Kubernetesは現代のクラウドネイティブ環境で不可欠なオーケストレーションツールであり、その內部メカニズムを理解することは、信頼性あるクラスタ管理の基盤となる。本記事では、スクリプトやツールを使わず、基本コマンドと設定ファイルのみで手動でKubernetesクラスタを構築する「Kubernetes the Hard Way」の実踐的なプロセスを解説する。このプロセスは學習目的であり、生産環境では不適切なため、注意が必要である。
Kubernetesクラスタは、APIサーバー、ETCD、コントローラーマネージャー、スケジューラー、kubelet、kube-proxyなどのコンポーネントで構成される。各コンポーネントは特定の役割を擔い、協調してクラスタの運用を支える。
Kubernetesのコアコンポーネントであり、クラスタの「ゲートウェイ」として機能する。すべてのAPIリクエストを処理し、ETCDと通信する。HTTPとgRPCをサポートし、クライアント（kubectlなど）と內部コンポーネントとの通信を擔う。認証とリクエストの検証を行い、クラスタの一貫性を保証する。
分散型の鍵値ストレージで、クラスタのすべての設定と狀態を保存する。グローバル一貫性を保ち、高可用性を実現するが、拡張性は限られている。APIサーバーとETCDの接続設定は、クラスタの基本的な動作に不可欠である。
クラスタの狀態を監視し、期待される狀態と現実の狀態を一致させる。Deployment、ReplicaSetなどのリソースを管理し、自動修復機能を提供する。
Podを適切なノードに割り當てる責任を持つ。リソースの最適化と負荷分散を実現する。
各ノードにインストールされ、Podの実行とコンテナランタイム（CRI）とのインターフェースを擔當する。認証情報やコンテナランタイムのエンドポイントを設定する必要がある。
サービス（Service）のネットワークルーティングを実裝し、NodePortやClusterIPなどのタイプをサポートする。Podの外部アクセスを可能にする。
構築はアムステルダムのマシンでリアルタイムで行われ、ネットワークや設定ミスにより問題が発生する可能性がある。以下の手順を踏む。
kubectl cluster-infoを実行し、APIサーバーのアドレスやETCDのエンドポイント、Podの狀態を確認。手動でKubernetesクラスタを構築することで、各コンポーネントの役割と協調動作を深く理解できる。クラスタ管理には、各コンポーネントの動作原理を把握することが不可欠である。本記事では、CNCF（Cloud Native Computing Foundation）が推進するKubernetesの基本的な構築方法を紹介し、學習者に実踐的な知見を提供した。