Kubernetes 上のサービスにホスト名でアクセス

自宅 Kubernetes クラスタで動かしているサービスに外部からホスト名でアクセスできるようにしたので手順を紹介します．

やりたいこと
必要なもの
動作確認
参考文献

やりたいこと

『Fluentd と Raspberry Pi で作るセンサーネットワーク』で紹介したシステムを Kubernetes 上で動かし，ホスト名でアクセスできるようにしたい．

これにより，クラスタを再構築した際に，サービスに割り当てられる IP アドレスが変化しても影響が出ないようにします．

必要なもの

以下の3つを導入します．

MetalLB
CoreDNS
ExternalDNS

MetalLB は Kubernetes で動作するロードバランサですが，自宅 Kubernetes では単に Pod 上の Service に IP を割り振るツールとして使えます．

ExternalDNS は，MetalLB が降り出した IP を名前引きできるように CoreDNS に登録する機能を提供します．

それぞれの設定手順を順に説明します．

MetalLB

インストールは下記の公式ページの「Installation By Manifest」の通り，metallb-native.yaml を apply するだけでOKです．

MetalLB, bare metal load-balancer for Kubernetes

設定も同じく下記の公式ページの「Layer 2 Configuration」のように行うだけ．

MetalLB, bare metal load-balancer for Kubernetes

当然ながら，ここで割り当てるアドレス範囲は，クラスタ外のネットワークの DHCP サーバーが使わないものにしておく必要があります．

CoreDNS

クラスタ外に，Docker で配置します．HAProxy 等のリバースプロキシを置くホストで動かすと良いと思います．

作成するのは次の3つのファイル．

docker-compose.yml
coredns/Dockerfile
coredns/conf/Corefile

docker-compose.yml

DNS 用のポート 53 を公開するように指定します．

version: "2"
services:
  coredns:
    build: coredns
    container_name: coredns
    restart: on-failure
    expose:
      - '53'
      - '53/udp'
    ports:
      - '53:53'
      - '53:53/udp'
    volumes:
      - './coredns/conf:/etc/coredns'

  etcd:
    image: quay.io/coreos/etcd:v3.5.8
    container_name: etcd
    ports:
      - "2379:2379"
      - "2380:2380"
    command: >-
      /usr/local/bin/etcd
      -name etcd
      -data-dir /etcd-data
      -listen-client-urls http://0.0.0.0:2379
      -advertise-client-urls http://0.0.0.0:2379
      -listen-peer-urls http://0.0.0.0:2380
      -initial-advertise-peer-urls http://0.0.0.0:2380
      -initial-cluster etcd=http://0.0.0.0:2380
      -initial-cluster-token etcd-cluster
      -initial-cluster-state new

version: "2"

services:

coredns:

build: coredns

container_name: coredns

restart: on-failure

expose:

- '53'

- '53/udp'

ports:

- '53:53'

- '53:53/udp'

volumes:

- './coredns/conf:/etc/coredns'

etcd:

image: quay.io/coreos/etcd:v3.5.8

container_name: etcd

ports:

- "2379:2379"

- "2380:2380"

command: >-

/usr/local/bin/etcd

-name etcd

-data-dir /etcd-data

-listen-client-urls http://0.0.0.0:2379

-advertise-client-urls http://0.0.0.0:2379

-listen-peer-urls http://0.0.0.0:2380

-initial-advertise-peer-urls http://0.0.0.0:2380

-initial-cluster etcd=http://0.0.0.0:2380

-initial-cluster-token etcd-cluster

-initial-cluster-state new

coredns/Dockerfile

同じく，DNS 用のポート 53 を公開設定します．

FROM coredns/coredns:1.10.1

EXPOSE 53
EXPOSE 53/udp

ENTRYPOINT ["/coredns"]

CMD ["-conf", "/etc/coredns/Corefile"]

FROM coredns/coredns:1.10.1

EXPOSE 53

EXPOSE 53/udp

ENTRYPOINT ["/coredns"]

CMD ["-conf", "/etc/coredns/Corefile"]

coredns/conf/Corefile

CoreDNS でハンドリングするドメインと，それ以外の名前解決を中継する DNS サーバのアドレスを設定します．

「kubernetes.green-rabbit.net」や「192.168.0.1」を環境に合わせて適宜書き換えてください．

kubernetes.green-rabbit.net {
    etcd {
        path /skydns
        endpoint http://etcd:2379
        fallthrough
    }
    cache
    errors
    log
}

. {
    any
    forward . 192.168.0.1
}

kubernetes.green-rabbit.net {

etcd {

path /skydns

endpoint http://etcd:2379

fallthrough

}

cache

errors

log

}

. {

any

forward . 192.168.0.1

}

起動と動作確認

以上の3点のファイルが準備できたら，コンテナを立ち上げておきます．

$ docker-compose up -d

1	$ docker-compose up -d

下記のようにすると，ホスト名「test.kubernetes.green-rabbit.net」の IP アドレスとして「192.168.0.254」を登録できます．

$ docker exec -it etcd etcdctl put /skydns/net/green-rabbit/kubernetes/test '{"host":"192.168.0.254","ttl":60}'

1	$ docker exec -it etcd etcdctl put /skydns/net/green-rabbit/kubernetes/test '{"host":"192.168.0.254","ttl":60}'

dig で名前解決できることを確認しておきます．

$ dig test.kubernetes.green-rabbit.net @localhost

; <<>> DiG 9.18.12-0ubuntu0.22.04.1-Ubuntu <<>> test.kubernetes.green-rabbit.net @localhost
;; global options: +cmd
;; Got answer:
;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 18308
;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 1, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1
;; WARNING: recursion requested but not available

;; OPT PSEUDOSECTION:
; EDNS: version: 0, flags:; udp: 1232
; COOKIE: 983e8a8dde1ebd9e (echoed)
;; QUESTION SECTION:
;test.kubernetes.green-rabbit.net. IN   A

;; ANSWER SECTION:
test.kubernetes.green-rabbit.net. 60 IN A       192.168.0.254

;; Query time: 0 msec
;; SERVER: 127.0.0.1#53(localhost) (UDP)
;; WHEN: Wed May 10 23:52:27 JST 2023
;; MSG SIZE  rcvd: 121

$ dig test.kubernetes.green-rabbit.net @localhost

; <<>> DiG 9.18.12-0ubuntu0.22.04.1-Ubuntu <<>> test.kubernetes.green-rabbit.net @localhost

;; global options: +cmd

;; Got answer:

;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 18308

;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 1, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1

;; WARNING: recursion requested but not available

;; OPT PSEUDOSECTION:

; EDNS: version: 0, flags:; udp: 1232

; COOKIE: 983e8a8dde1ebd9e (echoed)

;; QUESTION SECTION:

;test.kubernetes.green-rabbit.net. IN A

;; ANSWER SECTION:

test.kubernetes.green-rabbit.net. 60 IN A 192.168.0.254

;; Query time: 0 msec

;; SERVER: 127.0.0.1#53(localhost) (UDP)

;; WHEN: Wed May 10 23:52:27 JST 2023

;; MSG SIZE rcvd: 121

ExternalDNS

インストールは下記の公式ページのドキュメントの「Manifest (for clusters with RBAC enabled)」を使用します．

external-dns/docs/tutorials/coredns.md at master · kubernetes-sigs/external-dns

Configure external DNS servers (AWS Route53, Google CloudDNS and others) for Kubernetes Ingresses and Services - kuberne...

下記のように2箇所だけ書き換えておきます．「192.168.0.20」の部分は，先ほど CoreDNS を設置したホストの IP アドレスに置き換えてください．

--- original
+++ external_dns.yaml
@@ -54,9 +54,9 @@
       - name: external-dns
         image: registry.k8s.io/external-dns/external-dns:v0.13.4
         args:
-        - --source=ingress
+        - --source=service
         - --provider=coredns
         - --log-level=debug # debug only
         env:
         - name: ETCD_URLS
-          value: http://10.105.68.165:2379
+          value: http://192.168.0.20:2379

--- original

+++ external_dns.yaml

@@ -54,9 +54,9 @@

- name: external-dns

image: registry.k8s.io/external-dns/external-dns:v0.13.4

args:

- - --source=ingress

+ - --source=service

- --provider=coredns

- --log-level=debug # debug only

env:

- name: ETCD_URLS

- value: http://10.105.68.165:2379

+ value: http://192.168.0.20:2379

動作確認

Kubernetes の Service に対して次の2つの annotation を設定すると，IP の振り出しとCoreDNS への登録が行われるようになります．

metallb.universe.tf/address-pool
external-dns.alpha.kubernetes.io/hostname

具体的には，下記のような感じです．

kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  annotations:
    metallb.universe.tf/address-pool: first-pool
    external-dns.alpha.kubernetes.io/hostname: grafana.kubernetes.green-rabbit.net
(snip)
spec:
  (snip)
  type: LoadBalancer

kind: Service

apiVersion: v1

metadata:

annotations:

metallb.universe.tf/address-pool: first-pool

external-dns.alpha.kubernetes.io/hostname: grafana.kubernetes.green-rabbit.net

(snip)

spec:

(snip)

type: LoadBalancer

参考文献

自宅 k8s クラスタのサービスに FQDN で繋がるようにした: 引用元といった方が良いかも．ほぼここに書かれている内容をなぞっています．