はじめに
こんばんは、私は葛ノ葉と言います。
Amazing engine株式会社では英語試験問題-EnglishPassedという英語を勉強できるサービスを提供します。そのサービスにはKubernetesというオーケストレーションツールを使用しています。英語問題文についてはデータベースにRedisを使用しています。リレーショナル・データベースではなくKVSのRedisを選んだ理由は後ほど話すとして、今回はそのRedisをKubernetes上でどのように立ち上げるかを記載していきます。
必要なもの
Ubuntu 18.04
minikube v1.2.0
docker 18.09.7
redis-cli 4.0.9
インターネットに繋がっている環境
minikubeを起動してDockerと紐付ける
minikube start を使ってminikubeを起動しましょう。
[kuzunoha@:17:40:40:~]$ minikube start 😄 minikube v1.2.0 on linux (amd64) 💡 Tip: Use 'minikube start -p <name>' to create a new cluster, or 'minikube delete' to delete this one. 🔄 Restarting existing virtualbox VM for "minikube" ... ⌛ Waiting for SSH access ... 🐳 Configuring environment for Kubernetes v1.15.0 on Docker 18.09.6 🔄 Relaunching Kubernetes v1.15.0 using kubeadm ... ⌛ Verifying: apiserver proxy etcd scheduler controller dns 🏄 Done! kubectl is now configured to use "minikube"
Done! kubectl is now configured to use "minikube" と表示されればminikubeは起動完了です。
それからminikubeとDockerを紐付けましょう。
minikube docker-env と入力すると以下のような出力があるはずです。
[kuzunoha@:17:43:17:~]$ minikube docker-env export DOCKER_TLS_VERIFY="1" export DOCKER_HOST="tcp://192.168.99.100:2376" export DOCKER_CERT_PATH="/home/kuzunoha/.minikube/certs" # Run this command to configure your shell: # eval $(minikube docker-env)
eval $(minikube docker-env) と記載があります。これを実施することでminikubeとdockerを紐付けることが出来ます。
[kuzunoha@:17:48:44:~]$ eval $(minikube docker-env) [kuzunoha@:17:48:47:~]$ <- すぐにコマンドが返ってくる。
なお、このBashから抜けたりした場合は eval $(minikube docker-env) の効果はなくなります。
以後は特別な記載をしない限りこのBashで操作していきます。
Redisイメージを取得する
docker pull redis:5.0.3 と打ち、DockerHubからRedisイメージを取得します。
[kuzunoha@:18:11:43:~]$ docker pull redis:5.0.3 5.0.3: Pulling from library/redis f7e2b70d04ae: Pull complete 421427137c28: Pull complete 4af7ef63ef0f: Pull complete b858087b3517: Pull complete 2aaf1944f5eb: Pull complete 8270b5c7b90d: Pull complete Digest: sha256:4be7fdb131e76a6c6231e820c60b8b12938cf1ff3d437da4871b9b2440f4e385 Status: Downloaded newer image for redis:5.0.3
docker image ls と入力すればいくつかのDockerイメージと共に redis イメージが出力されます。
[kuzunoha@:18:33:00:~]$ docker image ls | grep redis redis 5.0.3 0f88f9be5839 4 months ago 95MB
minikube上にredis:5.0.3イメージをPullすることが出来ました。次はredisイメージを使ってStatefulSetオブジェクトをデプロイします。
StatefulSetオブジェクトのマニフェストを作る
Kubernetesには StatefulSet というオブジェクトが存在します。これは 永続ストレージ を持つことが出来る Pod オブジェクトだと思って貰えればわかりやすいです。StatefulSetと含め、Kubernetesでオブジェクトを作成するにはマニフェストという yamlファイル を作成し、これをKubernetesに適応させることが基礎的な方法になります。
マニフェストのファイル名は好きな名前で大丈夫です。今回作成するオブジェクトは Redisイメージを持ったStatefulSet のため、ファイル名は st_redis.yaml としましょう。
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
name: redis-master
spec:
serviceName: "redis-master"
replicas: 1
selector:
matchLabels:
pj: project
template:
metadata:
labels:
pj: project
spec:
containers:
- name: master
image: redis:5.0.3
command: ["redis-server"]
resources:
requests:
cpu: 100m
memory: 100Mi
ports:
- containerPort: 6379
volumeMounts:
- name: datapath
mountPath: /data
volumeClaimTemplates:
- metadata:
name: datapath
spec:
accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
resources:
requests:
storage: 1Gi
上記yamlファイルが出来たら kubectl apply -f st_redis.yaml とコマンドを入力し、StatefulSetをデプロイします。
[kuzunoha@:10:07:14:~]$ kubectl apply -f st_redis.yaml statefulset.apps/test-project created
kubectl get statefulset と入力することでStatefulSetの情報が取得できます。
[kuzunoha@:10:18:36:~]$ kubectl get statefulset NAME READY AGE redis-master 1/1 4m36s
StatefulSetは Pod オブジェクトを作成します。 kubectl get pods と入力しましょう。
[kuzunoha@:10:18:37:~]$ kubectl get pods NAME READY STATUS RESTARTS AGE redis-master-0 1/1 Running 0 4m53s
PodオブジェクトとはDockerコンテナと思ってもらえればわかりやすいと思います。StatefulSetは PersistentVolume オブジェクトも作成します。 kubectl get pv と入力しましょう。
[kuzunoha@:10:26:18:~]$ kubectl get pv NAME CAPACITY ACCESS MODES RECLAIM POLICY STATUS CLAIM STORAGECLASS REASON AGE pvc-0354be5e-8405-4e86-8ab3-08ae52cf030e 1Gi RWO Delete Bound default/datapath-redis-master-0 standard 12m
PersistentVolumeオブジェクトとは永続ストレージのことで、このオブジェクトに実際のRedisのデータが保存されます。StatefulSetは PersistentVolumeClaim オブジェクトも作成します。 kubectl get pvc と入力しましょう。
[kuzunoha@:10:26:21:~]$ kubectl get pvc NAME STATUS VOLUME CAPACITY ACCESS MODES STORAGECLASS AGE datapath-redis-master-0 Bound pvc-0354be5e-8405-4e86-8ab3-08ae52cf030e 1Gi RWO standard 18m
PersistentVolumeClaimオブジェクトとはPodとPersistentVolumeオブジェクトを紐付けるためのオブジェクトです。
Serviceオブジェクトのマニフェストを作る
KubernetesにはPodオブジェクトと通信をするための Service というインフラ用のオブジェクトが存在します。外部のネットワークからPodと通信を行うためのオブジェクトになります。さきほど作成したRedisのStatefulSetオブジェクトと通信出来るように、Serviceを構築しましょう。Serviceを構築するにはマニフェストが必要です。
svc_redis.yaml という名前で、以下の内容の yaml ファイルを作成します。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: redis-master
labels:
pj: project
spec:
type: NodePort
ports:
- port: 6379
targetPort: 6379
selector:
pj: project
kubectl apply -f svc_redis.yaml と入力し、デプロイをします。
[kuzunoha@:11:29:05:~]$ kubectl apply -f svc_redis.yaml service/redis-master created
kubectl get svc と入力をし、作成したServiceを表示します。
[kuzunoha@:11:29:13:~/mine/type]$ kubectl get svc NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 15d redis-master NodePort 10.99.220.25 <none> 6379:31914/TCP 26s
これでネットワークから接続出来るようになりました。
minikube service redis-master --url と入力をしてURLを表示します。
[kuzunoha@:11:47:58:~]$ minikube service redis-master --url http://192.168.99.100:31914
今回は 192.168.99.100:31914 という部分だけを使用します。
redis-cli を使って redis-cli -h 192.168.99.100 -p 31914 と入力しましょう。アクセスが出来ます。
[kuzunoha@:11:48:02:~]$ redis-cli -h 192.168.99.100 -p 31914 192.168.99.100:31914>
set hoge piyo として、 hoge Keyに piyo という値を入力します。
192.168.99.100:31914> set hoge piyo OK
get hoge とすれば piyo と値が返ります。
192.168.99.100:31914> get hoge "piyo"
python で redis.py というモジュールをインストールしているならば、以下のように確認も出来ます。
[kuzunoha@:11:57:21:~]$ python
Python 3.6.6 (default, Sep 22 2018, 22:40:03)
[GCC 7.3.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import redis
>>> r = redis.Redis(host="192.168.99.100", port=31914)
>>> r.get("hoge")
b'piyo'
>>>
b’piyo' と値が返ってきました。 b はpythonでbyte型という形式を表しています。
Podが死んでもデータは生きている
StatefulSetの特徴はPVとPVCという永続ストレージを設定できる点です。Podとは別にボリュームを持っているわけですから、Podが壊れても、PVには影響はありません。実際にPodを破壊してみましょう。
kubectl delete pod redis-master-0 とすればPodを消すことが出来ます。
[kuzunoha@:12:01:36:~]$ kubectl delete pods redis-master-0 pod "redis-master-0" deleted [kuzunoha@:12:05:27:~]$ kubectl get pod NAME READY STATUS RESTARTS AGE redis-master-0 0/1 ContainerCreating 0 2s [kuzunoha@:12:05:28:~]$ kubectl get pod NAME READY STATUS RESTARTS AGE redis-master-0 1/1 Running 0 4s
少しわかりにくいことが起きたかも知れませんが、StatefulSetはPodを監視していて、設定された数に満たない場合はPodを自動で新たに作り出すという動作をすることが出来ます。今回、 kubectl delete pod redis-master-0 としたことで、一度Podは消されました。しかし、上記の動作によって新しいPodが作成されました。 AGE 行が4sとなっているのは、Podが作成されてから4秒しか経過していないということです。
それでは再び redis-cli を使ってデータを確認してみます。
[kuzunoha@:12:05:30:~]$ redis-cli -h 192.168.99.100 -p 31914 192.168.99.100:31914> get hoge "piyo"
このように piyo が返ってきました。
Kubernetes上でデータベースを構築するということ
KubernetesでRedisServiceを立ち上げることが出来ました。yamlファイルをうまく使えればKubernetesでPodを立ち上げることが出来ます。次回は簡易的なWebアプリケーションをデプロイし、今回、デプロイしたRedisServiceからデータを取得し表示してみましょう。