1 - HostAliasesを使用してPodの/etc/hostsにエントリーを追加する
Podの/etc/hostsファイルにエントリーを追加すると、DNSやその他の選択肢を利用できない場合に、Podレベルでホスト名の名前解決を上書きできるようになります。このようなカスタムエントリーは、PodSpecのHostAliasesフィールドに追加できます。
HostAliasesを使用せずにファイルを修正することはおすすめできません。このファイルはkubeletが管理しており、Podの作成や再起動時に上書きされる可能性があるためです。
デフォルトのhostsファイルの内容
Nginx Podを実行すると、Pod IPが割り当てられます。
kubectl run nginx --image nginx
pod/nginx created
Pod IPを確認します。
kubectl get pods --output=wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE
nginx 1/1 Running 0 13s 10.200.0.4 worker0
hostsファイルの内容は次のようになります。
kubectl exec nginx -- cat /etc/hosts
# Kubernetes-managed hosts file.
127.0.0.1 localhost
::1 localhost ip6-localhost ip6-loopback
fe00::0 ip6-localnet
fe00::0 ip6-mcastprefix
fe00::1 ip6-allnodes
fe00::2 ip6-allrouters
10.200.0.4 nginx
デフォルトでは、hostsファイルには、localhostやPod自身のホスト名などのIPv4とIPv6のボイラープレートだけが含まれています。
追加エントリーをhostAliasesに追加する
デフォルトのボイラープレートに加えて、hostsファイルに追加エントリーを追加できます。たとえば、foo.localとbar.localを127.0.0.1に、foo.remoteとbar.remoteを10.1.2.3にそれぞれ解決するためには、PodのHostAliasesを.spec.hostAliases以下に設定します。
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: hostaliases-pod
spec:
restartPolicy: Never
hostAliases:
- ip: "127.0.0.1"
hostnames:
- "foo.local"
- "bar.local"
- ip: "10.1.2.3"
hostnames:
- "foo.remote"
- "bar.remote"
containers:
- name: cat-hosts
image: busybox
command:
- cat
args:
- "/etc/hosts"
この設定を使用したPodを開始するには、次のコマンドを実行します。
kubectl apply -f https://k8s.io/examples/service/networking/hostaliases-pod.yaml
pod/hostaliases-pod created
Podの詳細情報を表示して、IPv4アドレスと状態を確認します。
kubectl get pod --output=wide
NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE
hostaliases-pod 0/1 Completed 0 6s 10.200.0.5 worker0
hostsファイルの内容は次のようになります。
kubectl logs hostaliases-pod
# Kubernetes-managed hosts file.
127.0.0.1 localhost
::1 localhost ip6-localhost ip6-loopback
fe00::0 ip6-localnet
fe00::0 ip6-mcastprefix
fe00::1 ip6-allnodes
fe00::2 ip6-allrouters
10.200.0.5 hostaliases-pod
# Entries added by HostAliases.
127.0.0.1 foo.local bar.local
10.1.2.3 foo.remote bar.remote
ファイルの最後に追加エントリーが指定されています。
kubeletがhostsファイルを管理するのはなぜですか？
kubeletがPodの各コンテナのhostsファイルを管理するのは、コンテナ起動後にDockerがファイルを編集するのを防ぐためです。
注意:
コンテナ内部でhostsファイルを手動で変更するのは控えてください。
hostsファイルを手動で変更すると、コンテナが終了したときに変更が失われてしまいます。
2 - IPv4/IPv6デュアルスタックの検証
このドキュメントでは、IPv4/IPv6デュアルスタックが有効化されたKubernetesクラスターを検証する方法について共有します。
始める前に
- プロバイダーがデュアルスタックのネットワークをサポートしていること (クラウドプロバイダーか、ルーティングできるIPv4/IPv6ネットワークインターフェースを持つKubernetesノードが提供できること)
- (KubenetやCalicoなど)デュアルスタックをサポートするネットワークプラグイン
- デュアルスタックを有効化したクラスター
バージョンを確認するには次のコマンドを実行してください: kubectl version.
アドレスの検証
ノードアドレスの検証
各デュアルスタックのノードは、1つのIPv4ブロックと1つのIPv6ブロックを割り当てる必要があります。IPv4/IPv6のPodアドレスの範囲が設定されていることを検証するには、次のコマンドを実行します。例の中のノード名は、自分のクラスターの有効なデュアルスタックのノードの名前に置換してください。この例では、ノードの名前はk8s-linuxpool1-34450317-0になっています。
kubectl get nodes k8s-linuxpool1-34450317-0 -o go-template --template='{{range .spec.podCIDRs}}{{printf "%s\n" .}}{{end}}'
10.244.1.0/24
2001:db8::/64
IPv4ブロックとIPv6ブロックがそれぞれ1つずつ割り当てられているはずです。
ノードが検出されたIPv4とIPv6のインターフェースを持っていることを検証します。ノード名は自分のクラスター内の有効なノード名に置換してください。この例では、ノード名はk8s-linuxpool1-34450317-0になっています。
kubectl get nodes k8s-linuxpool1-34450317-0 -o go-template --template='{{range .status.addresses}}{{printf "%s: %s\n" .type .address}}{{end}}'
Hostname: k8s-linuxpool1-34450317-0
InternalIP: 10.0.0.5
InternalIP: 2001:db8:10::5
Podアドレスの検証
PodにIPv4とIPv6のアドレスが割り当てられていることを検証します。Podの名前は自分のクラスター内の有効なPodの名前と置換してください。この例では、Podの名前はpod01になっています。
kubectl get pods pod01 -o go-template --template='{{range .status.podIPs}}{{printf "%s\n" .ip}}{{end}}'
10.244.1.4
2001:db8::4
Downward APIを使用して、status.podIPsのfieldPath経由でPod IPを検証することもできます。次のスニペットは、Pod IPをMY_POD_IPSという名前の環境変数経由でコンテナ内に公開する方法を示しています。
env:
- name: MY_POD_IPS
valueFrom:
fieldRef:
fieldPath: status.podIPs
次のコマンドを実行すると、MY_POD_IPS環境変数の値をコンテナ内から表示できます。値はカンマ区切りのリストであり、PodのIPv4とIPv6のアドレスに対応しています。
kubectl exec -it pod01 -- set | grep MY_POD_IPS
MY_POD_IPS=10.244.1.4,2001:db8::4
PodのIPアドレスは、コンテナ内の/etc/hostsにも書き込まれます。次のコマンドは、デュアルスタックのPod上で/etc/hostsに対してcatコマンドを実行します。出力を見ると、Pod用のIPv4およびIPv6のIPアドレスの両方が確認できます。
kubectl exec -it pod01 -- cat /etc/hosts
# Kubernetes-managed hosts file.
127.0.0.1 localhost
::1 localhost ip6-localhost ip6-loopback
fe00::0 ip6-localnet
fe00::0 ip6-mcastprefix
fe00::1 ip6-allnodes
fe00::2 ip6-allrouters
10.244.1.4 pod01
2001:db8::4 pod01
Serviceの検証
.spec.isFamilyPolicyを明示的に定義していない、以下のようなServiceを作成してみます。Kubernetesは最初に設定したservice-cluster-ip-rangeの範囲からServiceにcluster IPを割り当てて、.spec.ipFamilyPolicyをSingleStackに設定します。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: my-service
labels:
app: MyApp
spec:
selector:
app: MyApp
ports:
- protocol: TCP
port: 80
kubectlを使ってServiceのYAMLを表示します。
kubectl get svc my-service -o yaml
Serviceの.spec.ipFamilyPolicyはSingleStackに設定され、.spec.clusterIPにはkube-controller-manager上の--service-cluster-ip-rangeフラグで最初に設定した範囲から1つのIPv4アドレスが設定されているのがわかります。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: my-service
namespace: default
spec:
clusterIP: 10.0.217.164
clusterIPs:
- 10.0.217.164
ipFamilies:
- IPv4
ipFamilyPolicy: SingleStack
ports:
- port: 80
protocol: TCP
targetPort: 9376
selector:
app: MyApp
sessionAffinity: None
type: ClusterIP
status:
loadBalancer: {}
.spec.ipFamilies内の配列の1番目の要素にIPv6を明示的に指定した、次のようなServiceを作成してみます。Kubernetesはservice-cluster-ip-rangeで設定したIPv6の範囲からcluster IPを割り当てて、.spec.ipFamilyPolicyをSingleStackに設定します。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: my-service
labels:
app: MyApp
spec:
ipFamilies:
- IPv6
selector:
app: MyApp
ports:
- protocol: TCP
port: 80
kubectlを使ってServiceのYAMLを表示します。
kubectl get svc my-service -o yaml
Serviceの.spec.ipFamilyPolicyはSingleStackに設定され、.spec.clusterIPには、kube-controller-manager上の--service-cluster-ip-rangeフラグで指定された最初の設定範囲から1つのIPv6アドレスが設定されているのがわかります。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
labels:
app: MyApp
name: my-service
spec:
clusterIP: 2001:db8:fd00::5118
clusterIPs:
- 2001:db8:fd00::5118
ipFamilies:
- IPv6
ipFamilyPolicy: SingleStack
ports:
- port: 80
protocol: TCP
targetPort: 80
selector:
app: MyApp
sessionAffinity: None
type: ClusterIP
status:
loadBalancer: {}
.spec.ipFamiliePolicyにPreferDualStackを明示的に指定した、次のようなServiceを作成してみます。Kubernetesは(クラスターでデュアルスタックを有効化しているため)IPv4およびIPv6のアドレスの両方を割り当て、.spec.ClusterIPsのリストから、.spec.ipFamilies配列の最初の要素のアドレスファミリーに基づいた.spec.ClusterIPを設定します。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: my-service
labels:
app: MyApp
spec:
ipFamilyPolicy: PreferDualStack
selector:
app: MyApp
ports:
- protocol: TCP
port: 80
備考:
kubectl get svcコマンドは、CLUSTER-IPフィールドにプライマリーのIPだけしか表示しません。
kubectl get svc -l app=MyApp
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
my-service ClusterIP 10.0.216.242 <none> 80/TCP 5s
kubectl describeを使用して、ServiceがIPv4およびIPv6アドレスのブロックからcluster IPを割り当てられていることを検証します。その後、ServiceにIPアドレスとポートを使用してアクセスできることを検証することもできます。
kubectl describe svc -l app=MyApp
Name: my-service
Namespace: default
Labels: app=MyApp
Annotations: <none>
Selector: app=MyApp
Type: ClusterIP
IP Family Policy: PreferDualStack
IP Families: IPv4,IPv6
IP: 10.0.216.242
10.0.216.242,2001:db8:fd00::af55
Port: <unset> 80/TCP
TargetPort: 9376/TCP
Endpoints: <none>
Session Affinity: None
Events: <none>
デュアルスタックのLoadBalancer Serviceを作成する
クラウドプロバイダーがIPv6を有効化した外部ロードバランサーのプロビジョニングをサポートする場合、.spec.ipFamilyPolicyにPreferDualStackを指定し、.spec.ipFamiliesの最初の要素をIPv6にして、typeフィールドにLoadBalancerを指定したServiceを作成できます。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: my-service
labels:
app: MyApp
spec:
ipFamilyPolicy: PreferDualStack
ipFamilies:
- IPv6
type: LoadBalancer
selector:
app: MyApp
ports:
- protocol: TCP
port: 80
Serviceを確認します。
kubectl get svc -l app=MyApp
ServiceがIPv6アドレスブロックからCLUSTER-IPのアドレスとEXTERNAL-IPを割り当てられていることを検証します。その後、IPとポートを用いたServiceへのアクセスを検証することもできます。
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
my-service LoadBalancer 2001:db8:fd00::7ebc 2603:1030:805::5 80:30790/TCP 35s
3 - Service IPの範囲を拡張する
Kubernetes v1.31 [beta] (enabled by default: false)このドキュメントはクラスターに割り当てられている既存のService IPの範囲を拡張する方法を説明します。
始める前に
Kubernetesクラスターが必要、かつそのクラスターと通信するためにkubectlコマンドラインツールが設定されている必要があります。 このチュートリアルは、コントロールプレーンのホストとして動作していない少なくとも2つのノードを持つクラスターで実行することをおすすめします。 まだクラスターがない場合、minikubeを使って作成するか、 以下のいずれかのKubernetesプレイグラウンドも使用できます:
作業するKubernetesサーバーは次のバージョン以降のものである必要があります: v1.29.バージョンを確認するには次のコマンドを実行してください: kubectl version.
API
APIサーバーでMultiCIDRServiceAllocatorフィーチャーゲートを有効にし、networking.k8s.io/v1beta1APIグループをアクティブにしているKubernetesクラスターは、kubernetesという名前の特別なServiceCIDRオブジェクトを作成します。このオブジェクトには、APIサーバーのコマンドライン引数--service-cluster-ip-rangeの値に基づいたIPアドレス範囲が指定されます。
kubectl get servicecidr
NAME CIDRS AGE
kubernetes 10.96.0.0/28 17d
APIサーバーのエンドポイントをPodに公開するkubernetesという特別なServiceは、デフォルトのServiceCIDRの範囲の最初のIPアドレスを算出し、そのIPアドレスをCluster IPとして使用します。
kubectl get service kubernetes
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 17d
この例では、デフォルトのServiceはClusterIPとして10.96.0.1を使用しており、対応するIPAddressオブジェクトがあります。
kubectl get ipaddress 10.96.0.1
NAME PARENTREF
10.96.0.1 services/default/kubernetes
ServiceCIDRはファイナライザーによって保護されており、ServiceのClusterIPが孤立することを防ぎます。ファイナライザーが削除されるのは、既存の全IPAddressを含む別のサブネットがある場合またはサブネットに属するIPAddressがない場合のみです。
Serviceに使用できるIPアドレスの個数を拡張する
ユーザーはServiceに使用できるアドレスの個数を増やしたい場合がありますが、従来はServiceの範囲を拡張することは破壊的な操作であり、データ損失につながる可能性もありました。この新しい機能を使用することで、ユーザーは新しいServiceCIDRを追加するだけで使用可能なアドレスを増やすことができます。
新しいServiceCIDRを追加する
Service用として10.96.0.0/28の範囲が設定されたクラスターでは、2^(32-28) - 2 = 14個のIPアドレスしか使用できません。kubernetes.defaultServiceは常に作成されるため、この例では最大13個しかServiceを作れません。
for i in $(seq 1 13); do kubectl create service clusterip "test-$i" --tcp 80 -o json | jq -r .spec.clusterIP; done
10.96.0.11
10.96.0.5
10.96.0.12
10.96.0.13
10.96.0.14
10.96.0.2
10.96.0.3
10.96.0.4
10.96.0.6
10.96.0.7
10.96.0.8
10.96.0.9
error: failed to create ClusterIP service: Internal error occurred: failed to allocate a serviceIP: range is full
IPアドレス範囲を拡張または追加する新しいServiceCIDRを作成することで、Serviceに使用できるIPアドレスの個数を増やせます。
cat <EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: ServiceCIDR
metadata:
name: newcidr1
spec:
cidrs:
- 10.96.0.0/24
EOF
servicecidr.networking.k8s.io/newcidr1 created
これにより、新しいServiceを作成できるようになり、新しい範囲からClusterIPが割り当てられます。
for i in $(seq 13 16); do kubectl create service clusterip "test-$i" --tcp 80 -o json | jq -r .spec.clusterIP; done
10.96.0.48
10.96.0.200
10.96.0.121
10.96.0.144
ServiceCIDRの削除
あるServiceCIDRに依存しているIPAddressが存在する場合、そのServiceCIDRは削除できません。
kubectl delete servicecidr newcidr1
servicecidr.networking.k8s.io "newcidr1" deleted
KubernetesはServiceCIDRのファイナライザーを使ってこの依存関係を追跡します。
kubectl get servicecidr newcidr1 -o yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1beta1
kind: ServiceCIDR
metadata:
creationTimestamp: "2023-10-12T15:11:07Z"
deletionGracePeriodSeconds: 0
deletionTimestamp: "2023-10-12T15:12:45Z"
finalizers:
- networking.k8s.io/service-cidr-finalizer
name: newcidr1
resourceVersion: "1133"
uid: 5ffd8afe-c78f-4e60-ae76-cec448a8af40
spec:
cidrs:
- 10.96.0.0/24
status:
conditions:
- lastTransitionTime: "2023-10-12T15:12:45Z"
message: There are still IPAddresses referencing the ServiceCIDR, please remove
them or create a new ServiceCIDR
reason: OrphanIPAddress
status: "False"
type: Ready
ServiceCIDRの削除を止めているIPAddressを含むServiceを削除すると
for i in $(seq 13 16); do kubectl delete service "test-$i" ; done
service "test-13" deleted
service "test-14" deleted
service "test-15" deleted
service "test-16" deleted
コントロールプレーンがそれを検知します。そしてコントロールプレーンはファイナライザを削除し、削除が保留されているServiceCIDRが実際に削除されるようにします。
kubectl get servicecidr newcidr1
Error from server (NotFound): servicecidrs.networking.k8s.io "newcidr1" not found