ローカル環境でkind を使ってKubernetesの動きを確認する

Kubernetesを使いWordPress＋MySQL環境を作成の記事では、Docker Desktop内のKubernetesクラスタに、シングルインスタンスのWordPress+MySQLをデプロイしましたが、Kubernetesが持つコンテナオーケストレーション機能まで確認できませんでした。

そこで、この記事では、DockerコンテナをKubernetesノードとして使用してクラスターを構築できるKind（Kubernetes in Docker）を使って、ローカル環境にKubernetesクラスターを構築し、クラスターの動作確認を行ってみることにしました。

作業環境

Windows 11
Docker Desktopインストール
（Kindでクラスターを作成するので、設定の「Enable Kubernetes」はONにしません。）
WSL2 + Ubuntu
Visual Studio Code + Remote – Containers 拡張

環境の詳細は、こちらの記事を参照してください。

kubectl のインストール

#最新の安定版リリース番号を取得＆バイナリ取得
curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(\
  curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt\
)/bin/linux/amd64/kubectl"

#実行権限を付与
chmod +x kubectl

#実行ファイルを PATH の通る場所へ移動
sudo mv kubectl /usr/local/bin/

#バージョン確認
kubectl version --client

【参考】Linux上でのkubectlのインストールおよびセットアップ

kind のインストール

#最新の安定版リリース番号を取得＆バイナリ取得
curl -Lo ./kind https://kind.sigs.k8s.io/dl/v0.29.0/kind-linux-amd64

#実行権限を付与
chmod +x ./kind

#実行ファイルを PATH の通る場所へ移動
sudo mv ./kind /usr/local/bin/kind

#バージョン確認
kind version

【参考】kind – Quick Start

ターミナル操作

$ curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(\
  curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt\
)/bin/linux/amd64/kubectl"

  % Total    % Received % Xferd  Average Speed   Time    Time     Time  Current
                                 Dload  Upload   Total   Spent    Left  Speed
100   138  100   138    0     0    683      0 --:--:-- --:--:-- --:--:--   683
100 57.3M  100 57.3M    0     0  68.0M      0 --:--:-- --:--:-- --:--:-- 68.0M

~$ sudo mv kubectl /usr/local/bin/

~$ kubectl version --client
Client Version: v1.33.2
Kustomize Version: v5.6.0

~$ curl -Lo ./kind https://kind.sigs.k8s.io/dl/v0.29.0/kind-linux-amd64
  % Total    % Received % Xferd  Average Speed   Time    Time     Time  Current
                                 Dload  Upload   Total   Spent    Left  Speed
100    97  100    97    0     0    254      0 --:--:-- --:--:-- --:--:--   253
  0     0    0     0    0     0      0      0 --:--:-- --:--:-- --:--:--     0
100 10.5M  100 10.5M    0     0  5953k      0  0:00:01  0:00:01 --:--:-- 40.5M

~$ chmod +x ./kind

~$ sudo mv ./kind /usr/local/bin/kind
~$ kind version
kind v0.29.0 go1.24.2 linux/amd64

~$

kind クラスタの作成

Kindマニフェストファイル（kind-config.yaml）を作成し、kindクラスタを起動します。

Kindマニフェストファイル（kind-config.yaml）を作成

#kind-config.yaml

kind: Cluster
apiVersion: kind.x-k8s.io/v1alpha4
nodes:
  - role: control-plane
  - role: worker

kind クラスタを起動

以下のコマンドを実行し、kindクラスタの起動と確認を行う。

#kind-config.yamlファイルに基づいてKubernetesクラスターを作成する
#クラスター名は、test-cluster
kind create cluster --name test-cluster --config kind-config.yaml

#クラスターの基本情報を表示して、クラスターが正常に動作しているかを検証する
kubectl cluster-info

#クラスター内のノード一覧を表示して、各ノードの状態を確認する
kubectl get nodes

サンプルアプリ（3レプリカ NGINX）のデプロイ

Kubernetesマニフェストファイルの作成

3つのNginx Pod（app: demo）を作成し、リソース制限を定義。
Service（demo-svc）を作成し、上記Podを負荷分散対象に設定。
トラフィックルーティングは、Serviceのポート80への接続を、Podのポート80に転送。

#deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: demo-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: demo
  template:
    metadata:
      labels:
        app: demo
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:stable-alpine
        ports:
        - containerPort: 80
        resources:
          requests:
            cpu: "100m"
            memory: "128Mi"
          limits:
            cpu: "200m"
            memory: "256Mi"
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: demo-svc
spec:
  type: ClusterIP
  selector:
    app: demo
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80

アプリをデプロイ

deployment.yamlファイルに定義されたリソースをKubernetesクラスターに適用し、アプリをデプロイする。（DeploymentとServiceの両方が作成される）

#Kubernetesに、deployment.yamlを適用
kubectl apply -f deployment.yaml

#Deploymentリソースの情報を取得
kubectl get deploy,pods,svc

ターミナル操作

~$ mkdir Kubernetes-pod3/

~$ cd Kubernetes-pod3/

~/Kubernetes-pod3$ nano kind-config.yaml

~/Kubernetes-pod3$ cat kind-config.yaml 
kind: Cluster
apiVersion: kind.x-k8s.io/v1alpha4
nodes:
  - role: control-plane
  - role: worker

~/Kubernetes-pod3$ kind create cluster --name test-cluster --config kind-config.yaml
Creating cluster "test-cluster" ...
 ✓ Ensuring node image (kindest/node:v1.33.1) 🖼 
 ✓ Preparing nodes 📦 📦  
 ✓ Writing configuration 📜 
 ✓ Starting control-plane 🕹️ 
 ✓ Installing CNI 🔌 
 ✓ Installing StorageClass 💾 
 ✓ Joining worker nodes 🚜 
Set kubectl context to "kind-test-cluster"
You can now use your cluster with:

kubectl cluster-info --context kind-test-cluster

Have a nice day! 👋

~/Kubernetes-pod3$ kubectl cluster-info
Kubernetes control plane is running at https://127.0.0.1:41681
CoreDNS is running at https://127.0.0.1:41681/api/v1/namespaces/kube-system/services/kube-dns:dns/proxy

To further debug and diagnose cluster problems, use 'kubectl cluster-info dump'.

~/Kubernetes-pod3$ kubectl get nodes
NAME                         STATUS   ROLES           AGE   VERSION
test-cluster-control-plane   Ready    control-plane   42s   v1.33.1
test-cluster-worker          Ready    <none>          33s   v1.33.1

~/Kubernetes-pod3$ nano deployment.yaml

~/Kubernetes-pod3$ cat deployment.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: demo-app
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: demo
  template:
    metadata:
      labels:
        app: demo
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:stable-alpine
        ports:
        - containerPort: 80
        resources:
          requests:
            cpu: "100m"
            memory: "128Mi"
          limits:
            cpu: "200m"
            memory: "256Mi"
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: demo-svc
spec:
  type: ClusterIP
  selector:
    app: demo
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80

~/Kubernetes-pod3$ kubectl apply -f deployment.yaml
deployment.apps/demo-app created
service/demo-svc created

~/Kubernetes-pod3$ kubectl get deploy,pods,svc
NAME                       READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/demo-app   3/3     3            3           14s

NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/demo-app-d56fc77f4-5v4bn   1/1     Running   0          14s
pod/demo-app-d56fc77f4-fpx58   1/1     Running   0          14s
pod/demo-app-d56fc77f4-tmvkb   1/1     Running   0          14s

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
service/demo-svc     ClusterIP   10.96.172.35   <none>        80/TCP    14s
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP   2m16s

~/Kubernetes-pod3$ docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE                  COMMAND                  CREATED         STATUS         PORTS                       NAMES
224942e00516   kindest/node:v1.33.1   "/usr/local/bin/entr…"   9 minutes ago   Up 9 minutes   127.0.0.1:41681->6443/tcp   test-cluster-control-plane
c6510a43c56c   kindest/node:v1.33.1   "/usr/local/bin/entr…"   9 minutes ago   Up 9 minutes                               test-cluster-worker

nginxアクセス確認

#ポートフォワードによるホストからのアクセス
kubectl port-forward pod/demo-app-**********-***** 8081:80

#Service 経由でのアクセス
kubectl port-forward service/demo-svc 8080:80


~/Kubernetes-pod3$ kubectl get pod
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
demo-app-d56fc77f4-bhs5k   1/1     Running   0          9m1s
demo-app-d56fc77f4-bxfvv   1/1     Running   0          9m1s
demo-app-d56fc77f4-mmrsn   1/1     Running   0          9m1s

~/Kubernetes-pod3$ kubectl port-forward pod/demo-app-d56fc77f4-bhs5k 8081:80
Forwarding from 127.0.0.1:8081 -> 80
Forwarding from [::1]:8081 -> 80
Handling connection for 8081
Handling connection for 8081

~/Kubernetes-pod3$ kubectl get deploy,pods,svc
NAME                       READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/demo-app   3/3     3            3           12m

NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/demo-app-d56fc77f4-bhs5k   1/1     Running   0          12m
pod/demo-app-d56fc77f4-bxfvv   1/1     Running   0          12m
pod/demo-app-d56fc77f4-mmrsn   1/1     Running   0          12m

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
service/demo-svc     ClusterIP   10.96.249.195   <none>        80/TCP    12m
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP   13m

~/Kubernetes-pod3$ kubectl port-forward service/demo-svc 8080:80
Forwarding from 127.0.0.1:8080 -> 80
Forwarding from [::1]:8080 -> 80
Handling connection for 8080
Handling connection for 8080

自動スケーリング（HPA）のテスト

Kubernetesにおける自動スケーリング（HPA: Horizontal Pod Autoscaler）のテストとは、HPAが期待通りにPodの数を増減させ、アプリケーションのパフォーマンスを維持できるかを確認するテストです。

HPAは、CPU使用率、メモリ使用率、またはカスタムメトリクス（例：QPS、メッセージキューの長さなど）に基づいて、DeploymentやStatefulSetなどのワークロードのPodレプリカ数を自動的に調整します。

metrics-server のデプロイ（HPA の前提）

HPA は Pod の CPU／メモリ使用率を取得する metrics-server が必要です。

#metrics-server のデプロイ
kubectl apply -f https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/components.yaml

#kind 向けに Kubelet TLS 検証を無効化（証明書エラー回避）
kubectl -n kube-system patch deployment metrics-server \
  --type='json' \
  -p='[{"op":"add","path":"/spec/template/spec/containers/0/args/-","value":"--kubelet-insecure-tls"}]'

#metrics-server が起動したことを確認
kubectl -n kube-system get pods -l k8s-app=metrics-server

自動スケーリング (HPA) の設定と確認

#HPA リソースを作成（CPU 利用率 50% を目標、最小１〜最大５レプリカ）
kubectl autoscale deployment demo-app \
  --cpu-percent=50 --min=1 --max=5

#HPA が作成されたか確認
kubectl get hpa

#負荷をかけてスケール動作をテスト（別ターミナルで負荷用 Pod を起動（BusyBox で無限ループ））
kubectl run load-gen --rm -i --tty --image=busybox -- \
  /bin/sh -c "while true; do wget -q -O- http://demo-svc; done"

#負荷を高くする場合は、下記の*を1,2,3・・・に変更しload-gen1,load-gen2,load-gen3・・・として複数ターミナルで実行する。
kubectl run load-gen* --rm -i --tty --image=busybox -- \
  /bin/sh -c "while true; do wget -q -O- http://demo-svc; done"

#HPA の挙動をウォッチ（別ターミナルで監視する）
kubectl get hpa -w

kubectl get pods -o wide

＊CPU 使用率が 50% を超えると replicas が増加する。

ターミナル操作

＊＊　metrics-server のデプロイと自動スケーリング (HPA) の設定　＊＊

~/Kubernetes-pod3$ kubectl get deploy,pods,svc
NAME                       READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/demo-app   3/3     3            3           22s

NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/demo-app-d56fc77f4-58478   1/1     Running   0          22s
pod/demo-app-d56fc77f4-mmf8g   1/1     Running   0          22s
pod/demo-app-d56fc77f4-qwmnf   1/1     Running   0          22s

NAME                 TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
service/demo-svc     ClusterIP   10.96.168.193   <none>        80/TCP    22s
service/kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP   96s

#metrics-server のデプロイ
~/Kubernetes-pod3$ kubectl apply -f https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/components.yaml
serviceaccount/metrics-server created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/system:aggregated-metrics-reader created
clusterrole.rbac.authorization.k8s.io/system:metrics-server created
rolebinding.rbac.authorization.k8s.io/metrics-server-auth-reader created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/metrics-server:system:auth-delegator created
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/system:metrics-server created
service/metrics-server created
deployment.apps/metrics-server created
apiservice.apiregistration.k8s.io/v1beta1.metrics.k8s.io created

#kind 向けに Kubelet TLS 検証を無効化（証明書エラー回避）
~/Kubernetes-pod3$ kubectl -n kube-system patch deployment metrics-server \
  --type='json' \
  -p='[{"op":"add","path":"/spec/template/spec/containers/0/args/-","value":"--kubelet-insecure-tls"}]'
deployment.apps/metrics-server patched

#metrics-server 起動確認
~/Kubernetes-pod3$ kubectl -n kube-system get pods -l k8s-app=metrics-server
NAME                              READY   STATUS    RESTARTS   AGE
metrics-server-56fb9549f4-bx4hj   0/1     Running   0          17s
metrics-server-867d48dc9c-btw64   0/1     Running   0          36s

#HPA リソースを作成（CPU 利用率 50% を目標、最小１〜最大５レプリカ）
~/Kubernetes-pod3$ kubectl autoscale deployment demo-app \
  --cpu-percent=50 --min=1 --max=5
horizontalpodautoscaler.autoscaling/demo-app autoscaled

~/Kubernetes-pod3$ kubectl get hpa
NAME       REFERENCE             TARGETS       MINPODS   MAXPODS   REPLICAS   AGE
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 0%/50%   1         5         3          18s

＊＊　別ターミナルで負荷用 Pod （BusyBox で無限ループ）を起動する　＊＊

~/Kubernetes-pod3$ kubectl get pods -o wide
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE                  NOMINATED NODE   READINESS GATES
demo-app-d56fc77f4-58478   1/1     Running   0          6m3s    10.244.1.2    test-cluster-worker   <none>           <none>
demo-app-d56fc77f4-86pfw   1/1     Running   0          89s     10.244.1.10   test-cluster-worker   <none>           <none>
demo-app-d56fc77f4-m97dr   1/1     Running   0          74s     10.244.1.12   test-cluster-worker   <none>           <none>
demo-app-d56fc77f4-mmf8g   1/1     Running   0          6m3s    10.244.1.3    test-cluster-worker   <none>           <none>
demo-app-d56fc77f4-qwmnf   1/1     Running   0          6m3s    10.244.1.4    test-cluster-worker   <none>           <none>
load-gen                   1/1     Running   0          2m42s   10.244.1.7    test-cluster-worker   <none>           <none>
load-gen1                  1/1     Running   0          2m5s    10.244.1.8    test-cluster-worker   <none>           <none>
load-gen2                  1/1     Running   0          103s    10.244.1.9    test-cluster-worker   <none>           <none>
load-gen3                  1/1     Running   0          77s     10.244.1.11   test-cluster-worker   <none>           <none>

~/Kubernetes-pod3$ kubectl get hpa
NAME       REFERENCE             TARGETS        MINPODS   MAXPODS   REPLICAS   AGE
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 65%/50%   1         5         5          4m13s

~/Kubernetes-pod3$ kubectl get pods -o wide
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP            NODE                  NOMINATED NODE   READINESS GATES
demo-app-d56fc77f4-58478   1/1     Running   0          7m4s    10.244.1.2    test-cluster-worker   <none>           <none>
demo-app-d56fc77f4-86pfw   1/1     Running   0          2m30s   10.244.1.10   test-cluster-worker   <none>           <none>
demo-app-d56fc77f4-m97dr   1/1     Running   0          2m15s   10.244.1.12   test-cluster-worker   <none>           <none>
demo-app-d56fc77f4-mmf8g   1/1     Running   0          7m4s    10.244.1.3    test-cluster-worker   <none>           <none>
demo-app-d56fc77f4-qwmnf   1/1     Running   0          7m4s    10.244.1.4    test-cluster-worker   <none>           <none>

~/Kubernetes-pod3$ kubectl get hpa
NAME       REFERENCE             TARGETS        MINPODS   MAXPODS   REPLICAS   AGE
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 53%/50%   1         5         5          5m4s

＊＊　別端末で実施している無限ループによる負荷を停止　＊＊

~/Kubernetes-pod3$ kubectl get pods -o wide
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE                  NOMINATED NODE   READINESS GATES
demo-app-d56fc77f4-mmf8g   1/1     Running   0          17m   10.244.1.3   test-cluster-worker   <none>           <none>

＊＊　HPA 挙動をウォッチ（別ターミナルで監視）＊＊

~$ kubectl get hpa -w
NAME       REFERENCE             TARGETS              MINPODS   MAXPODS   REPLICAS   AGE
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 0%/50%          1         5         3          7m45s
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 0%/50%          1         5         1          8m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 14%/50%         1         5         1          8m30s
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 46%/50%         1         5         4          9m31s
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 47%/50%         1         5         4          9m46s
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 46%/50%         1         5         4          10m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 45%/50%         1         5         4          10m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 46%/50%         1         5         4          11m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 52%/50%         1         5         4          11m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 65%/50%         1         5         4          11m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 65%/50%         1         5         5          11m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 57%/50%         1         5         5          12m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 53%/50%         1         5         5          12m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 59%/50%         1         5         5          12m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 65%/50%         1         5         5          12m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 64%/50%         1         5         5          13m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 63%/50%         1         5         5          14m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 64%/50%         1         5         5          15m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 69%/50%         1         5         5          15m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 55%/50%         1         5         5          16m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 9%/50%          1         5         5          16m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 40%/50%         1         5         5          16m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 52%/50%         1         5         5          16m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 40%/50%         1         5         5          17m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 35%/50%         1         5         5          17m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 20%/50%         1         5         5          17m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 19%/50%         1         5         5          17m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 9%/50%          1         5         5          18m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 1%/50%          1         5         5          18m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 0%/50%          1         5         5          18m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 0%/50%          1         5         5          20m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 0%/50%          1         5         5          21m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 0%/50%          1         5         4          22m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 0%/50%          1         5         4          22m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 0%/50%          1         5         2          22m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 0%/50%          1         5         2          22m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 0%/50%          1         5         1          23m
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 0%/50%          1         5         1          23m

＊別ターミナルで実行している無限ループ処理による負荷の増減によりREPLICA Podの数が１～5の範囲で増減する。

【参考】HPAの挙動。
Pod が増えるのはすぐ：HPA はスケールアップを積極的に行う
Pod が減るのは遅い：デフォルトで 5 分間の安定化ウィンドウがあるため
チューニング方法：behavior.scaleDown で stabilizationWindowSeconds と policies を調整

＊＊　HPA リソースを削除　＊＊

~/Kubernetes-pod3$ kubectl get hpa
NAME       REFERENCE             TARGETS       MINPODS   MAXPODS   REPLICAS   AGE
demo-app   Deployment/demo-app   cpu: 0%/50%   1         5         1          20m

~/Kubernetes-pod3$ kubectl delete hpa demo-app
horizontalpodautoscaler.autoscaling "demo-app" deleted

~/Kubernetes-pod3$ kubectl get hpa
No resources found in default namespace.

~/Kubernetes-pod3$ kubectl get pods -o wide
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE                  NOMINATED NODE   READINESS GATES
demo-app-d56fc77f4-mmf8g   1/1     Running   0          26m   10.244.1.3   test-cluster-worker   <none>           <none>

~/Kubernetes-pod3$ kubectl get pods 
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
demo-app-d56fc77f4-mmf8g   1/1     Running   0          26m

＊＊　HPA を削除しても Pod 数が 1 のままな理由　＊＊
HPA を削除しても Pod 数が 1 のままなのは、HPA は Deployment の spec.replicas 字段を動的に書き換えてスケール操作を行っているため。
HPA を削除しても、そのときにセットされていた spec.replicas（今回は 1）が残り続けるだけで、自動的に元のレプリカ数（たとえば 3）に戻らない。

＊＊　Pod 数を元に戻すには、手動で書き換える　＊＊

~/Kubernetes-pod3$ kubectl scale deployment demo-app --replicas=3
deployment.apps/demo-app scaled

~/Kubernetes-pod3$ kubectl get pods 
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
demo-app-d56fc77f4-8bjqd   1/1     Running   0          9s
demo-app-d56fc77f4-ckcc4   1/1     Running   0          9s
demo-app-d56fc77f4-mmf8g   1/1     Running   0          42m

自動復旧（自己修復）のテスト

Deployment は常に指定レプリカ数を維持しようとします。

Control Plane
ReplicaSet Controller: ポッドが不足していることを検知し、新しいポッドの作成を決定 Node Controller: ノードの異常を検知し、そのノード上のポッドを「削除対象」として判定 kube-scheduler: 新しいポッドをどのWorker Nodeに配置するかを決定

Worker Node
kubelet: Control Planeからの指示を受けて、実際にポッドを起動・停止・再起動

Pod の手動削除で自己修復

＊＊　Pod の手動削除で自己修復を確認　＊＊

~/Kubernetes-pod3$ kubectl get pods -l app=demo -w
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
demo-app-d56fc77f4-8bjqd   1/1     Running   0          2m57s
demo-app-d56fc77f4-ckcc4   1/1     Running   0          2m57s
demo-app-d56fc77f4-mmf8g   1/1     Running   0          44m

#任意の Pod を削除
~/Kubernetes-pod3$ POD=$(kubectl get pods -l app=demo -o name | head -n1)
~/Kubernetes-pod3$ kubectl delete $POD
pod "demo-app-d56fc77f4-8bjqd" deleted

＊＊　削除直後に同じ Deployment コントローラが新しい Pod を（数秒以内）に作成する。＊＊

~/Kubernetes-pod3$ kubectl get pods -l app=demo -w
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
demo-app-d56fc77f4-ckcc4   1/1     Running   0          3m37s
demo-app-d56fc77f4-fncp6   1/1     Running   0          5s
demo-app-d56fc77f4-mmf8g   1/1     Running   0          45m

＊＊　別ターミナルでのモニター状態　＊＊
~kubectl get pods -l app=demo -w
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
demo-app-d56fc77f4-ckcc4   1/1     Running   0          8m35s
demo-app-d56fc77f4-fncp6   1/1     Running   0          5m3s
demo-app-d56fc77f4-mmf8g   1/1     Running   0          50m
demo-app-d56fc77f4-ckcc4   1/1     Terminating   0          9m52s
demo-app-d56fc77f4-smjkl   0/1     Pending       0          0s
demo-app-d56fc77f4-smjkl   0/1     Pending       0          0s
demo-app-d56fc77f4-smjkl   0/1     ContainerCreating   0          0s
demo-app-d56fc77f4-ckcc4   0/1     Completed           0          9m53s
demo-app-d56fc77f4-ckcc4   0/1     Completed           0          9m53s
demo-app-d56fc77f4-ckcc4   0/1     Completed           0          9m53s
demo-app-d56fc77f4-smjkl   1/1     Running             0          1s

コンテナプロセスの強制終了（Crash）で自己修復

＊＊　強制終了対象 Pod を exec で起動して、nginx プロセスを killする　＊＊

~/Kubernetes-pod3$ kubectl get pods -l app=demo
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
demo-app-d56fc77f4-fncp6   1/1     Running   0          10m
demo-app-d56fc77f4-mmf8g   1/1     Running   0          55m
demo-app-d56fc77f4-smjkl   1/1     Running   0          3m42s

#Pod 自体は残り、コンテナプロセスのみ再起動する（RESTARTS が増加）

~/Kubernetes-pod3$ kubectl exec -it demo-app-d56fc77f4-fncp6 -- /bin/sh

#コンテナ内でプロセスを終了
/ # pkill -TERM nginx
/ # command terminated with exit code 137

~/Kubernetes-pod3$ kubectl get pods -l app=demo
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS      AGE
demo-app-d56fc77f4-fncp6   1/1     Running   1 (20s ago)   11m
demo-app-d56fc77f4-mmf8g   1/1     Running   0             56m
demo-app-d56fc77f4-smjkl   1/1     Running   0             5m2s
~/Kubernetes-pod3$ 

＊＊　別ターミナルでのモニター状態　＊＊
~$ kubectl get pods -l app=demo -w
NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE
demo-app-d56fc77f4-fncp6   1/1     Running   0          9m38s
demo-app-d56fc77f4-mmf8g   1/1     Running   0          55m
demo-app-d56fc77f4-smjkl   1/1     Running   0          3m18s
demo-app-d56fc77f4-fncp6   0/1     Completed   0          11m
demo-app-d56fc77f4-fncp6   1/1     Running     1 (1s ago)   11m

Kubernetes テスト環境の削除

#HPA（HorizontalPodAutoscaler）の削除
kubectl delete hpa demo-app

#Deployment と Service の削除
kubectl delete deployment demo-app
kubectl delete service demo-svc

#metrics-server の削除
kubectl delete -f https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/components.yaml

#kind クラスタの削除
kind delete cluster --name test-cluster

まとめ

以上の手順で、ローカルの kind クラスタ上で 3 Pod の自動スケーリング・自動復旧を確認しました。

Kubernetesを使いWordPress＋MySQL環境を作成の記事での、シングルインスタンスのWordPress+MySQLをデプロイから、Kubernetesの理解が少し進んだ様に思います。

作業環境

kubectl のインストール

kind のインストール

ターミナル操作

kind クラスタの作成

Kindマニフェストファイル（kind-config.yaml） を作成

kind クラスタを起動

サンプルアプリ（3レプリカ NGINX）のデプロイ

Kubernetesマニフェストファイルの作成

アプリをデプロイ

ターミナル操作

nginxアクセス確認

自動スケーリング（HPA）のテスト

metrics-server のデプロイ（HPA の前提）

自動スケーリング (HPA) の設定と確認

ターミナル操作

自動復旧（自己修復）のテスト

Pod の手動削除で自己修復

コンテナプロセスの強制終了（Crash）で自己修復

Kubernetes テスト環境の削除

まとめ

Kindマニフェストファイル（kind-config.yaml）を作成