EKSのチュートリアルをやりながらKubernetesを感覚で学ぶ

やりたいこと

Aamazon EKSをチュートリアルをやりながら、どうせならKubernetesについても感覚で学んでいこうと思います。

参考文献：https://docs.aws.amazon.com/ja_jp/eks/latest/userguide/getting-started.html

前提

作業はmacosで行います。
EKSは対応リージョンが限られています。
- 詳細はURLをご確認ください。
  - https://aws.amazon.com/jp/about-aws/global-infrastructure/regional-product-services/

IAMロールの作成

EKSでは自身でELBを作成するため、IAMのロールを作成する必要があります。

https://console.aws.amazon.com/iam/ にログイン
[Create role] > [AWS service] > [EKS]でIAMを作成

VPCの作成

https://console.aws.amazon.com/cloudformation にログイン
CFn(CloudFormation)の管理画面で、以下のURLのyamlを使いstackを作成
- https://amazon-eks.s3-us-west-2.amazonaws.com/cloudformation/2018-11-07/amazon-eks-vpc-sample.yaml
  - 上記のYamlでは以下のリソースを作成しています。AWSからインターネット接続する基礎部分となります。
    - VPC
    - InternetGateway
    - RouteTable
    - Subnet
    - SecurityGroup

※ 今回はCFnで作成しましたが、勉強のためにYamlを見ながら手で作成するのもありだと思います。

`kubectl`のインストール

`kubectl`について

Kubectlはawscliのようなもので、kubernetesのApiをcliで管理できるコマンドです。

awscliをお使いの方はご存知かもしれませんが、cliではほとんど全ての操作が可能です。

そのため、本番環境へEKSを採用する際はkubectlを実施できる環境を安全に保つ必要があります。

例として、「kubectlを実行できる専用のEC2インスタンスを用意する」などの施策が必要となります。

インストール方法

kubectlのバイナリファイルをローカルPCにダウンロードします
- ローカルPC(macos)で以下のコマンドを実行
- 最後のコマンドで Client Version: v.XXX が表示されればOK

curl -o kubectl https://amazon-eks.s3-us-west-2.amazonaws.com/1.10.3/2018-06-05/bin/darwin/amd64/kubectl     
chmod +x ./kubectl 
cp ./kubectl /usr/local/bin/kubectl 
kubectl version --short --client

`aws-iam-authenticator`のインストール

`aws-iam-authenticator`について

kubectlはKubernetesのApiをcliで使うために作られています。

ですので、EKSへ接続には、別途、IAMでの認証が必要になります。

IAMでの認証をするために、今回は aws-iam-authenticatorを使用します。

インストール方法

aws-iam-authenticatorのバイナリファイルをローカルPCにダウンロードします
- ローカルPC(macos)で以下のコマンドを実行
- 最後のコマンドでコマンドのhelpが表示されればOK

curl -o aws-iam-authenticator https://amazon-eks.s3-us-west-2.amazonaws.com/1.10.3/2018-07-26/bin/darwin/amd64/aws-iam-authenticator 
chmod +x ./aws-iam-authenticator 
mv ./aws-iam-authenticator /usr/local/bin/aws-iam-authenticator 
aws-iam-authenticator help

windows, Linux用のバイナリ
- Linux: https://amazon-eks.s3-us-west-2.amazonaws.com/1.10.3/2018-07-26/bin/linux/amd64/aws-iam-authenticator
- Windows: https://amazon-eks.s3-us-west-2.amazonaws.com/1.10.3/2018-07-26/bin/windows/amd64/aws-iam-authenticator.exe

EKSクラスタの作成

EKSクラスタについて

EKSでKubernetesを動かすには、IAMやVPCの設定が必要です。

EKSクラスタを作成すると、以下のリソースがKubernetesに紐付けられます。

EKSクラスタに紐づくもの
- IAM Role
- VPC
- Subnets
- Security groups

EKSクラスタを作成後、kubectlを使ってクラスタ上にコンテナを配置していくことになります。

EKSクラスタをコンソールで作成

https://console.aws.amazon.com/eks/home#/clusters にログイン
[Create cluster] を押してクラスタを作成
- EKS用に作成した IAM Role, VPC, Subnets, Security groups を設定
Status を確認し、EKSクラスタが作成されるまで待つ

configファイルの作成

configファイルについて

kubectlの設定ファイルです。

ここにEKSクラスタやその他の設定を記述してきます。

作成方法

以下のコマンドを実行します。

configファイル名は任意の名前で作成します。
~/.kube/cofigで作成するとKubernetesの設定ファイルを上書きすることになります。

例えば、Docker Desktop for MacでKubernetesを使っている場合、configファイルは~/.kube/cofigに作成されます。

mkdir -p ~/.kube 
touch ~/.kube/config-eks

.kube/config-eksに以下を記述します。

apiVersion: v1 
clusters: 
- cluster: 
    server: <endpoint-url> 
    certificate-authority-data: <base64-encoded-ca-cert> 
  name: kubernetes 
contexts: 
- context: 
    cluster: kubernetes 
    user: aws 
  name: aws 
current-context: aws 
kind: Config 
preferences: {} 
users: 
- name: aws 
  user: 
    exec: 
      apiVersion: client.authentication.k8s.io/v1alpha1 
      command: aws-iam-authenticator 
      args: 
        - "token" 
        - "-i" 
        - "<cluster-name>" 
        # - "-r" 
        # - "<role-arn>" 
      # env: 
        # - name: AWS_PROFILE 
        #   value: "<aws-profile>"

以下の値は置き換えが必要になります。
- <endpoint-url>
  - EKSコンソールでCluster ARNをコピーして置き換え
- <base64-encoded-ca-cert>
  - EKSコンソールでCertificate authorityをコピーして置き換え
- <cluster-name>
  - EKSコンソールでClusterを確認し、クラスタ名に置き換えます
- (オプション) <role-arn>
  - aws-iam-authenticatorで使うデフォルトのRoleを変更する場合に設定します
  - 使用する場合はコメントアウトを外して使います
- (オプション) <aws-profile>
  - aws-iam-authenticatorでAWS Profileを使用する場合に設定します
  - 使用する場合はコメントアウトを外して使います

設定ファイルをkubectlへ反映させる

作成したconfigファイルをKUBECONFIGに設定します。

設定方法は２つあります
- 1. 環境変数として設定する
- 2. エイリアスとして設定する

環境変数として設定する場合

echo 'export KUBECONFIG=$KUBECONFIG:~/.kube/config-eks' >> ~/.bash_profile 
source ~/.bash_profile 
kubectl config view

この場合、kubectlを実行するたびに、~/.kube/config-eksが必ず読まれます。

エイリアスとして設定する

echo 'alias eksctl="KUBECONFIG=$KUBECONFIG:~/.kube/config-eks kubectl"' >> ~/.bash_profile 
source ~/.bash_profile 
eksctl config view 
# eksctlと違うconfigが設定されていることを確認 
kubectl config view

エイリアスとして設定すると、Docker Desktop for Macとの棲み分けができて便利です。

※ 上記まで、読み飛ばす方もいるはずなので、今後、cliの名前はkubectlに統一しています。

EKSにワーカーノードを作成する

ワーカーノードについて

Kubernetesにはnodeという概念があります。AWSで言うとEC2インスタンスに当たります。

EKSでコンテナを動かすにはnode(EC2インスタンス)の作成が必要となります。

後述しますが、node上にはランダムにコンテナが配置されるようになります。

ワーカーノードの作成

https://console.aws.amazon.com/cloudformation にログイン
CFn(CloudFormation)の管理画面で、以下のURLのyamlを使いstackを作成
- https://amazon-eks.s3-us-west-2.amazonaws.com/cloudformation/2018-11-07/amazon-eks-nodegroup.yaml
  - AMI IDを入力するところがありますが、ここには下記URLに記述されているものを使います
    - https://docs.aws.amazon.com/ja_jp/eks/latest/userguide/eks-optimized-ami.html
  - amazon-eks-nodegroup.yamlでは以下のリソースを作成しています。
    - IAM (EC2用のIAM Roleなど)
    - SecurityGroup (EC2用のセキュリティグループ)
    - AutoScalingGroup (オートスケール)
    - LaunchConfiguration (EC2インスタンスの起動)
  - いままでEKSのリソースを作成してきましたが、今回はEC2用のリソースを作成しています。

CFnへの設定項目

Stack name: CFnのスタック名（任意の値でOK） 
ClusterName: EKSクラスタ名（名前を一致させる必要がある） 
ClusterControlPlaneSecurityGroup: EKSクラスタに設定したSecurityGroup 
NodeGroupName: nodeグループ名（任意の値でOK） 
NodeAutoScalingGroupMinSize: ワーカーノードがスケールアウトする際のnode数の最小値（任意の値でOK） 
NodeAutoScalingGroupDesiredCapacity: スタック作成時のnode数（任意の値でOK） 
NodeAutoScalingGroupMaxSize: ワーカーノードがスケールアウトする際のnode数の最大値（任意の値でOK） 
NodeInstanceType: ワーカーノードのインスタンスタイプ （任意の値でOK） 
NodeImageId: ワーカーノードのAMI ID 
（参照：https://docs.aws.amazon.com/ja_jp/eks/latest/userguide/eks-optimized-ami.html） 
NodeVolumeSize: ワーカーノードに割り当てるVolumeの大きさ 
KeyName: EC2インスタンスへのssh key

ワーカーノードとEKSクラスタを紐付ける

aws-auth ConfigMapを使って、IAMのユーザとロールをKubernetes内のユーザやロールに紐付けます。

curl -O https://amazon-eks.s3-us-west-2.amazonaws.com/cloudformation/2018-11-07/aws-auth-cm.yaml

aws-auth-cm.yamlの<ARN of instance role>はEC2インスタンス用に作成したRoleのARNに置き換えます。

apiVersion: v1 
kind: ConfigMap 
metadata: 
  name: aws-auth 
  namespace: kube-system 
data: 
  mapRoles: | 
    - rolearn: <ARN of instance role> 
      username: system:node:{{EC2PrivateDNSName}} 
      groups: 
        - system:bootstrappers 
        - system:nodes

kubectlでKubernetesに適用
- configmap "aws-auth" createdが出力されればOK

kubectl apply -f aws-auth-cm.yaml

適用できているか、nodeを確認
- XXXX.compute.internalというのが作られていればOK
  - 注意：STATUSがReadyにならないとコンテナは配置できない

kubectl get node

ちなみにEC2のコンソールからもnodeが確認できます

サンプルアプリケーションを作成

nodeの準備ができたので、コンテナを配置してインターネット経由でアクセスできるようにします。

Redisクラスタ作成のサンプル

Kubernetesにはreplicationcontroller,serviceなどのリソースが存在します。

とりあえずコンテナをデプロイして行きます。

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/kubernetes/v1.10.3/examples/guestbook-go/redis-master-controller.json 
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/kubernetes/v1.10.3/examples/guestbook-go/redis-master-service.json 
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/kubernetes/v1.10.3/examples/guestbook-go/redis-slave-controller.json 
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/kubernetes/v1.10.3/examples/guestbook-go/redis-slave-service.json 
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/kubernetes/v1.10.3/examples/guestbook-go/guestbook-controller.json 
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/kubernetes/v1.10.3/examples/guestbook-go/guestbook-service.json

Webページの確認
- TYPEがLoadBalancerのEXTERNAL-IPをコピーして<EXTERNAL-IP>:3000をブラウザで開きます。
- ブラウザでGuestbookを確認できればOKです。

kubectl get services -o wide

以上で一旦、EKS上でコンテナを動かすことが可能になりました。

podとnodeとserviceとreplicationcontrollerの確認

kubectl getを使えは大抵の値はとってこれます。
- また、一度に複数の値をとってくることも可能です
  - 以下、例に pod, node, service(svc), replicationcontroller(rc) の値を一緒に取ってきています。

kubectl get pod,node,svc,rc

上記のコマンドの結果からも、どのnodeにどのpodを配置するかは意識しなくていいことがわかります。

Redisクラスタの削除

先程、作成したserviceとreplicationcontrollerを全て消していきます。

kubectl delete service --all 
kubectl delete replicationcontroller --all

Nodeの削除

nodeはCFnで作成したので、CFnのコンソール画面で消します。

EKSクラスタの削除

EKSのコンソール画面からEKSクラスタも削除します。

所感

多少の設定項目はありますが、設定さえしてしまえば通常のKubernetesと同じように使えるのがいいです。

また、ロードバランサやNodeは従来のAWSリソースを使えるので、AWSユーザにはわかりやすいと思います。

ローカルPCでは Docker Desktop for Mac を使いつつ、AWSにはEKSでデプロイするというは開発環境としても使いやすいと思います。

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