Kubernetesクラスターの迅速なデプロイ：OpenStack上でのkops活用実践ガイド

Kubernetesには多くのデプロイオプションがありますが、その中でもkopsは使いやすさと統合性の高さで際立っています。本記事ではkopsツールについて詳しく紹介し、実際の操作を通じてOpenStack環境でKubernetesクラスターを迅速に構築する方法を解説します。

kops とは何ですか？

kops（Kubernetes Operations）は、その名の通り、Kubernetesクラスターの運用・保守操作に特化したツールです。kopsの主な特徴は以下の通りです。

Kubernetesクラスターの作成、メンテナンス、アップグレード、削除をサポート
AWS、OpenStack/DigitalOcean（Beta）、Azure/GCP（Alpha）などの複数のクラウドプラットフォームをサポート
kopsを通じてクラスターのTerraformテンプレートを生成可能
Kubernetesクラスタープラグインの管理
Kubernetesクラスターのデプロイを自動化します。

kops 用語

ストレージ

ステートストア

STATE STOREは、kopsがデータを保存する場所を定義します。kopsが保存するデータには、クラスター仕様（cluster spec）、インスタンスグループ（instance group）、SSHキーなどが含まれます。

API

クラスタースペック

Cluster specは、クラスター自体に必要な仕様（specification）を定義します。例えば、クラスター内のDNS、ロードバランサー、etcdクラスターなどの情報です。

インスタンスグループ

Instance Groupは、実際のワーカーノード、マスターノード、etcdノードに関する情報を定義します。OpenStackを例に挙げると、作成される仮想マシンで使用されるフレーバー（flavor）やイメージ（image）などです。

クラウド

The Cloudは、異なるクラウドプラットフォームに対して統一されたgolangインターフェースを定義しています。kopsは多くの異なるクラウド環境をサポートしているため、このインターフェースを利用して抽象化（abstraction）を行っています。

タスク

タスク（task）とは、クラウド環境に対する1つのAPIコールのことです。

モデル

Modelは、以前に定義されたクラスター仕様（cluster spec）の内容を実際のタスクに対応させるものです。
例えば、クラスター仕様でロードバランサーを定義した場合、loadbalancerモデルはそれを、実際にロードバランサーを作成するために必要な各種APIコールに対応させます。

kops のインストール

事前準備

kopsをインストールする前にkubectlをインストールする必要があります。インストール方法についてはこちらをご覧ください。公式ドキュメント

Homebrew を使用したインストール

brew update && brew install kops

公式にビルドされたリリース版を使用したインストール

Linux

curl -Lo kops https://github.com/kubernetes/kops/releases/download/$(curl -s https://api.github.com/repos/kubernetes/kops/releases/latest | grep tag_name | cut -d '"' -f 4)/kops-linux-amd64
chmod +x kops
sudo mv kops /usr/local/bin/kops

Mac

curl -Lo kops https://github.com/kubernetes/kops/releases/download/$(curl -s https://api.github.com/repos/kubernetes/kops/releases/latest | grep tag_name | cut -d '"' -f 4)/kops-darwin-amd64
chmod +x kops
sudo mv kops /usr/local/bin/kops

独自にコンパイル

自分でビルドする場合は、環境にgolangがインストールされていることを確認し、GOPATHとGOBINを適切に設定してください。

git clone git@github.com:kubernetes/kops.git
cd kops
make

ラボ：Kubernetes クラスターの構築

OpenStack 認証情報のダウンロード

Note

ロードバランサーの使用権限を有効にするには、管理者に連絡してください。

OpenStackダッシュボードの「アイデンティティ / アプリケーション認証情報」にアクセスし、右上の「新しいアプリケーション認証情報の作成」を選択します。

CNTUG Infra Labを例に挙げると、そのリンクはここにあります。 https://openstack.cloudnative.tw/identity/application_credentials/

作成が完了したら、「Download openrc file」をクリックします。これにより、シェルスクリプトファイルがダウンロードされます。

ダウンロード完了後、RCファイルの情報をシェルの環境変数に設定する必要があります。

source openrc.sh
export OS_DOMAIN_NAME=Default

kops STATE_STORE の設定

kopsではデータの保存先を設定する必要があります。これが前述のSTATE_STOREです。

Infra LabsではSwiftサービスが提供されているため、これを直接利用できます。

export KOPS_STATE_STORE=swift://kops

Kubernetes クラスターテンプレートの作成

次に、kopsを使用してクラスターのデータを作成します。コマンドを1行実行するだけの簡単な手順です：

Note

コマンド内の以下の部分を置き換えてください：跟

kops create cluster \
  --cloud openstack \
  --name <cluster_name>.k8s.local \
  --state ${KOPS_STATE_STORE} \
  --zones nova \
  --network-cidr 10.0.0.0/24 \
  --image Ubuntu-22.04 \
  --master-count=3 \
  --node-count=1 \
  --node-size m1.small \
  --master-size m1.small \
  --etcd-storage-type NVMe \
  --api-loadbalancer-type public\
  --topology private \
  --bastion \
  --ssh-public-key <ssh_key_path> \
  --networking calico \
  --os-ext-net public \
  --os-dns-servers=8.8.8.8,8.8.4.4 \
  --os-octavia=true \
  --os-octavia-provider=ovn

今回のラボでは、3つのマスター/etcdノードと1つのワーカーノードを含む、計4ノードのクラスターを構築します。

構成図は以下の通りです：

kops create cluster クラスターのスペックやインスタンスグループなどのデータが作成されます。次に、 kops update cluster を使用して、実際にKubernetesクラスターを構築します。

kops update cluster --name <cluster_name> --yes --admin

このとき、kopsはOpenStack APIの呼び出しを開始し、Kubernetesクラスターに必要なVM、ネットワーク、ディスク、ロードバランサーなどのリソースを作成します。完了後、クラスター全体が起動するまで5〜10分ほど待ちます。

このとき、新しく作成されたKubernetesクラスターの設定（config）は、 ~/.kube/config 下

Note

アップデート中に409エラーが発生し、OpenStackダッシュボード上でロードバランサーがPENDING_UPDATE状態になっている場合は、管理者に連絡してください。

Kubernetes クラスターの検証

最後に、Kubernetesクラスターのインストールが成功したことを確認できます。

kops validate cluster --wait 5m

以下のような出力が表示されます。


Validating cluster igene.k8s.local

INSTANCE GROUPS
NAME        ROLE    MACHINETYPE MIN MAX SUBNETS
bastions    Bastion m1.tiny     1   1   nova
master-nova-1   Master  m1.small    1   1   nova
master-nova-2   Master  m1.small    1   1   nova
master-nova-3   Master  m1.small    1   1   nova
nodes-nova  Node    m1.small    1   1   nova

NODE STATUS
NAME            ROLE    READY
master-nova-1-nvhtbc    master  True
master-nova-2-jgnhbo    master  True
master-nova-3-vllcwf    master  True
nodes-nova-yxorvl   node    True

Your cluster igene.k8s.local is ready

これで、 kubectl クラスターを操作できるようになります。

kops を使用してインストールされたクラスターには、デフォルトで cloud-provider-openstack Cinder CSI や Octavia Load Balancer などの機能が統合されています。

kubectl get csidrivers.storage.k8s.io
NAME                       ATTACHREQUIRED   PODINFOONMOUNT   STORAGECAPACITY   TOKENREQUESTS   REQUIRESREPUBLISH   MODES                  AGE
cinder.csi.openstack.org   true             true             false             <unset>         false               Persistent,Ephemeral   13h

Kubernetesクラスターの削除

kops は OpenStack 上に作成されたすべてのリソースを記録しているため、Kubernetes クラスターを削除してリソースを解放するのは非常に簡単で、コマンドを 1 行実行するだけです：

kops delete cluster <cluster_name> --yes

kops は OpenStack 上に作成されたすべてのリソースを削除します。

まとめ

今回のラボでは、kops を使用して OpenStack 上に完全な Kubernetes クラスターを構築する方法を解説しました。kops で構築されたクラスターは、 cloud-provider-openstack の関連機能も統合しており、ユーザーはクラスター内で直接 persistant volume 和 load balancer などの機能を利用できます。

今後の Kubernetes 関連のラボでも、この方法で Kubernetes クラスターを構築することをお勧めします。

付録

異なるフレーバーのインスタンスを追加

kops はインスタンスグループ（instance groups）を通じて、異なるフレーバーや数量のインスタンスを追加できます。

インスタンスグループの例は以下の通りです。：

apiVersion: kops.k8s.io/v1alpha2
kind: InstanceGroup
metadata:
  labels:
    kops.k8s.io/cluster: <cluster_name>.k8s.local
  name: nodes-nova-arm
spec:
  image: Ubuntu-22.04-aarch64
  machineType: a1.large
  maxSize: 1
  minSize: 1
  role: Node
  subnets:
  - nova

以下のコマンドを使用してインスタンスグループを作成し、クラスターを更新して新しいインスタンスを作成します。

cat ig.yaml | kops create -f -

kops update cluster --name <cluster_name>.k8s.local --yes --admin

新しいインスタンスが作成され、クラスターに追加されます。

参考文献

kopsドキュメント

Kubernetesクラスターの迅速なデプロイ：OpenStack上でのkops活用実践ガイド

kops とは何ですか？

kops 用語

ストレージ

ステートストア

API

クラスタースペック

インスタンスグループ

クラウド

クラウド

タスク

モデル

kops のインストール

事前準備

Homebrew を使用したインストール

公式にビルドされたリリース版を使用したインストール

Linux

Mac

独自にコンパイル

ラボ：Kubernetes クラスターの構築

OpenStack 認証情報のダウンロード

kops STATE_STORE の設定

Kubernetes クラスターテンプレートの作成

Kubernetes クラスターの検証

Kubernetesクラスターの削除

まとめ

付録

異なるフレーバーのインスタンスを追加

参考文献

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kops とは何ですか？

kops 用語

ストレージ

ステートストア

API

クラスタースペック

インスタンスグループ

クラウド

クラウド

タスク

モデル

kops のインストール

事前準備

Homebrew を使用したインストール

公式にビルドされたリリース版を使用したインストール

Linux

Mac

独自にコンパイル

ラボ：Kubernetes クラスターの構築

OpenStack 認証情報のダウンロード

kops STATE_STORE の設定

Kubernetes クラスターテンプレートの作成

Kubernetes クラスターの検証

Kubernetesクラスターの削除

まとめ

付録

異なるフレーバーのインスタンスを追加

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