Docker & Kubernetes完全攻略第7編：Kubernetesインストールとクラスター構成

Docker & Kubernetes Complete Guide Part 7: Kubernetes Installation and Cluster Configuration

2026-01-22 IT/技術

序論：Kubernetes環境構築の始まり

Kubernetesを学習し活用するための最初のステップは、適切な環境を構築することです。開発目的、テスト環境、プロダクションデプロイなど、使用目的に応じてさまざまなインストールオプションが存在します。この第7編では、ローカル開発環境からクラウドマネージドサービス、そして直接クラスターを構築する方法まで、Kubernetes環境構成に必要なすべてを解説します。

1. ローカル開発環境

ローカル開発環境は、Kubernetesを学習したり、アプリケーションを開発・テストするのに最適です。別途のクラウド費用なしに、自分のコンピュータでKubernetesクラスターを実行できます。

1.1 Minikube

MinikubeはローカルでシングルノードのKubernetesクラスターを実行するための最も人気のあるツールです。さまざまな仮想化ドライバーをサポートし、ほとんどのKubernetes機能をローカルでテストできます。

主な特徴：

さまざまなドライバーサポート（Docker、VirtualBox、Hyper-V、KVMなど）
Addonsによる拡張機能（Ingress、Dashboard、Metrics Serverなど）
マルチノードクラスターシミュレーションサポート
さまざまなKubernetesバージョンの選択が可能

1.2 Kind（Kubernetes in Docker）

KindはDockerコンテナをノードとして使用してローカルKubernetesクラスターを実行します。CI/CD環境で特に便利で、マルチノードクラスターを簡単に構成できます。

主な特徴：

Dockerさえあれば実行可能
高速なクラスター作成と削除
マルチノードクラスター構成が容易
CI/CDパイプラインに適している

1.3 Docker Desktop

Docker DesktopはWindowsとmacOSでDockerとKubernetesを一緒に使用できるオールインワンソリューションです。設定でKubernetesを有効にするだけですぐに使用できます。

主な特徴：

簡単なインストールと設定
DockerとKubernetesの統合環境
GUIによる簡単な管理
自動アップデートサポート

2. クラウドマネージドサービス

プロダクション環境では、クラウドプロバイダーのマネージドKubernetesサービスを使用するのが一般的です。これらのサービスは、コントロールプレーンの管理をクラウドプロバイダーが担当するため、運用負担を大幅に軽減できます。

2.1 Amazon EKS（Elastic Kubernetes Service）

AWSが提供するマネージドKubernetesサービスです。AWSのさまざまなサービスと密接に統合されています。

主な特徴：

AWS IAMと統合された認証/認可
ELB、EBS、VPCなどAWSサービスとのネイティブ統合
Fargateによるサーバーレスコンテナ実行
AWSグローバルインフラの活用

2.2 Google GKE（Google Kubernetes Engine）

Kubernetesを作ったGoogleが提供するマネージドサービスです。最も成熟したマネージドKubernetesサービスの1つです。

主な特徴：

Autopilotモードでフルマネージド運用
自動アップグレードと復旧
GCPサービスとの密接な統合
Anthosによるマルチクラウドサポート

2.3 Azure AKS（Azure Kubernetes Service）

Microsoft Azureが提供するマネージドKubernetesサービスです。Azureエコシステムと完全に統合されています。

主な特徴：

Azure Active Directory統合
Azure DevOpsとの連携
Azure Monitorによるモニタリング
Windowsコンテナサポート

3. kubeadmでクラスター構築

kubeadmはKubernetesが公式に提供するクラスターブートストラッピングツールです。ベアメタルサーバーやVMでプロダクショングレードのクラスターを構築する際に使用します。

3.1 事前要件

Linuxサーバー（Ubuntu、CentOSなど）
最低2GB RAM、2 CPU
ネットワーク接続（各ノード間の通信が可能）
swapの無効化
コンテナランタイム（containerd、CRI-Oなど）

3.2 インストール手順

1. コンテナランタイムのインストール（containerd例）：

# 必須パッケージのインストール
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl

# containerdのインストール
sudo apt-get install -y containerd

# containerdの設定
sudo mkdir -p /etc/containerd
containerd config default | sudo tee /etc/containerd/config.toml
sudo systemctl restart containerd

2. kubeadm、kubelet、kubectlのインストール：

# Kubernetes aptリポジトリの追加
curl -fsSL https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.29/deb/Release.key | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg
echo 'deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg] https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.29/deb/ /' | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list

# パッケージのインストール
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

3. クラスターの初期化（マスターノードで）：

# クラスターの初期化
sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

# kubectlの設定
mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

4. CNIネットワークプラグインのインストール（Flannel例）：

kubectl apply -f https://github.com/flannel-io/flannel/releases/latest/download/kube-flannel.yml

5. ワーカーノードの参加：

# マスターノードで生成されたjoinコマンドを使用
sudo kubeadm join <master-ip>:6443 --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash sha256:<hash>

4. Minikubeのインストールと使い方

最もアクセスしやすいMinikubeを詳しく見ていきましょう。

4.1 インストール

Windows（PowerShell）：

# Chocolateyを使用
choco install minikube

# または直接ダウンロード
New-Item -Path 'c:\' -Name 'minikube' -ItemType Directory -Force
Invoke-WebRequest -OutFile 'c:\minikube\minikube.exe' -Uri 'https://github.com/kubernetes/minikube/releases/latest/download/minikube-windows-amd64.exe'
$oldPath = [Environment]::GetEnvironmentVariable('Path', [EnvironmentVariableTarget]::Machine)
[Environment]::SetEnvironmentVariable('Path', "$oldPath;C:\minikube", [EnvironmentVariableTarget]::Machine)

macOS：

# Homebrewを使用
brew install minikube

# または直接ダウンロード
curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-darwin-amd64
sudo install minikube-darwin-amd64 /usr/local/bin/minikube

Linux：

curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64
sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube

4.2 基本的な使い方

# クラスターの起動
minikube start

# 特定のドライバーで起動
minikube start --driver=docker

# 特定のKubernetesバージョンで起動
minikube start --kubernetes-version=v1.29.0

# リソースを指定
minikube start --cpus=4 --memory=8192

# クラスター状態の確認
minikube status

# クラスターの停止
minikube stop

# クラスターの削除
minikube delete

# Kubernetesダッシュボードを開く
minikube dashboard

# Addonsの管理
minikube addons list
minikube addons enable ingress
minikube addons enable metrics-server

5. kubectlのインストールと設定

kubectlはKubernetesクラスターを管理するためのコマンドラインツールです。ほぼすべてのKubernetes作業に使用されます。

5.1 インストール

Windows：

# Chocolateyを使用
choco install kubernetes-cli

# または直接ダウンロード
curl.exe -LO "https://dl.k8s.io/release/v1.29.0/bin/windows/amd64/kubectl.exe"

macOS：

# Homebrewを使用
brew install kubectl

# または直接ダウンロード
curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt)/bin/darwin/amd64/kubectl"
chmod +x kubectl
sudo mv kubectl /usr/local/bin/

Linux：

curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl"
chmod +x kubectl
sudo mv kubectl /usr/local/bin/

5.2 自動補完の設定

# Bash
echo 'source <(kubectl completion bash)' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

# Zsh
echo 'source <(kubectl completion zsh)' >> ~/.zshrc
source ~/.zshrc

# エイリアスの設定
echo 'alias k=kubectl' >> ~/.bashrc
echo 'complete -F __start_kubectl k' >> ~/.bashrc

6. kubeconfigファイルの理解

kubeconfigファイルは、kubectlがクラスターに接続するための設定を含んでいます。デフォルトの場所は~/.kube/configです。

6.1 kubeconfigの構造

apiVersion: v1
kind: Config
current-context: my-cluster

# クラスター情報
clusters:
- name: my-cluster
  cluster:
    server: https://192.168.1.100:6443
    certificate-authority-data: LS0tLS1...

# ユーザー認証情報
users:
- name: admin
  user:
    client-certificate-data: LS0tLS1...
    client-key-data: LS0tLS1...

# コンテキスト（クラスター + ユーザー + ネームスペースの組み合わせ）
contexts:
- name: my-cluster
  context:
    cluster: my-cluster
    user: admin
    namespace: default

6.2 コンテキスト管理

# 現在のコンテキストを確認
kubectl config current-context

# 利用可能なコンテキストリスト
kubectl config get-contexts

# コンテキストの切り替え
kubectl config use-context my-other-cluster

# 新しいコンテキストの作成
kubectl config set-context my-context --cluster=my-cluster --user=admin --namespace=my-namespace

# 複数のkubeconfigファイルを結合
export KUBECONFIG=~/.kube/config:~/.kube/config-cluster2
kubectl config view --merge --flatten > ~/.kube/merged-config

7. クラスター状態の確認

クラスターが正常に動作しているかを確認するさまざまな方法を学びます。

7.1 基本的な状態確認コマンド

# クラスター情報
kubectl cluster-info

# ノードリストと状態
kubectl get nodes
kubectl get nodes -o wide

# ノードの詳細情報
kubectl describe node <node-name>

# コンポーネントの状態確認
kubectl get componentstatuses

# すべてのネームスペースのPodを確認
kubectl get pods --all-namespaces

# システムPodを確認
kubectl get pods -n kube-system

7.2 リソース使用量の確認

# ノードリソース使用量（metrics-serverが必要）
kubectl top nodes

# Podリソース使用量
kubectl top pods

# 特定のネームスペースのPodリソース使用量
kubectl top pods -n my-namespace

8. ネームスペース管理

ネームスペースは、クラスター内でリソースを論理的に分離する方法です。チーム別、環境別（dev、staging、prod）、プロジェクト別にリソースを分離できます。

8.1 デフォルトネームスペース

default：ネームスペースを指定しない場合に使用されるデフォルトネームスペース
kube-system：Kubernetesシステムコンポーネントが実行されるネームスペース
kube-public：すべてのユーザーが読み取れる公開リソース用
kube-node-lease：ノードハートビート用のネームスペース

8.2 ネームスペース管理コマンド

# ネームスペースリスト
kubectl get namespaces
kubectl get ns

# ネームスペースの作成
kubectl create namespace my-namespace

# YAMLで作成
kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: my-namespace
  labels:
    environment: development
EOF

# ネームスペースの削除（内部リソースもすべて削除される）
kubectl delete namespace my-namespace

# 特定のネームスペースで作業
kubectl get pods -n my-namespace
kubectl create deployment nginx --image=nginx -n my-namespace

# デフォルトネームスペースの変更
kubectl config set-context --current --namespace=my-namespace

8.3 ネームスペースリソースクォータ

# resource-quota.yaml
apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: my-quota
  namespace: my-namespace
spec:
  hard:
    requests.cpu: "4"
    requests.memory: 8Gi
    limits.cpu: "8"
    limits.memory: 16Gi
    pods: "20"
    services: "10"

# リソースクォータの適用
kubectl apply -f resource-quota.yaml

# リソースクォータの確認
kubectl describe resourcequota my-quota -n my-namespace

結論

この第7編では、Kubernetes環境構築に必要なさまざまな方法を見てきました。ローカル開発環境ではMinikubeやKindを使用して素早く始めることができ、プロダクション環境ではクラウドマネージドサービスやkubeadmを通じて安定したクラスターを構築できます。

kubectlとkubeconfigの使い方を習得し、クラスター状態の確認やネームスペース管理方法を理解すれば、Kubernetes運用の基礎を固めることができます。次の第8編では、Kubernetesのコアリソースである Pod、Deployment、Serviceについて詳しく学んでいきます。

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Docker & Kubernetes完全攻略 第7編：Kubernetesインストールとクラスター構成

Docker & Kubernetes Complete Guide Part 7: Kubernetes Installation and Cluster Configuration

序論：Kubernetes環境構築の始まり

1. ローカル開発環境

1.1 Minikube

1.2 Kind（Kubernetes in Docker）

1.3 Docker Desktop

2. クラウドマネージドサービス

2.1 Amazon EKS（Elastic Kubernetes Service）

2.2 Google GKE（Google Kubernetes Engine）

2.3 Azure AKS（Azure Kubernetes Service）

3. kubeadmでクラスター構築

3.1 事前要件

3.2 インストール手順

4. Minikubeのインストールと使い方

4.1 インストール

4.2 基本的な使い方

5. kubectlのインストールと設定

5.1 インストール

5.2 自動補完の設定

6. kubeconfigファイルの理解

6.1 kubeconfigの構造

6.2 コンテキスト管理

7. クラスター状態の確認

7.1 基本的な状態確認コマンド

7.2 リソース使用量の確認

8. ネームスペース管理

8.1 デフォルトネームスペース

8.2 ネームスペース管理コマンド

8.3 ネームスペースリソースクォータ

結論

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