概要

自宅サーバーのリプレイスに伴い，マシンスペックに余裕ができたため，コンテナオーケストレーション環境の構築を検討しました． 運用の手間を減らしつつ，実務で使うことの多いK8s環境を構築し，学びにつなげるため，軽量版パッケージであるMicroK8sを導入しました．

後学のため，導入方法とメトリクス可視化のための設定をまとめておきます． 本質的な難しい部分はMicroK8sが肩代わりしてくれているので，各ステップはとても簡単かなと思います．

前提

  1. OS : Ubuntu Server 24.04
  2. ネットワーク : 外部への公開およびルーティングにはCloudflare Tunnelを利用

MicroK8sはUbuntuの開発元であるCanonicalが開発しており，導入時の障害が少ないかと思います．

MicroK8s

MicroK8sは，ローカル環境で実行することを想定されたらしいです1．

複雑な設定なしに単一ノードで動くため，今回のケースでは導入が非常に簡単でした． 何はともあれ自宅サーバーは管理しやすい方がいいので，MicroK8sを選んでよかったなと思っています．

アプローチ

ここからは，MicroK8sを導入する手順を述べます2． 以下のコマンドを実行すると，MicroK8sがインストールできます．

sudo snap install microk8s --classic

–classicはsnapのサンドボックス機能を無効化するオプションです．詳細は後述する用語集を参照してください．

以上です． これだけでMicroK8sがインストールできてしまいます．

DNSとstorageの有効化

次にDNSとstorageというアドオンを入れます． DNSはコンテナ間での名前解決のため，storageはDBを使うときに使います． もしstorageを利用しない場合，PostgreSQLなどのDBコンテナにおいてコンテナが再起動した瞬間にデータが全消去されます． また，データを保持するための設定を書いてもエラーになってアプリが起動しません． これらを入れていないと，サーバー用途としてはまともに使えません． K8sでは，K8s内部で動的にIPアドレスが変化します． そのため，DNSでコンテナの名前解決をしないと，外部公開する際にコンテナを指定できません．

sudo microk8s enable dns storage

これだけでセットアップ完了です．

メトリクス収集ツール

サーバーの稼働状況を可視化してくれるツールを導入します．

これもMicroK8sであれば簡単に導入できます．

sudo microk8s enable observability

observabilityアドオンを有効化すると，内部では，kube-prom-stack-grafanaという名称のServiceが作成されるため，それを参照します．

service.yaml

apiVersion: v1 # api version
kind: Service
metadata:
  name: external-grafana
  namespace: default # cloudflaredのPodが動いているNamespaceと同じにしてください
spec:
  type: ExternalName
  externalName: kube-prom-stack-grafana.observability.svc.cluster.local
  ports:
  - port: 80 # Grafanaが起動するポート番号
    targetPort: 80

これをcloudflareのトンネル経由で公開すると，可視化されます．

結果

外部で公開されると，指定したサブドメインの画面にログインしてサーバーの状態を可視化できます． Grafanaの管理画面

加えて，万が一アプリケーションを起動しているコンテナが落ちたとしてもK8s側が「あるべき状態」に復元してくれるため，Dockerのみで運用するよりは可用性が高まったかなと思います．

用語集

この記事を書くにあたって，自分が説明できなかった事柄を整理しておきます．

snap
Wikipedia曰く「Canonicalが設計・開発したソフトウェアデプロイメントシステムかつパッケージ管理システム」のこと
snapとaptの違い
Snapではインストールされたパッケージは仮想環境で実行される．これにより，ファイルやネットワークにアクセスするためには専用のインターフェースを経由する必要があるが，セキュリティが強固になる．後述する--classicオプションを付けることでこれを無効化することもできる．一方でaptはそういった仮想環境を持たない．これが一番大きな違いになると考える．
コンテナランタイム
コンテナの実行環境のこと3． OCI(オープンコンテナイニシアチブ)にて現代のコンテナランタイムが準拠すべき3つの仕様を定義している．
  1. 実際のコンテナイメージ仕様
  2. コンテナランタイムがコンテナイメージを取得する方法
  3. イメージの展開・レイヤードマウント・実行方法
CNCF4
Cloud Native Computing Foundation． コンテナ技術の推進と，その進化を取り巻くテクノロジー業界の足並みをそろえるために2015年に創設された財団

  1. MicroK8s とは？基本の使い方を解説 ↩︎

  2. microk8sを使えば，ホストを汚さずにkubernetesを使えて便利! ↩︎

  3. コンテナランタイムとは？ ↩︎

  4. Cloud Native Computing Foundation ↩︎