Kubernetes 入門メモ

Kubernetes完全ガイド 第2版 を読みながら取ったメモ。全部は読めていない。

操作

• リソースの作成、更新

  • kubectl apply <パラメータ>
  • リソース
    • k8s を操作するために登録するもの

• 作成した Pod の確認

  • kubectl get pods

• Pod の再起

  • kubectl rollout restart <リソース名>

• ローカルマニフェストと k8s 上の登録情報の差分を取得

  • kubectl diff <パラメータ>

• 詳細情報

  • kubectl describe <パラメータ>

• コンテナに入る

  • kubectl exec -it <pod名> -- /bin/bash

• ポートフォワーディング

  • kubectl port-forward <pod名> <from:to>
    • localhost:<from> 宛の通信をPodの<to>ポートに転送

• ログを見る

  • kubectl logs <リソース名>
  • 標準出力、エラー出力に出力されたログを見ることができる

アノテーションとラベル

• アノテーション

  • リソースに対するメモ

• ラベル

  • リソースを分割する情報
  • Pod のフィルタリングに使うとか

Workload API

• Pod

  • ひとつ以上のコンテナから構成される
  • Pod を構成するコンテナは IP Address を共有する
  • コンテナに割り当てられる IP アドレスは外部から疎通性がない
    ホストのネットワークを利用（spec.hostNetworkの有効化）することで外部と通信できるが，ポート番号の衝突などの問題が起きるため、NodePort Service などで実現した方が良い。

• ReplicaSet

  • 指定した数の Pod を維持し続けるリソース
  • ラベルを使って Pod を数える

• Deployment

  • 複数のReplicaSetを管理する
  • ローリングアップデートやロールバックを実現
  • アップデート戦略
    • Recreate
      • 全部消してまた作る
    • RolingUpdate
      • 徐々にアップデートする

• DaemonSet

  • 各Kubernetes NodeにPodをひとつ配置する
  • ログを取ったり状態を監視するなど、全ノードで実行させたいプロセスのために利用する
  • アップデート戦略
    • OnDelete
      • 何かでPodが消えて、次にPodが作成されるときにアップデートする
    • RolingUpdate

• StatefulSet

  • データを永続化する仕組みを持つ
  • アップデート戦略
    • OnDelete
    • RolingUpdate

• Job

  • 一度限りの処理を実行させるリソース。バッチ的な処理を行う。
  • 処理が終わればPodが停止することが期待される
  • 並列に実行する数、要求する成功回数、許容する失敗回数を指定できる

• CronJob

  • Jobのスケジューラー

Service APIs

Service

• ロードバランシングする機能を提供

• サービスディスカバリの方法

  • 環境変数
  • DNS Aレコード
  • DNS SRVレコード

• ClusterIP Service Kubernetesクラスタ内からのみ疎通性のある仮想IPが割り当てられる。

  • External IP Service
    特定のノードの<IPアドレス:Port>に対するトラフィックをコンテナに転送する。
    • ClusterIPの中でも、spec.externalIPsが指定されたもの
  • Headless Service
    対象となる個々のPodのIPアドレスが直接返ってくる。DNS Round Robin を使ったエンドポイントを提供する。
    • 条件
      • spec.type が ClusterIP
      • spec.clusterIP が None

• NodePort Sevice
  すべてのノードの<IPアドレス:Port>に対するトラフィックをコンテナに転送する。

• LoadBalancer Service
  クラスタ外のロードバランサに外部疎通性のある仮想IPを払い出す。

  • ロードバランサー→ノードポート→コンテナ

• ExternalName Service
  Service 名の名前解決に対して外部のドメイン宛のCNAMEを返す。

• None-Selector Service
  ExternalName Service と違い、ClusterIPのAレコードを返す

ノード間通信

• externalTrafficPolicy の設定値

  • Cluster
    ノード到達後に他のノードにあるPodも含めてロードバランシングする。
  • Local
    ノード到達後にノードをまたいだロードバランシングをしない。

• Topology-aware Service Routing
  転送先を優先度をつけて列挙することで、トポロジを考慮してトラフィックを転送することができる。

Ingress

L7ロードバランシングを提供するリソース

https://cloud.google.com/kubernetes-engine/docs/concepts/ingress

GKE Ingress

クラスタ外のロードバランサを利用する Ingress。Ingress リソースを作成するだけで LoadBalancer の仮想 IP が払い出される。

GKEでは Ingress を利用するための設定がデフォルトで有効なため、クラスタを構築するだけで利用可能。

その他

• VXLAN
  • https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc7348
• L2 Routing
• DNS A レコード
  • https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc1035
• DNS SRV レコード
  • https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc2782
• L4 ロードバランシング
• L7 ロードバランシング
• Canonical Name record
  • CNAME

Config & Storage APIs カテゴリ

環境変数

• 静的設定
  spec.containers[].env に定義する

• Secret
  機密情報を別リソースとして定義しておき、Podから読み込むことができるリソース。コンテナから利用する場合は環境変数として渡すかVolumeとしてマウントする。

  • 種別
    • Opaque
      一般的な汎用用途、スキーマレスのSecret
    • TLSタイプのSecret
      Ingressリソースなどから利用することが一般的
    • DockerレジストリタイプのSecret
      Dockerイメージの取得時の認証情報を定義するもの
    • Basic認証タイプのSecret
      ユーザ名とパスワードで認証するシステムで利用する
    • SSH認証タイプのSecret
      秘密鍵で認証するシステムで利用する

ConfigMap

Key-Valueで保持できるデータを保存しておくリソース。

だいたい Secret と同じ感じ。Secret は機密情報を扱い、ConfigMap はそれ以外を扱う。

PersistentVolumeClaim

永続化領域を利用するためのリソース。

• Volume
  あらかじめ用意された利用可能なボリューム。ユーザーが直接操作することはできない。
• PersistentVolume
  クラスタにボリュームを登録（利用はできない）、削除ができるボリューム。マニフェストを使ってリソースを作成する必要がある。
• PersistentVolumeClaim
  登録されたPersistentVolumeを利用するための設定ができる。ユーザーはこれ経由で PersistentVolume を利用する。

リソース制限

コンテナ単位でCPUやメモリの使用量に制限をかけられる。制限がないとリソースを食い尽くしてエラーを返すかも。

ヘルスチェック

Pod が正常化を判断する機構。

判断する項目は以下の三つ。

• Liveness Probe
  コンテナ正常に動いているか？
• Readiness Probe
  リクエストを受け付けられるか？
• Startup Probe
  初回起動が完了したか？

チェック方法は以下の三つ。

• exec
  コマンドを実行して終了コードが 0 なら成功
• httpGet
  GET してステータスコードが 200-399 なら成功
• tcpSocket
  TCPセッションが確立できれば成功

上記の設定をマニフェストのlivenessProbe.[exec|httpGet|tcpSocket]に書く。

Pod が停止したときの挙動は以下の三つから設定できる。

• Always
  常に再起動
• OnFailure
  失敗したときのみ再起動
• Never
  再起動しない

参考

Kustomize のドキュメント

Kubernetes の用語集

感想

半分くらい読んだ。

サービスの開発を通してk8sの解説をするのではなくk8sの説明に終始するため、入門書としては読めないと思う。ざっと眺めて、必要になったときに詳細を見るのが良さそう。