k3sで作る!軽量k8sエッジコンピューティング環境

© 2019, Ryoma Fujiwara, All Rights Reserved k3sで作る作るる! 軽量k8sエッジコンピューティング環境環境 Tea
pod418 藤原涼馬

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved 自己紹介 • 藤原
涼馬(@RYoMa_0RYoMa_0923) – インフラエンジニア@RYoMa_0東京駅近辺＆フリーランスエンジニア・コンサルタント(Tea pod 418) – 職歴 • ユーザ系系SIer R&D (2011年4月~2015年12月) • インフラエンジニア@RYoMa_0丸の内の内内(2016年1月〜) • フリーランスエンジニア・コンサルタント(2018年4月~) – 他 • Rancher JPコアメンバー • Japan Container Days v18.12 / Cloud Native Days Tokyo セッションスピーカー • @RYoMa_0ITおよびThinkITで作る連載中

涼馬(@RYoMa_0RYoMa_0923) – インフラエンジニア@RYoMa_0東京駅近辺＆フリーランスエンジニア・コンサルタント(Tea pod 418) – 職歴 • ユーザ系系SIer R&D (2011年4月~2015年12月) • インフラエンジニア@RYoMa_0丸の内の内内(2016年1月〜) • フリーランスエンジニア・コンサルタント(2019年4月~) – 他 • Rancher JPコアメンバー • Japan Container Days v18.12 / Cloud Native Days Tokyo セッションスピーカー • @RYoMa_0ITおよびThinkITで作る連載中

涼馬(@RYoMa_0RYoMa_0923) – インフラエンジニア@RYoMa_0東京駅近辺＆フリーランスエンジニア・コンサルタント(Tea pod 418) – 職歴 • ユーザ系系SIer R&D (2011年4月~2015年12月) • インフラエンジニア@RYoMa_0丸の内の内内(2016年1月〜) • フリーランスエンジニア・コンサルタント(2019年4月~) – 他 • Rancher JPコアメンバー • Japan Container Days v18.12 / Cloud Native Days Tokyo セッションスピーカー • @RYoMa_0ITおよびThinkITで作る連載中パラレルキャリア始めましためました

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved 時間に余裕があるうに余裕があるうち余裕があるうちに宣があるうちに余裕があるうち宣伝本を書きました。を書きました。書きました。きました。 Rancherに余裕があるうちよるKubernetes活用完全ガイドガイド(インプレス刊)
本を書きました。日発売。ブースで作る販売中で作るす

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved k3sとは • Rancher
Labsが開発した軽量k8sディストリビューション – MicroPaaSソフトウェアの内rio*から分離する形で開分離する形で開発さする形で開発されたで作る開発された https://github.com/rancher/rio

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved k3sの内特徴 • Certified
Kubernetes Distributionで作るある • 要求リソースが非常リソースが非常に小さいに余裕があるうち小さいさい • はじめから分離する形で開ARMアーキテクチャを書きました。ターゲットとしている

Kubernetes Distributionで作るある • 要求リソースが非常リソースが非常に小さいに余裕があるうち小さいさい他に余裕があるうちも細々とした特徴細々とした特徴はあとした特徴はあるの内で作る適宜セッション中にセッション中に余裕があるうち紹介

Kubernetes Distributionで作るある • 要求リソースが非常リソースが非常に小さいに余裕があるうち小さいさい

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved Certified Kubernetes Distributionとは
• CNCFの内定義する適合する適合(conformance)テストに余裕があるうち合格したしたk8s ディストリビューションの内こと – 基本を書きました。的ななk8sの内各種APIなどが実装され利用できるされ利用で作るきることを書きました。意味するする

• CNCFの内定義する適合する適合(conformance)テストに余裕があるうち合格したしたk8s ディストリビューションの内こと – 基本を書きました。的ななk8sの内各種APIなどが実装され利用できるされ利用で作るきることを書きました。意味するする https://github.com/cncf/k8s-conformance/pull/489 今フォーマンステフォーマンステスト結果報告のの内Issue

• CNCFの内定義する適合する適合(conformance)テストに余裕があるうち合格したしたk8s ディストリビューションの内こと – 基本を書きました。的ななk8sの内各種APIなどが実装され利用できるされ利用で作るきることを書きました。意味するする https://github.com/cncf/k8s-conformance/pull/489 今フォーマンステフォーマンステスト結果報告のの内Issue Dan Kohn (CNCFの内偉い人い人)も細々とした特徴思わずコメントすわずコメントするくコメントするくら分離する形で開い注目されていたされていた（なぜかは後述）

• CNCFの内定義する適合する適合(conformance)テストに余裕があるうち合格したしたk8s ディストリビューションの内こと – 基本を書きました。的ななk8sの内各種APIなどが実装され利用できるされ利用で作るきることを書きました。意味するする https://github.com/cncf/k8s-conformance/pull/489 コンフォーマンステスト結果報告のの内Issue Certified Kubernetesとしてリストに余裕があるうち掲載 https://www.cncf.io/certification/software-conformance/#logos

• CNCFの内定義する適合する適合(conformance)テストに余裕があるうち合格したしたk8s ディストリビューションの内こと – 基本を書きました。的ななk8sの内各種APIなどが実装され利用できるされ利用で作るきることを書きました。意味するする https://github.com/cncf/k8s-conformance/pull/489 コンフォーマンステスト結果報告のの内Issue Certified Kubernetesとしてリストに余裕があるうち掲載 https://www.cncf.io/certification/software-conformance/#logos ただし注意点があるがある（後述）

Kubernetes Distributionで作るある • 要求リソースが非常リソースが非常に小さいに余裕があるうち小さいさい

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved 要求リソースが非常リソースが非常に小さいに余裕があるうち小さいさい • はじめから分離する形で開エッジで作る動かすことを前提かすことを書きました。前提としているのでとしているの内で作る要求リソースが非常リソー
スが小さいさいで作るす • カーネルが3.10以上 • サーバ(k8sで作るいうMaster)の内要求リソースが非常メモリ 512MB • ノード(k8sで作るいうWorker)の内要求リソースが非常メモリ 75MB • 空きディスク容量きディスク容量200 MB • ARMアーキテクチャも細々とした特徴対応

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved k3sで作る削ったも細々とした特徴の内 • 軽量化したのかの内為にに余裕があるうちk8sから分離する形で開削ったも細々とした特徴の内がある
1.レガシーまたは非デフォルトな機能 2.アルファ版の機能版の機能の内機能 3.クラウドプロバイダ向けのコード向けのコードけの内コード 4.ストレージドライバ関連の内コード 5.Docker(option)

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved k3sで作る削ったも細々とした特徴の内 • 軽量化したのかの内為にに余裕があるうちk8sから分離する形で開削ったも細々とした特徴の内がある
1.レガシーまたは非デフォルトな機能 2.アルファ版の機能版の機能の内機能 3.クラウドプロバイダ向けのコード向けのコードけの内コード 4.ストレージドライバ関連の内コード 5.Docker(option) も細々とした特徴ちろんこれに余裕があるうち伴って使えなくなって使えなくなる機能えなくなる機能が存在するする No Pain, No Gain.

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved 前半のまとめの内まとめ • k3sはARMに余裕があるうちも細々とした特徴対応した軽量k8sディストリビューションで作るある
• コードの内削減、プロセスの統合プロセスの内統合に余裕があるうちよって1GB以下のメモリしかの内メモリしか持たないマシンでたないマシンで作るも細々とした特徴利用で作るきる – それに余裕があるうち伴って使えなくない使えなくなる機能えなくなる機能も細々とした特徴存在する

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved 前半のまとめの内まとめ • k3sはARMに余裕があるうちも細々とした特徴対応した軽量k8sディストリビューションで作るある
• コードの内削減、プロセスの統合プロセスの内統合に余裕があるうちよって1GB以下のメモリしかの内メモリしか持たないマシンでたないマシンで作るも細々とした特徴利用で作るきる – それに余裕があるうち伴って使えなくない使えなくなる機能えなくなる機能も細々とした特徴存在する Rasberry Pi使えなくなる機能って何か出来ないかか出来ないかないか?

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved showk3sとは • showKsの内子プロジェクトプロジェクト
– も細々とした特徴とも細々とした特徴とはJapan Container Daysで作る実施したアプリケーしたアプリケーションデモの内展示 • 今フォーマンステ回(Cloud Native Days Tokyoで作るも細々とした特徴展示してるはずコメントするく…) • showKsと連携しつつしつつk3sを書きました。使えなくなる機能ったデモを書きました。するということで作る showk3sという命名

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved showk3sの内目されていた的な • k3sの内エッジコンピューティング環境コンセプトを書きました。デモとして実装され利用できるする
• エッジコンピューティング環境ガチ勢じゃなくてもじゃなくても細々とした特徴 • 本を書きました。業(会社員) +副業(フリーランス) +書きました。籍執筆 + 連載 + イベント登壇しながらでもしながら分離する形で開で作るも細々とした特徴 k3sとRasberry Piを書きました。組み合わせると合わせるとこれくら分離する形で開いは出来ないかますを書きました。イメージしても細々とした特徴ら分離する形で開えるとよいで作るす

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved エッジコンピューティング環境で作る考えなければ行けえなければ行けないこと行けないことけないこと 1.上流ネットワークはネットワークは不安定 •
今フォーマンステ日の内会場ネットワークはネットワークは......? • (デモアプリケーションは会場ネットワークはネットワークを書きました。使えなくなる機能っている (予定) なの内で作る) 2. エッジ端末は壊れるは壊れるれる 3. エッジは（一プロセスにまと般に）数が多いに余裕があるうち）数が多いが多いい

今フォーマンステ日の内会場ネットワークはネットワークは......? • (デモアプリケーションは会場ネットワークはネットワークを書きました。使えなくなる機能っている (予定) なの内で作る) 2. エッジ端末は壊れるは壊れるれる 3. エッジは（一プロセスにまと般に）数が多いに余裕があるうち）数が多いが多いい上流ネットワークはNWが安定したタイミング環境で作る送れるようにするれるように余裕があるうちする必要がある(非同期処理)

今フォーマンステ日の内会場ネットワークはネットワークは......? • (デモアプリケーションは会場ネットワークはネットワークを書きました。使えなくなる機能っている (予定) なの内で作る) 2. エッジ端末は壊れるは壊れるれる 3. エッジは（一プロセスにまと般に）数が多いに余裕があるうち）数が多いが多いい壊れるれたエッジ端末は壊れるは切り離す必要があり離す必要がある離する形で開発さす必要がある

今フォーマンステ日の内会場ネットワークはネットワークは......? • (デモアプリケーションは会場ネットワークはネットワークを書きました。使えなくなる機能っている (予定) なの内で作る) 2. エッジ端末は壊れるは壊れるれる 3. エッジは（一プロセスにまと般に）数が多いに余裕があるうち）数が多いが多いい機器管理・アプリケーションの内配布が大変が大変 (海外事例を解説を書きました。解説)

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved Goldwind Smart Energy*の内事例を解説
(エッジコンピューティング環境k8s) 　 • スマート風力発電のためにの内ために余裕があるうち3万台超の風車を運用の内風車を運用を書きました。運用 • 各種データを書きました。数が多い千箇所にあるエッジに余裕があるうちあるエッジk8sクラスタに余裕があるうち集約してアッしてアップロードして処理している ※ http://www.goldwindglobal.com/ 風力発電のためにの内タービン３万台+ エッジロケーションの内k8s 数が多い千ロケーション = 数が多い千クラスタ集約してアッ用の内DC? 1〜数が多いカ所にあるエッジ

今フォーマンステ日の内会場ネットワークはネットワークは......? • (デモアプリケーションは会場ネットワークはネットワークを書きました。使えなくなる機能っている (予定) なの内で作る) 2. エッジ端末は壊れるは壊れるれる 3. エッジは（一プロセスにまと般に）数が多いに余裕があるうち）数が多いが多いいエッジの内k8s、プロセスの統合結構良いんじゃなかろいんじゃなかろうか...?

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved エッジで作るk8sを書きました。使えなくなる機能う K8s Master
K8s Master K8s Worker K8s Worker K8s Worker K8s Worker エッジデバイス (センサーデバイス?) エッジデバイス (センサーデバイス?) エッジデバイス (センサーデバイス?) エッジデバイス (センサーデバイス?) エッジデバイス (センサーデバイス?) エッジデバイス (センサーデバイス?) エッジデバイス (センサーデバイス?) エッジデバイス (センサーデバイス?) …… Data Center

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved ということで作る組んで作るみ合わせるとたアプリケーション操作る用の内タッチパネル
ノード間に余裕があるうの内接続ハブハブ (NETGEAR GS105) Rasberry Pi3 + カメラ (左からから分離する形で開server, agent) イマイチ使えなくなる機能いどころの内なかったPINE64 (Rasberry Pi3で作る良いんじゃなかろかった) 後は家にあったものやに余裕があるうちあったも細々とした特徴の内や、プロセスの統合 100円ショップで揃えショップで作る揃えたえた

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved どんなアプリを書きました。作るったか • 写真撮影アプリアプリ(プリクラ的なな何か出来ないかか)
(注意) 画面は開発中のものは開発中の内も細々とした特徴の内で作るす実際のプロダクトでの内プロダ向けのコードクトで作るは変わっている可能性がありますがあり離す必要があるますアプリケーションの内画面は開発中のものに余裕があるうちアクセス

(注意) 画面は開発中のものは開発中の内も細々とした特徴の内で作るす実際のプロダクトでの内プロダ向けのコードクトで作るは変わっている可能性がありますがあり離す必要があるます撮影アプリ画面は開発中のものへモーションjpegに余裕があるうちよる動かすことを前提画 + showKsの内キャンバス画像ががオーバーレイ表示

(注意) 画面は開発中のものは開発中の内も細々とした特徴の内で作るす実際のプロダクトでの内プロダ向けのコードクトで作るは変わっている可能性がありますがあり離す必要があるますダ向けのコードウンロード用の内QRが表示され、プロセスの統合写真画像ががダ向けのコードウンロードで作るきる

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved ネットワーク構成する主要コンポスイッチング環境ハブ (NETGEAR
GS105) PINE64 RPi 3 その内1 (k3s server, default GW) RPi 3 その内2 (k3s agent) Internet Amazon S3 ここは無線接続ハブ(WiFi) LTEモジュールが高かったかった

& 素朴な実装な実装され利用できる K3s Raspbian on RPi3 Raspbian on RPi3 mjpg-streamer Camera Demo application (Django) カメラデバイスを書きました。 mjpg-streamerで作る制御してしてモーションjpeg画像がを書きました。生成する主要コンポ & ストリーミング環境

& 素朴な実装な実装され利用できる K3s Raspbian on RPi3 Raspbian on RPi3 mjpg-streamer Camera Demo application (Django) カメラデバイスを書きました。 mjpg-streamerで作る制御してしてモーションjpeg画像がを書きました。生成する主要コンポ & ストリーミング環境ストリーミング環境されているモーションjpegとshowKs キャンバス画像がを書きました。 Open CVを書きました。使えなくなる機能って合成する主要コンポ & スナップショットの内S3 アップロード時に余裕があるうちQRコードも細々とした特徴付与

& 素朴な実装な実装され利用できる K3s Raspbian on RPi3 Raspbian on RPi3 mjpg-streamer Camera Demo application (Django) カメラデバイスを書きました。 mjpg-streamerで作る制御してしてモーションjpeg画像がを書きました。生成する主要コンポ & ストリーミング環境ストリーミング環境されているモーションjpegとshowKs キャンバス画像がを書きました。 Open CVを書きました。使えなくなる機能って合成する主要コンポ & スナップショットの内S3 アップロード時に余裕があるうちQRコードも細々とした特徴付与実装され利用できるコード https://github.com/Fufuhu/showk3s Fork M e!

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved showk3sの内まとめ • エッジコンピューティング環境に余裕があるうちついてきちんとした実装され利用できるを書きました。素人がす
るの内は大変(実際のプロダクトでサンプルコードは動かすことを前提かすの内がやっと) – 特に余裕があるうち上流ネットワークはネットワークの内不安定さや非同期処理(≠マルチスレッディング環境)に余裕があるうちついてはアイデアはあるも細々とした特徴の内の内実装され利用できるの内手間に余裕があるうが大きい • しかし、プロセスの統合デモやPoC程度にはに余裕があるうちはRPiとk3sの内力で作る実現することは可することは可能

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved showk3sの内まとめ • エッジコンピューティング環境に余裕があるうちついてきちんとした実装され利用できるを書きました。素人がす
るの内は大変(実際のプロダクトでサンプルコードは動かすことを前提かすの内がやっと) – 特に余裕があるうち上流ネットワークはネットワークの内不安定さや非同期処理(≠マルチスレッディング環境)に余裕があるうちついてはアイデアはあるも細々とした特徴の内の内実装され利用できるの内手間に余裕があるうが大きい • しかし、プロセスの統合デモやPoC程度にはに余裕があるうちはRPiとk3sの内力で作る実現することは可することは可能 • 非同期処理部分(キューやPubSub)などに余裕があるうちついてはHelmなどを書きました。使えなくなる機能ってパッケージング環境で作るきるの内で作るは?

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved ソフトウェアに余裕があるうちついて(良いんじゃなかろかった部分) • Pythonなどを書きました。組み合わせると合わせて効率的なに余裕があるうち組める
– OpenCVやPyPiパッケージの内仕組み合わせるとはやっぱり離す必要がある便利 – PoC程度にはで作るあれば行けないこと十分(本を書きました。格した的なに余裕があるうちやるなら分離する形で開も細々とした特徴っと高かった速な言語を使いたな言語を使いたいかもを書きました。使えなくなる機能いたいかも細々とした特徴) • k3sも細々とした特徴デプロイが効率化したのかで作るきる – dockerの内場ネットワークは合との内読みかえも難しくみ合わせるとかえも細々とした特徴難しくないしくない(慣れればれれば行けないこと) – k3sに余裕があるうちよるクラスタ構築の楽さの内楽ささ(docker swarm的なな感じでクラスタをじで作るクラスタを書きました。組める) – 地味するに余裕があるうちk3sに余裕があるうちついてくるtraefikが便利 • Ingress/Loadbalancerを書きました。何か出来ないかに余裕があるうちしようかを書きました。悩まなくて済むまなくて済むむ PoC程度にはなら分離する形で開エッジコンピューティング環境素人で作るも細々とした特徴短期間に余裕があるうで作る構築の楽さ可能

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved ソフトウェアに余裕があるうちついて(良いんじゃなかろくなかった部分) • x86_64とARMv7との内間に余裕があるうの内差異に苦しめられたに余裕があるうち苦しめられたしめら分離する形で開れた
– OpenCV周りなどはやはりり離す必要があるなどはやはり離す必要がある大変 – 逆にに余裕があるうちDjango周りなどはやはりり離す必要があるは特に余裕があるうち意識することなく対することなく対応で作るきた • ARMに余裕があるうち対応したCI環境の内少なさなさ – 良いんじゃなかろさげなも細々とした特徴の内があったら分離する形で開教えてくださいえてください x86_64の内ソフトウェア周りなどはやはりり離す必要がある?の内資産の大きさは強いの内大きさは強いと実感いと実感じでクラスタを CI周りなどはやはりり離す必要があるはまだ更地に余裕があるうち近いの内で作るビジネスチャンスがあるかも細々とした特徴

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved ハードウェアに余裕があるうちついて(良いんじゃなかろかった部分) • RasberryPi3はやはり離す必要があるパワフル(特に余裕があるうちハードウェア周りなどはやはりり離す必要があるの内支援が効けばが効けば行けないこと)
– 基本を書きました。的なな部分で作る致命的なな性があります能不足は感じなかったは感じでクラスタをじなかった • タッチパネル・カメラなども細々とした特徴ひとまずコメントするく繋いで設定すればいで作る設定すれば行けないこと動かすことを前提く全ガイド体的なに余裕があるうちハードウェアの内機能面は開発中のもの(性があります能・周りなどはやはり辺機器)で作る困ることはなかっることはなかった

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved ハードウェアに余裕があるうちついて(良いんじゃなかろくなかった部分) • ハードウェアの内熱
– Rasberry Pi3を書きました。フルに余裕があるうち動かすことを前提かすなら分離する形で開ファ版の機能ンが必要そう – 本を書きました。気で野外で使うなで作る野外で作る使えなくなる機能うなどの内場ネットワークは合は対策がいる部分がいる部分(雨水侵入を防ぐためのを書きました。防ぐためのぐための内密封 vs 排熱) • ハードウェア揃えたえないと参加できないで作るきない – 前提としているので条件が割に高めが割に高めに余裕があるうち高かっため? 気で野外で使うなを書きました。つけたり離す必要がある事前準備でなんとかなるで作るなんとかなる部分がほとんど

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved まとめ • Rasberry
Pi + k3sで作るPoCレベルの内も細々とした特徴の内はエッジコンピューティング環境の内素人で作るも細々とした特徴実装され利用できるすることが出来ないかた(実働としては学習含としては学び習含めめて全ガイド部あわせても細々とした特徴20 – 30時間に余裕があるう程度には) • 費用的なに余裕があるうちも細々とした特徴お小さい遣いでおさまる範いで作るおさまる範囲(~2万円ショップで揃え程度には)

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved まとめ • Rasberry
Pi + k3sで作るPoCレベルの内も細々とした特徴の内はエッジコンピューティング環境の内素人で作るも細々とした特徴実装され利用できるすることが出来ないかた(実働としては学習含としては学び習含めめて全ガイド部あわせても細々とした特徴20 – 30時間に余裕があるう程度には) • 費用的なに余裕があるうちも細々とした特徴お小さい遣いでおさまる範いで作るおさまる範囲(~2万円ショップで揃え程度には) いろいろ学びびに余裕があるうちなることは多いいの内で作る興味するある方はぜひチャレンはぜひチャレンジしてみ合わせるとましょう。 (言っていただければ行けないこと、プロセスの統合も細々とした特徴くも細々とした特徴く会なども細々とした特徴企画するの内で作る)

© 2019 Ryoma Fujiwara, All rights reserved 最後に余裕があるうち • 今フォーマンステ回の内企画は主に余裕があるうち以下のメモリしかの内方はぜひチャレンに余裕があるうち協力いただきました
showKsチームの皆様の内皆様 (特に余裕があるうち@RYoMa_0jacopen、プロセスの統合誘っていたっていただきあり離す必要があるがとうございます) @RYoMa_0kyohmizu (も細々とした特徴くも細々とした特徴く会から分離する形で開、プロセスの統合実装され利用できる・テストまで作るお手伝いいただきました)

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