Kubernetesローカル開発環境を作る - minikubeのインストールと使用
ローカル開発環境を作り、アプリケーションを動かす
今回はWebアプリケーションのコンテナをローカルKubernetesに立てることを目標にする。
参考までに、ここではmacOSを中心にインストールを進めた。環境が違えば方法も異なる可能性があるので参考にしてほしい。
Minikubeのインストールと使用
今回はMinikubeという、ローカル環境でKubernetesを簡単に実行できるツールを使用する。このツールを使うと単一ノードのKubernetesクラスタを作成できる。
Minikubeの使い方は公式ドキュメントを参考にするとよい。
インストール前の事前準備
Dockerインストール
minikubeのインストール前に、Dockerを必ずインストールして使用することをおすすめする。
kubectlインストール
kubectlはKubernetesのClusterと通信し、さまざまなObjectの状態確認やCRUD操作などに使用されるCLIツールである。
minikubeをインストールし、Kubernetes Clusterとの作業を行うために必要である。
ここではmacOSでHomebrewを使用してインストールする。
brew install kubectl
他のシステムでは公式ドキュメントを参考に進める。
MinikubeをmacOSにインストール
ここではHomebrewを使用してインストールを進める。
brew install minikube
実行するとHomebrewがminikubeと関連ファイルをインストールし、zsh completionsも設定される。
Minikubeを使用する
Minikube cluster開始
インストールが成功したか、次のKubernetesクラスタを開始するコマンドで確認できる。
次のようにKubernetesバージョンを指定して起動する方法がある。
minikube start --kubernetes-version [起動するバージョン]
次のように指定しなければ、新しいバージョンが起動される。
minikube start
起動時にはベースイメージをダウンロードし、Dockerコンテナを作成し、証明書とキーを生成してコントロールプレーンを起動する。環境によってはswap、Dockerバージョン、kubeletサービスなどに関する警告が表示される場合がある。
Minikube cluster開始後の確認
minikubeはDocker imageをダウンロードして実行し、Kubernetes Clusterを作成し、kubectlとの接続のために~/.kube/configファイル設定まで完了してくれる。
1つずつ見てみよう。
minikube起動時にdownloadされるDocker imageは次のように確認できる。
% docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
gcr.io/k8s-minikube/kicbase v0.0.33 f7ba2bce4549 5 weeks ago 1.06GB
ダウンロードしたDocker imageでminikube containerを実行し、Kubernetes clusterが作成されたことを確認できる。
% docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
d9391f64eba5 gcr.io/k8s-minikube/kicbase:v0.0.33 "/usr/local/bin/entr..." About an hour ago Up About an hour 0.0.0.0:49463->22/tcp, 0.0.0.0:49464->2376/tcp, 0.0.0.0:49466->5000/tcp, 0.0.0.0:49467->8443/tcp, 0.0.0.0:49465->32443/tcp minikube
Kubernetes Clusterとkubectlの接続情報を含むconfigファイルが作成されている。
% cat ~/.kube/config
apiVersion: v1
clusters:
- cluster:
certificate-authority: /Users/user/.minikube/ca.crt
server: https://127.0.0.1:50472
name: minikube
contexts:
- context:
cluster: minikube
user: minikube
name: minikube
current-context: minikube
kind: Config
preferences: {}
users:
- name: minikube
user:
client-certificate: /Users/user/.minikube/profiles/minikube/client.crt
client-key: /Users/user/.minikube/profiles/minikube/client.key
Minikube cluster状態確認
クラスタの状態を確認するコマンドは次のとおりである。
minikube status
% minikube status
minikube
type: Control Plane
host: Running
kubelet: Stopped
apiserver: Stopped
kubeconfig: Configured
Minikube cluster一時停止/再稼働
Kubernetes clusterを一時停止するコマンドは次のとおりである。
minikube pause
一時停止後は、kubectlを通じたClusterへのアクセスや追加コマンドがtimeoutになり、使用できない。
ただし、既にデプロイ済みのapplicationには影響しないため、動作し続ける。
一時停止状態から再びClusterを再稼働したい場合は、次のコマンドを使用する。
minikube unpause
Minikube cluster終了
minikube stop
% minikube stop
✋ Stopping node "minikube" ...
🛑 Powering off "minikube" via SSH ...
🛑 1 node stopped.
Minikube cluster削除
minikube delete
すべての内容を削除する初期化コマンドは次のとおりである。
% minikube delete --all
🔥 docker 의 "minikube" 를 삭제하는 중 ...
🔥 /Users/user/.minikube/machines/minikube 제거 중 ...
💀 "minikube" 클러스터 관련 정보가 모두 삭제되었습니다
🔥 모든 프로필이 성공적으로 삭제되었습니다
KubernetesでWebサーバーを設定して起動する
minikubeをインストールしたので、Kubernetes環境を作り、コンテナを実行してみよう。
Webサーバーには、Minikubeに適した簡単な応答だけを返すecho-serverを使用する。
minikubeクラスタ作成
minikubeを起動してクラスタを作成する。既に起動している場合は再起動しなくてもよい。
minikube start
このときDockerコンテナの起動状態を確認する。
% docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
39b6898f6256 gcr.io/k8s-minikube/kicbase:v0.0.33 "/usr/local/bin/entr..." About a minute ago Up About a minute 0.0.0.0:51435->22/tcp, 0.0.0.0:51436->2376/tcp, 0.0.0.0:51438->5000/tcp, 0.0.0.0:51439->8443/tcp, 0.0.0.0:51437->32443/tcp minikube
minikubeのコンテナが動作していることを確認できる。
kubectlを使用してDeploymentを作成
次にkubectlでKubernetes Deploymentを作成する。このKubernetes Deploymentオブジェクトを作成することで、アプリケーションを実行できるようになる。これはYAMLファイルで作成できる。これ自体はサービスというより、Podを作るためのDeploymentアプリである。
% kubectl create deployment hello-minikube --image=k8s.gcr.io/echoserver:1.10
deployment.apps/hello-minikube created
もしM1 MacBookなら、echoserver:1.10ではなくechoserver-arm:1.8を使用する必要がある。
kubectl create deploy hello-minikube --image=k8s.gcr.io/echoserver-arm:1.8
作成されたhello-minikube Deploymentを使用し、サービスとして公開する。ここが実際のアプリとほぼ同等のものと思われる。
% kubectl expose deployment hello-minikube --type=NodePort --port=8080
service/hello-minikube exposed
Podにデプロイされたコンテナ確認
この時点でDockerコンテナの動作状態を確認してみる。
% docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
24733d0fd443 gcr.io/k8s-minikube/kicbase:v0.0.33 "/usr/local/bin/entr..." 5 minutes ago Up 5 minutes 0.0.0.0:54248->22/tcp, 0.0.0.0:54249->2376/tcp, 0.0.0.0:54251->5000/tcp, 0.0.0.0:54247->8443/tcp, 0.0.0.0:54250->32443/tcp minikube
明らかにhello-minikubeというコンテナは別に動いておらず、minikubeのコンテナ上で動作しているようである。おそらくこのminikubeコンテナ自体にKubernetesの単一ノードとPod、Deploymentが作られたのだと思われる。
ではPodが作成されたか確認する。
% kubectl get pod
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
hello-minikube-5d44b6b577-l99jz 1/1 Running 0 4m59s
STATUSがRunningになっており、起動していることを確認できる。また1/1からPod数は1つであることも分かる。
サービス動作確認
サービスURLは次のコマンドで確認できる。
% minikube service hello-minikube --url
http://127.0.0.1:54612
ブラウザで確認すると、アプリケーションが実行中であることを確認できる。
削除
次は削除手順である。
サービス削除は次のコマンドで行う。
% kubectl delete services hello-minikube
service "hello-minikube" deleted
hello-minikube Deployment削除は次のコマンドで行う。
% kubectl delete deployment hello-minikube
deployment.apps "hello-minikube" deleted
付録: コンテナの中を覗いてみる
公式ドキュメントにあったローカル開発環境を作るチュートリアルはこの程度で終わりだが、コンテナの中を覗いてみる。
次のコマンドでminikubeに入る。
% docker exec -itu 0 minikube /bin/bash
root@minikube:/#
コンテナに入ったらルートディレクトリに移動し、何があるかllコマンドで確認してみよう。
root@minikube:/# ll
total 80
drwxr-xr-x 1 root root 4096 Sep 7 06:33 ./
drwxr-xr-x 1 root root 4096 Sep 7 06:33 ../
-rwxr-xr-x 1 root root 0 Sep 7 06:33 .dockerenv*
... 以下省略 ...
root@minikube:/#
topコマンドでプロセスも確認してみる。
root@minikube:/# top
top - 07:23:51 up 18:40, 0 users, load average: 0.69, 0.44, 0.37
Tasks: 38 total, 1 running, 37 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ COMMAND
1855 root 20 0 1998680 100428 64300 S 7.6 1.2 3:17.60 kubelet
1675 root 20 0 1171496 360280 72324 S 7.3 4.5 5:20.97 kube-apiserver
588 root 20 0 2028192 91008 44340 S 5.3 1.1 1:24.24 dockerd
... 以下省略 ...
コンソール内容を見ると、上位にkubeletとkube-apiserverのプロセスが実行されている。
kube-apiserverは開発者からの操作を受け付けるAPIを提供し、kubeletはエージェントとして各ノード、今回は単一ノードに存在し、Pod実行を保証する。
containerd*として作成された多数のプロセスがあり、複数のコンテナが上がっていることが分かる。
さらにdocker psコマンドで実行中のDockerコンテナ一覧を取得してみる。
root@minikube:/# docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
20094df9033f ba04bb24b957 "/storage-provisioner" 59 minutes ago Up 59 minutes k8s_storage-provisioner_storage-provisioner_kube-system_514497a4-deaf-4755-a600-73f796f6be9e_1
a9368295b1f7 7a75aeb869dc "/usr/local/bin/kube..." 59 minutes ago Up 59 minutes k8s_kube-proxy_kube-proxy-52hmm_kube-system_d0ed4ddc-0ccc-4f06-aeb9-cc18d5184e77_0
9b1f9ed7a6c1 k8s.gcr.io/pause:3.6 "/pause" 59 minutes ago Up 59 minutes k8s_POD_kube-proxy-52hmm_kube-system_d0ed4ddc-0ccc-4f06-aeb9-cc18d5184e77_0
... 以下省略 ...
root@minikube:/#
コンテナ内でコンテナの稼働を初めて確認したが、これによりechoserverのイメージを使ったコンテナが動いていることが分かった。
仮説だが、NAMESを見るとPODという文字が書かれているコンテナがあり、Podをコンテナで表現しているように思える。
kube-proxyのコンテナもあるようで、これがServiceのプロキシとして動いているようだ。
今回はここまでだが、次回はもう少しKubernetesのアーキテクチャと設定を変えながら、どのように動作するか見ていく。