MetalLB を install する手順（L2ネットワーク版） ⚖️
自宅の検証環境でおうち k8s を導入しています 🏠 今回は、オンプレミス環境で LoadBalancer Service を使用するための MetalLB の導入手順をご紹介します。
MetalLB とは
AWS や GCP などのクラウドプロバイダーの場合、Kubernetes の Service を Type: LoadBalancer に設定すると、自動的にグローバル IP アドレスを取得してくれます ☁️
しかし、オンプレミス環境の Kubernetes で同様のことをすると Pending になってしまいます 😵 MetalLB を使うことで、Type: LoadBalancer と設定した Service に、プライベート IP アドレスを振り分けることができます ✨
今回は、クラスター間のネットワークに flannel を使っているので、L2 ネットワークで IP アドレスを設定します。
事前準備
kube-proxy に IPVS mode を使用している且つ Kubernetes v1.14.2 以降のバージョンの場合は、strictARP を有効にする必要があります 🔧（今回は IPVS mode を使用していないため、割愛します）
strictARP の確認
strictARP が有効になっているかは、以下のコマンドで確認できます：
kubectl get configmap kube-proxy -n kube-system -o yaml | \
sed -e "s/strictARP: false/strictARP: true/" | \
kubectl diff -f - -n kube-system
diff が出力され、以下の出力が含まれていた場合には strictARP が有効になっていないことがわかります：
- strictARP: false
+ strictARP: true
strictARP の有効化
以下のコマンドで strictARP を有効にします：
kubectl get configmap kube-proxy -n kube-system -o yaml | \
sed -e "s/strictARP: false/strictARP: true/" | \
kubectl apply -f - -n kube-system
MetalLB のインストール
Manifest でインストールする場合は、以下の2つを apply します：
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/metallb/metallb/v0.10.2/manifests/namespace.yaml
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/metallb/metallb/v0.10.2/manifests/metallb.yaml
これでインストール自体は完了です 🎉 以降は実際にアサインする IP アドレスを設定します。
Config 設定
Flannel Network のため、L2 Configuration の ConfigMap を作成します 📝
address-pools は自分の環境（cluster のアドレスレンジの未使用 IP アドレス）に修正してください。
注意：この address-pools は flannel network で使用しているものではなく、Node が持つ IP のものになります ⚠️
cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
namespace: metallb-system
name: config
data:
config: |
address-pools:
- name: default
protocol: layer2
addresses:
- 192.168.100.240-192.168.100.250
EOF
以上で設定は完了です ✅
動作確認
テスト用 Pod と Service の作成
テスト用の nginx を作成します：
cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
labels:
app: nginx
name: nginx
spec:
replicas: 2
selector:
matchLabels:
app: nginx
template:
metadata:
labels:
app: nginx
spec:
containers:
- image: nginx
name: nginx
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
labels:
app: nginx
name: nginx
spec:
ports:
- port: 80
protocol: TCP
targetPort: 80
selector:
app: nginx
type: LoadBalancer
EOF
動作確認
$ kubectl get pod,svc
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
pod/nginx-84784697bb-8mhhr 1/1 Running 0 55s
pod/nginx-84784697bb-9x6ft 1/1 Running 0 55s
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
service/nginx LoadBalancer 10.105.252.24 192.168.100.240 80:30324/TCP 55s
$ curl 192.168.100.240
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
...
</html>
192.168.100.240 の External-IP を持って動いていることが確認できました ✨ デフォルトでは address pool から若番の IP アドレスが払い出されるようです。
IP アドレスの指定
loadBalancerIP を address pool 内の値に設定することで、IP アドレスを指定することも可能です：
cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
labels:
app: nginx
name: nginx
spec:
ports:
- port: 80
protocol: TCP
targetPort: 80
selector:
app: nginx
type: LoadBalancer
loadBalancerIP: 192.168.100.250
EOF
結果：
$ kubectl get svc
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
nginx LoadBalancer 10.105.59.75 192.168.100.250 80:31629/TCP 3m5s
注意：pool 外の IP アドレスを指定すると pending となり IP アドレスが付与されません ⚠️
まとめ
今回は L2 での MetalLB を試してみました 🎯 次は BGP Configuration（L3）を試してみる予定です。
MetalLB を導入することで、オンプレミス環境でもクラウドと同様に LoadBalancer Service を使用できるようになります 🚀
参考文献
- 【手順あり】MetalLBの使い方から動きまで解説します - フラミナル
- [Kubernetes] オンプレK8sでもtype:LoadBalancer Serviceが使えるようになるMetalLBを入れてみた - zaki work log](https://zaki-hmkc.hatenablog.com/entry/2020/07/10/235944)
- KubernetesロードバランサーのMetalLBを導入した話(Necoプロジェクト体験入部) - Cybozu Inside Out | サイボウズエンジニアのブログ