib/systemd/system/containerd.service; enabled; vendor preset: enabled))のようになっていれば問題ありません。

$ sudo systemctl status containerd
● containerd.service - containerd container runtime
     Loaded: loaded (/lib/systemd/system/containerd.service; enabled; vendor preset: enabled)
     Active: active (running) since Sun 2024-01-28 21:27:34 JST; 14s ago
       Docs: https://containerd.io

Kubernetes(kubelet kubeadm kubectl)のインストール (全ノード) v1.29

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


sudo apt update
sudo apt install -y kubelet kubeadm kubectl
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

kubelet,kubeadm,kubectl共に、1.29.4-2.1 がインストールされました。apt-mark で自動でバージョンアップされないよう固定しておきます。

Kubernetes(kubelet kubeadm kubectl)のインストール (全ノード) ※古い情報(1.28)

https://kubernetes.io/blog/2023/08/15/pkgs-k8s-io-introduction/#how-to-migrate に記載されている通り、2024年3月に、それまでGoogleが提供していたパッケージリポジトリが無くなってしまったため、こちらの方法ではインストールできません。

curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo gpg --dearmour -o /etc/apt/trusted.gpg.d/kubernetes-xenial.gpg
sudo apt-add-repository "deb http://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main"


sudo apt update
sudo apt install -y kubelet kubeadm kubectl
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

1.28.2-00 がインストールされました。apt-mark で自動でバージョンアップされないよう固定しておきます。

おわりに

ここまでで、全ノードで行う作業については完了です。

おうちKubernetesをはじめる(その3) に続きます。

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