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学習環境

1 - Minikubeを使用してローカル環境でKubernetesを動かす

Minikubeはローカル環境でKubernetesを簡単に実行するためのツールです。Kubernetesを試したり日々の開発への使用を検討するユーザー向けに、PC上のVM内でシングルノードのKubernetesクラスタを実行することができます。

Minikubeの機能

MinikubeのサポートするKubernetesの機能:

  • DNS
  • NodePort
  • ConfigMapとSecret
  • ダッシュボード
  • コンテナランタイム: Docker、CRI-Oおよびcontainerd
  • CNI (Container Network Interface) の有効化
  • Ingress

インストール

ツールのインストールについて知りたい場合は、公式のGet Started!のガイドに従ってください。

クイックスタート

これはMinikubeの起動、使用、削除をローカルで実施する簡単なデモです。下記の手順に従って、Minikubeを起動し試してください。

  1. Minikubeを起動し、クラスターを作成します:

    minikube start

    出力はこのようになります:

    Starting local Kubernetes cluster...
Running pre-create checks...
Creating machine...
Starting local Kubernetes cluster...

    特定のKubernetesのバージョン、VM、コンテナランタイム上でクラスターを起動するための詳細は、クラスターの起動を参照してください。

  2. kubectlを使用してクラスターと対話できるようになります。詳細はクラスターに触れてみようを参照してください。

    単純なHTTPサーバーであるechoserverという既存のイメージを使用して、Kubernetes Deploymentを作りましょう。そして--portを使用して8080番ポートで公開しましょう。

    kubectl create deployment hello-minikube --image=k8s.gcr.io/echoserver:1.10

    出力はこのようになります:

    deployment.apps/hello-minikube created

  3. hello-minikubeDeploymentに接続するために、Serviceとして公開します:

    kubectl expose deployment hello-minikube --type=NodePort --port=8080

    --type=NodePortオプションで、Serviceのタイプを指定します。

    出力はこのようになります:

    service/hello-minikube exposed

  4. hello-minikubePodが起動開始されましたが、公開したService経由で接続する前にPodが起動完了になるまで待つ必要があります。

    Podが稼働しているか確認します:

    kubectl get pod

    STATUSにContainerCreatingと表示されている場合、Podはまだ作成中です:

    NAME                              READY     STATUS              RESTARTS   AGE
hello-minikube-3383150820-vctvh   0/1       ContainerCreating   0          3s

    STATUSにRunningと表示されている場合、Podは稼働中です:

    NAME                              READY     STATUS    RESTARTS   AGE
hello-minikube-3383150820-vctvh   1/1       Running   0          13s

  5. Serviceの詳細を確認するため、公開したServiceのURLを取得します:

    minikube service hello-minikube --url

  6. ローカル環境のクラスターについて詳細を確認するには、出力から得たURLをブラウザー上でコピーアンドペーストしてください。

    出力はこのようになります:

    Hostname: hello-minikube-7c77b68cff-8wdzq

Pod Information:
 -no pod information available-

Server values:
 server_version=nginx: 1.13.3 - lua: 10008

Request Information:
 client_address=172.17.0.1
 method=GET
 real path=/
 query=
 request_version=1.1
 request_scheme=http
 request_uri=http://192.168.99.100:8080/

Request Headers:
	accept=*/*
	host=192.168.99.100:30674
	user-agent=curl/7.47.0

Request Body:
	-no body in request-

    Serviceやクラスターをこれ以上稼働させない場合、削除する事ができます。

  7. hello-minikubeServiceを削除します:

    kubectl delete services hello-minikube

    出力はこのようになります:

    service "hello-minikube" deleted

  8. hello-minikubeDeploymentを削除します:

    kubectl delete deployment hello-minikube

    出力はこのようになります:

    deployment.extensions "hello-minikube" deleted

  9. ローカル環境のMinikubeクラスターを停止します:

    minikube stop

    出力はこのようになります:

    Stopping "minikube"...
"minikube" stopped.

    詳細はクラスターの停止を参照ください。

  10. ローカルのMinikubeクラスターを削除します:

    minikube delete

    出力はこのようになります:

    Deleting "minikube" ...
The "minikube" cluster has been deleted.

    詳細はクラスターの削除を参照ください。

クラスターの管理

クラスターの起動

minikube startコマンドを使用してクラスターを起動することができます。 このコマンドはシングルノードのKubernetesクラスターを実行する仮想マシンを作成・設定します。 また、このクラスターと通信するkubectlのインストールも設定します。

Kubernetesバージョンの指定

minikube startコマンドに--kubernetes-version文字列を追加することで、 MinikubeにKubernetesの特定のバージョンを指定することができます。 例えば、v1.23.0のバージョンを実行するには以下を実行します:

minikube start --kubernetes-version v1.23.0

VMドライバーの指定

もしVMドライバーを変更したい場合は、--driver=<enter_driver_name>フラグをminikube startに設定してください。例えば、コマンドは以下のようになります。

minikube start --driver=<driver_name>

Minikubeは以下のドライバーをサポートしています:

コンテナランタイムの代替

下記のコンテナランタイム上でMinikubeを起動できます。

containerd をコンテナランタイムとして使用するには以下を実行してください:

minikube start \
    --network-plugin=cni \
    --enable-default-cni \
    --container-runtime=containerd \
    --bootstrapper=kubeadm

もしくは拡張バージョンを使用することもできます:

minikube start \
    --network-plugin=cni \
    --enable-default-cni \
    --extra-config=kubelet.container-runtime=remote \
    --extra-config=kubelet.container-runtime-endpoint=unix:///run/containerd/containerd.sock \
    --extra-config=kubelet.image-service-endpoint=unix:///run/containerd/containerd.sock \
    --bootstrapper=kubeadm

CRI-Oをコンテナランタイムとして使用するには以下を実行してください:

minikube start \
    --network-plugin=cni \
    --enable-default-cni \
    --container-runtime=cri-o \
    --bootstrapper=kubeadm

もしくは拡張バージョンを使用することもできます:

minikube start \
    --network-plugin=cni \
    --enable-default-cni \
    --extra-config=kubelet.container-runtime=remote \
    --extra-config=kubelet.container-runtime-endpoint=/var/run/crio.sock \
    --extra-config=kubelet.image-service-endpoint=/var/run/crio.sock \
    --bootstrapper=kubeadm

Dockerデーモンの再利用によるローカルイメージの使用

Kubernetesの単一のVMを使用する場合、Minikube組み込みのDockerデーモンの再利用がおすすめです。ホストマシン上にDockerレジストリを構築してイメージをプッシュする必要がなく、ローカルでの実験を加速させるMinikubeと同じDockerデーモンの中に構築することができます。

Mac/LinuxのホストでDockerデーモンを操作できるようにするには、minikube docker-envを実行します。

これにより、MinikubeのVM内のDockerデーモンと通信しているホストのMac/LinuxマシンのコマンドラインでDockerを使用できるようになります:

docker ps

Kubernetesの設定

Minikubeにはユーザーが任意の値でKubernetesコンポーネントを設定することを可能にする "configurator" 機能があります。 この機能を使うには、minikube start コマンドに --extra-config フラグを使うことができます。

このフラグは繰り返されるので、複数のオプションを設定するためにいくつかの異なる値を使って何度も渡すことができます。

このフラグは component.key=value 形式の文字列を取ります。component は下記のリストの文字列の1つです。 keyは設定構造体上の値で、 value は設定する値です。

各コンポーネントのKubernetes componentconfigs のドキュメントを調べることで有効なキーを見つけることができます。 サポートされている各設定のドキュメントは次のとおりです:

例

Kubeletの MaxPods 設定を5に変更するには、このフラグを渡します: --extra-config=kubelet.MaxPods=5

この機能はネストした構造体もサポートします。スケジューラーの LeaderElection.LeaderElect を true に設定するには、このフラグを渡します: --extra-config=scheduler.LeaderElection.LeaderElect=true

apiserver の AuthorizationMode を RABC に設定するには、このフラグを使います: --extra-config=apiserver.authorization-mode=RBAC.

クラスターの停止

minikube stop コマンドを使ってクラスターを停止することができます。 このコマンドはMinikube仮想マシンをシャットダウンしますが、すべてのクラスターの状態とデータを保存します。 クラスターを再起動すると、以前の状態に復元されます。

クラスターの削除

minikube delete コマンドを使ってクラスターを削除することができます。 このコマンドはMinikube仮想マシンをシャットダウンして削除します。データや状態は保存されません。

minikubeのアップグレード

macOSを使用しBrew Package Managerがインストールされている場合、以下を実行します:

brew update
brew upgrade minikube

クラスターに触れてみよう

Kubectl

minikube start コマンドは "minikube" というkubectl contextを作成します。 このコンテキストはMinikubeクラスターと通信するための設定が含まれています。

Minikubeはこのコンテキストを自動的にデフォルトに設定しますが、将来的に設定を切り戻す場合には次のコマンドを実行してください:

kubectl config use-context minikube

もしくは各コマンドにコンテキストを次のように渡します:

kubectl get pods --context=minikube

ダッシュボード

Kubernetes Dashboardにアクセスするには、Minikubeを起動してアドレスを取得した後、シェルでこのコマンドを実行してください:

minikube dashboard

サービス

ノードポート経由で公開されているサービスにアクセスするには、Minikubeを起動してアドレスを取得した後、シェルでこのコマンドを実行してください:

minikube service [-n NAMESPACE] [--url] NAME

ネットワーク

MinikubeのVMは minikube ipコマンドで取得できるホストオンリーIPアドレスを介してホストシステムに公開されます。 NodePort上では、 NodePort タイプのどのサービスもそのIPアドレスを介してアクセスできます。

サービスのNodePortを決定するには、kubectl コマンドを次のように使用します:

kubectl get service $SERVICE --output='jsonpath="{.spec.ports[0].nodePort}"'

永続ボリューム

Minikubeは hostPath タイプのPersistentVolumesをサポートします。 このPersistentVolumesはMinikubeのVM内のディレクトリーにマッピングされます。

MinikubeのVMはtmpfsで起動するため、ほとんどのディレクトリーは再起動しても持続しません (minikube stop)。 しかし、Minikubeは以下のホストディレクトリーに保存されているファイルを保持するように設定されています:

  • /data
  • /var/lib/minikube
  • /var/lib/docker

以下は /data ディレクトリのデータを永続化するPersistentVolumeの設定例です:

apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: pv0001
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  capacity:
    storage: 5Gi
  hostPath:
    path: /data/pv0001/

ホストフォルダーのマウント

一部のドライバーはVM内にホストフォルダーをマウントするため、VMとホストの間でファイルを簡単に共有できます。これらは現時点では設定可能ではなく、使用しているドライバーとOSによって異なります。

Driver OS HostFolder VM
VirtualBox Linux /home /hosthome
VirtualBox macOS /Users /Users
VirtualBox Windows C://Users /c/Users
VMware Fusion macOS /Users /mnt/hgfs/Users
Xhyve macOS /Users /Users

プライベートコンテナレジストリ

プライベートコンテナレジストリにアクセスするには、このページの手順に従ってください。

ImagePullSecrets を使用することをおすすめしますが、MinikubeのVM内でアクセス設定したい場合には、/home/docker ディレクトリに .dockercfg を置くか、または /home/docker/.docker ディレクトリに config.json を置いてください。

アドオン

カスタムアドオンを正しく起動または再起動させるには、 Minikubeで起動したいアドオンを ~/.minikube/addons ディレクトリに置きます。 このフォルダ内のアドオンはMinikubeのVMに移動され、Minikubeが起動または再起動されるたびにアドオンが起動されます。

HTTPプロキシ経由のMinikube利用

MinikubeはKubernetesとDockerデーモンを含む仮想マシンを作成します。 KubernetesがDockerを使用してコンテナをスケジュールしようとする際、Dockerデーモンはコンテナをプルするために外部ネットワークを必要とする場合があります。

HTTPプロキシーを通している場合には、プロキシー設定をDockerに提供する必要があります。 これを行うには、minikube start に必要な環境変数をフラグとして渡します。

例:

minikube start --docker-env http_proxy=http://$YOURPROXY:PORT \
               --docker-env https_proxy=https://$YOURPROXY:PORT

仮想マシンのアドレスが192.168.99.100の場合、プロキシーの設定により kubectl が直接アクセスできない可能性があります。 このIPアドレスのプロキシー設定を迂回するには、以下のようにno_proxy設定を変更する必要があります。

export no_proxy=$no_proxy,$(minikube ip)

既知の問題

複数ノードを必要とする機能はMinikubeでは動作しません。

設計

MinikubeはVMのプロビジョニングにlibmachineを使用し、kubeadmをKubernetesクラスターのプロビジョニングに使用します。

Minikubeの詳細については、proposalを参照してください。

追加リンク集

  • 目標と非目標: Minikubeプロジェクトの目標と非目標については、ロードマップを参照してください。
  • 開発ガイド: プルリクエストを送る方法の概要については、コントリビュートするを参照してください。
  • Minikubeのビルド: Minikubeをソースからビルド/テストする方法については、ビルドガイドを参照してください。
  • 新しい依存性の追加: Minikubeに新しい依存性を追加する方法については、依存性追加ガイドを参照してください。
  • 新しいアドオンの追加: Minikubeに新しいアドオンを追加する方法については、アドオン追加ガイドを参照してください。
  • MicroK8s: 仮想マシンを実行したくないLinuxユーザーは代わりにMicroK8sを検討してみてください。

コミュニティ

コントリビューションや質問、コメントは歓迎・奨励されています! Minikubeの開発者はSlackの#minikubeチャンネルにいます(Slackへの招待状はこちら)。kubernetes-dev Google Groupsメーリングリストもあります。メーリングリストに投稿する際は件名の最初に "minikube: " をつけてください。

2 - Kindを使用してKubernetesをインストールする

Kindは、Dockerコンテナをノードとして使用して、ローカルのKubernetesクラスターを実行するためのツールです。

インストール

Kindをインストールするを参照してください。