自宅k8sクラスター構築日記

2023/2/11
小江戸らぐ 2月のオフな集まり(第247回)

当日作ったスライドなので、一部未完でアドリブで乗り切ってます(が、そのまま公開します)。

1. 自宅k8sクラスター構築日記 2023/2/11 小江戸らぐ 1月のオフな集まり(第247回) 世良泰明
2. 自己紹介 名前: 世良 泰明 (せら やすあき) 職業: ひよっこインフラエンジニア (2年目) 名古屋の某SIer所属 AWS上でインフラ構築・運用 趣味: 囲碁, サイクリング, 散歩, etc… twitter: @y_sera15 自宅K8sクラスター
3. 今日の話 お家で育てているk8sクラスター コンテナアプリをIPを持たせて(自宅LAN内で)公開したい そのための試行錯誤の記録 やったこと ・BGP不通の検証 ・新規LAN構築 ・クラスター移行 ・ESXi管理用NWとVM用NWの分離
4. 構成 物理マシン3台の上に仮想マシンを立てた(Ubuntu22.04) ・control plane node 3台 ・worker node 3台 ・ロードバランサー(haproxy+ keepalive) 2台 NUC1 ESXi control plane 1 worker1 haproxy1 NUC2 ESXi control plane 2 worker2 haproxy2 NUC3 ESXi control plane 3 worker3
5. worker3 やりたいこと control plane 1 haproxy1 control plane 2 worker2 haproxy2 control plane 3 APIへのアクセス デスクトップ 端末 6443/tcp kubectl kube-apiserver Load Balancer kubernetesの クラスターを制御 するノード 6443/tcp コンテナを動かす ノード worker1 kubernetes上で動かすコンテナにアクセスしたい
6. worker3 やりたいこと kubernetes上で動かすコンテナにアクセスしたい control plane 1 worker1 haproxy1 control plane 2 worker2 haproxy2 control plane 3 APIへのアクセス デスクトップ 端末 6443/tcp kubectl kube-apiserver Load Balancer kubernetesの クラスターを制御 するノード 6443/tcp コンテナを動かす ノード コンテナのアプリ にアクセスできる ようにしたい http:80
7. 当時の構成の前に 前提知識 ・kubernetesのネットワーク ・コンテナへのアクセス方法
8. kubernetesのネットワーク ・各ノードのネットワーク 192.168.100.0/24 ・コンテナの世界のネットワーク 10.0.0.0/8 worker3 worker1 worker2 192.168.100.0/24 192.168.100.34 192.168.100.66 192.168.100.98 kubernetesは2つの層のネットワークがある 10.0.0.0/8 ノード間でコンテナの世界のネットワークを繋げる機能 ⇒ CNIというプラグインにより提供
9. コンテナへのアクセス方法 方法としては(ざっくり)3つ 1.ノードのポートと紐づける ⇒ノード依存する, ポート被りを意識しないといけないから嫌 2.外部のロードバランサーを利用する ⇒ 管理対象が増えるのは面倒 3.k8s上でロードバランサーとして機能するアプリを利用する(例:metallb) ⇒ これを使いたい worker worker worker 8080:80 デスクトップ 端末 8080 デスクトップ 端末 Loadbarancer worker worker デスクトップ 端末 Loadbarancer
10. metallb ベアメタルなkubernetesに構築できる, クラスター外のIPでアクセス可能なロードバランサー https://metallb.universe.tf/ L2プロトコルかBGPを利用. (L2だと負荷分散はできない)
11. cilium k8s用のネットワークプラグインの1つ https://cilium.io/get-started eBPFという, カーネルに動的にプログラムを埋め込む機能を利用している. metallbと同様の機能も提供. 今回のクラスター構築で採用.
12. やったこと ・BGP不通の検証 ・新規LAN構築 ・クラスター移行 ・ESXi管理用NWとVM用NWの分離
13. 前回までの進捗 ciliumを用いてクラスター再構築 ↓ ルータのBGPの設定方法分からん ←1月小江戸らぐ 昼の部 ↓ ルータのBGP設定したけどつながらん ←1月小江戸らぐ 夜の部 今回は原因調査からスタート
14. 原因調査 BGPパケットを送信しているpodに入り, tcpdumpをしてみた $ kubectl exec -n kube-system cilium-wmjw8 -it /bin/bash $ apt update $ apt install tcpdump $ tcpdump -n -v -i any tcp port 179
15. 原因調査 結果
16. 原因調査 結果 要点 ・TCP通信は疎通している ・BGP通信の開始を試みて, 失敗している ・Optional BGPのパラメータエラーと怒られている. ・Optional パラメータとして, Multiprotocol Extentionというワードあり
17. 原因調査 裏付け調査 自宅ルータ(RTX1220)が 拡張BGPに対応してなかった Multiprotocol BGPとは ・複数のアドレスタイプを指定できるように拡張されたBGPのこと. ・BGP-4ではipv4のユニキャストしか利用できなかったが、 MP-BGPではipv6及びマルチキャストを利用できる. ・RFC4760(現在はRFC7606にupdateされている) https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc4760 (https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc7606) 利用していたルーター(YAMAHA RTX1220) http://www.rtpro.yamaha.co.jp/RT/docs/bgp/index.html#rt
18. Edgeルータ購入 EdgeRouter X ・k8s自宅クラスタ勢がよく使用してるルータ ・業務用ルータ並みの豊富な機能 ・価格は安め(amazonで1.6万円くらい) ・ベースOSはlinux
19. 自宅LAN拡張 FWの設定で躓くも, 無事開通
20. クラスター移行(失敗) せっかくなので, k8sクラスターを生きたまま移行させようと試みた etcd内の設定が悪さをしたか何かでmasterノードは移行失敗. (etcd, apiServerのpodが上がりきらない) 諦めてゼロから再構築へ. ・master3, worker3をシャットダウン ・ESXiホスト3をEdgeRouter配下へ移動 ・master3, worker3の起動 ・再度クラスターへ参加
21. 再構築 ESXiホストを全てEdgeRouter配下へ移動 各ノード, apiServer用ロードバランサのIP変更 kubeadmで1台ずつノード構築 ・kube-proxy無効化 k8sクラスター設定 ・BGP広報するCIDRレンジ登録 ciliumインストール ・BGP設定有効化 edgeRouter側のBGP設定 ・AS番号, neighborのIP設定 疎通確認 ⇒無事疎通!!! 参考(EdgeRouterのBGP設定) https://qiita.com/suzuyui/items/c83554 dd055ef0f4253a
22. おまけ ESXiの管理用NWとVM用NWの分離
23. まとめ 自宅k8sクラスタでアプリ公開ができるLBを立てた やったこと ・パケット解析 ・自宅LANを拡張 ・k8sクラスターライブマイグレーション(失敗) ・アプリ用, VM用, ESXi管理用のセグメント分離 やり残したこと ・各セグメントのFW設定 ・現在のBGP設定は
24. まとめ&現状/今後 まとめ&現状 metallbをBGPを利用して動作させるため, CNIを入れ替えてkubernetesクラスターを ドキュメントが英語なのと、何が分からないか分からないので難しい…