CRI-O как замена Docker в качестве исполняемой среды для Kubernetes: настройка на CentOS 8

Привет! Меня зовут Сергей, я DevOps в Surf. DevOps-отдел в Surf ставит своей задачей не только налаживание взаимодействия между специалистами и интеграцию рабочих процессов, но и активные исследования и внедрение актуальных технологий как в собственную инфраструктуру, так и в инфраструктуру заказчика.

Ниже я немного расскажу об изменениях в технологическом стеке для контейнеров, с которыми мы встретились при изучении дистрибутива CentOS 8 и о том, что такое CRI-O и как быстро настроить с его помощью исполняемую среду для Kubernetes.

Почему Docker отсутствует в стандартной поставке CentOS 8

После установки последних крупных релизов RHEL 8 или CentOS 8 нельзя не заметить: в этих дистрибутивах и официальных репозиториях отсутствует приложение Docker, которое идеологически и функционально заменяют собой пакеты Podman, Buildah (присутствуют в дистрибутиве по умолчанию) и CRI-O. Это связано с практической реализацией стандартов, разрабатываемых, в том числе, и компанией Red Hat в рамках проекта Open Container Initiative (OCI).

Цель OCI, являющейся частью The Linux Foundation, — создание открытых индустриальных стандартов для форматов и исполняемой среды контейнеров, которые бы решали сразу несколько задач. Во-первых, не противоречили как философии Linux (например, в той её части, что каждая программа должна выполнять какое-то одно действие, а Docker представляет собой этакий комбайн всё-в-одном). Во-вторых, могли бы устранить все имеющиеся недостатки в программном обеспечении Docker. В-третьих, были бы полностью совместимыми с бизнес-требованиями, выдвигаемыми ведущими коммерческими платформами для развёртывания, управления и обслуживания контейнеризованных приложений (например, Red Hat OpenShift).

Недостатки Docker и достоинства нового ПО уже были довольно подробно описаны в этой статье, а с подробным описанием как всего предлагаемого в рамках проекта OCI стека ПО и его архитектурными особенностями можно ознакомиться в официальной документации и статьях как от самой Red Hat (неплохая статья в Red Hat blog), так и в сторонних обзорах.

Важно отметить, какую функциональность имеют компоненты предлагаемого стека:

• Podman — непосредственное взаимодействие с контейнерами и хранилищем образов через процесс runC;
• Buildah — сборка и загрузка в реестр образов;
• CRI-O — исполняемая среда для систем оркестрации контейнеров (например, Kubernetes).

Думаю, что для понимания общей схемы взаимодействия между компонентами стека целесообразно привести здесь схему связей Kubernetes c runC и низкоуровневыми библиотеками с использованием CRI-O:



CRI-O и Kubernetes придерживаются одного и того же цикла выпуска и поддержки (матрица совместимости очень проста: мажорные версии Kubernetes и CRI-O совпадают), а это, с учётом ориентира на полное и всестороннее тестирование работы данного стека разработчиками, даёт нам право ожидать максимально достижимой стабильности в работе при любых сценариях использования (здесь на пользу идет и относительная легковесность CRI-O по сравнению с Docker в силу целенаправленного ограничения функциональности).

При установке Kubernetes «right way» способом (по мнению OCI, конечно) с использованием CRI-O на CentOS 8 мы столкнулись с небольшими затруднениями, которые, однако, успешно преодолели. Буду рад поделиться с вами инструкцией по установке и настройке, которые в совокупности займут от силы 10 минут.

Как развернуть Kubernetes на CentOS 8 с использованием среды CRI-O

Предварительные условия: наличие как минимум одного хоста (2 cores, 4 GB RAM, накопитель не менее 15 GB) с установленной CentOS 8 (рекомендуется профиль установки «Server»), а также записи для него в локальном DNS (в крайнем случае можно обойтись записью в /etc/hosts). И не забудьте отключить swap.

Все операции на хосте производим от имени пользователя root, будьте внимательны.

1. На первом шаге настроим ОС, установим и настроим предварительные зависимости для CRI-O.
   
   • Обновим ОС:
     
     

     dnf -y update
     

   
   
   • Далее требуется настроить файрволл и SELinux. Здесь у нас всё зависит от окружения, в котором будут работать наш хост или хосты. Вы можете либо настроить файрволл по рекомендациям из документации, либо, если находитесь в доверенной сети или применяете сторонний файрволл, изменить зону по умолчанию на доверенную или выключить файрволл:
     
     

     firewall-cmd --set-default-zone trusted
     
     firewall-cmd --reload

     
     Чтобы выключить файрволл можно использовать следующую команду:
     
     

     systemctl disable --now firewalld
     

     
     SELinux требуется выключить либо перевести в режим «permissive»:
     
     

     setenforce 0
     
     sed -i 's/^SELINUX=enforcing$/SELINUX=permissive/' /etc/selinux/config

   
   
   • загрузим необходимые модули ядра и пакеты, настроим автоматическую загрузку модуля «br_netfilter» при старте системы:
     
     

     modprobe overlay
     
     modprobe br_netfilter
     
     echo "br_netfilter" >> /etc/modules-load.d/br_netfilter.conf
     
     dnf -y install iproute-tc
     

   
   
   • для активации форвардинга пакетов и корректной обработки трафика сделаем соответствующие настройки:
     
     

     cat > /etc/sysctl.d/99-kubernetes-cri.conf <<EOF
     net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
     net.ipv4.ip_forward = 1
     net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
     EOF
     

     
     применим сделанные настройки:
     
     

     sysctl --system

   
   
   • зададим необходимую версию CRI-O (мажорная версия CRI-O, как уже упоминалось, совпадают с требуемой версией Kubernetes), так как последняя стабильная версия Kubernetes на данный момент 1.18:
     
     

     export REQUIRED_VERSION=1.18
     

     
     добавим необходимые репозитории:
     
     

     dnf -y install 'dnf-command(copr)'
     
     dnf -y copr enable rhcontainerbot/container-selinux
     
     curl -L -o /etc/yum.repos.d/devel:kubic:libcontainers:stable.repo https://download.opensuse.org/repositories/devel:kubic:libcontainers:stable/CentOS_8/devel:kubic:libcontainers:stable.repo
     
     curl -L -o /etc/yum.repos.d/devel:kubic:libcontainers:stable:cri-o:$REQUIRED_VERSION.repo https://download.opensuse.org/repositories/devel:kubic:libcontainers:stable:cri-o:$REQUIRED_VERSION/CentOS_8/devel:kubic:libcontainers:stable:cri-o:$REQUIRED_VERSION.repo

   
   
   • теперь мы можем установить CRI-O:
     
     

     dnf -y install cri-o
     

     
     Обратите внимание на первый нюанс, который мы встречаем в процессе инсталляции: необходимо отредактировать конфигурацию CRI-O перед запуском сервиса, так как требуемый компонент conmon имеет отличное от указанного место размещения:
     
     

     sed -i 's/\/usr\/libexec\/crio\/conmon/\/usr\/bin\/conmon/' /etc/crio/crio.conf

     
     
     Теперь можно активировать и запустить демон CRI-O:
     
     

     systemctl enable --now crio
     

     
     
     Можно проверить статус демона:
     
     

     systemctl status crio
     

   
   
2. Установка и активация Kubernetes.
   
   • Добавим требуемый репозиторий:
     
     

     cat <<EOF > /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
     [kubernetes]
     name=Kubernetes
     baseurl=https://packages.cloud.google.com/yum/repos/kubernetes-el7-\$basearch
     enabled=1
     gpgcheck=1
     repo_gpgcheck=1
     gpgkey=https://packages.cloud.google.com/yum/doc/yum-key.gpg https://packages.cloud.google.com/yum/doc/rpm-package-key.gpg
     exclude=kubelet kubeadm kubectl
     EOF
     

     
     Теперь мы можем установить Kubernetes (версии 1.18, как уже указывалось выше):
     
     

     dnf install -y kubelet-1.18* kubeadm-1.18* kubectl-1.18* --disableexcludes=kubernetes

   
   
   • Второй важный нюанс: так как мы не используем демон Docker, а используем демон CRI-O, до запуска и инициализации Kubernetes требуется внести соответствующие настройки в конфигурационный файл /var/lib/kubelet/config.yaml, предварительно создав нужный каталог:
     
     

     mkdir /var/lib/kubelet
     
     cat <<EOF > /var/lib/kubelet/config.yaml
     apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
     kind: KubeletConfiguration
     cgroupDriver: systemd
     EOF

   
   
   • Третий важный момент, с которым мы сталкиваемся при установке: несмотря на то, что мы указали используемый драйвер cgroup, и его настройка через аргументы передаваемые kubelet устарела (на что прямо указано в документации), нам необходимо добавить в файл аргументы, иначе наш кластер не инициализируется:
     
     

     cat /dev/null > /etc/sysconfig/kubelet
     
     cat <<EOF > /etc/sysconfig/kubelet
     KUBELET_EXTRA_ARGS=--container-runtime=remote --cgroup-driver=systemd --container-runtime-endpoint='unix:///var/run/crio/crio.sock'
     EOF

   
   
   • Теперь мы можем активировать демон kubelet:
     
     

     sudo systemctl enable --now kubelet
     

     
     Чтобы настроить control-plane или worker ноды за считанные минуты, вы можете воспользоваться этим скриптом.
     
   
   
3. Пора инициализировать наш кластер.
   
   • Для инициализации кластера выполните команду:
     
     

     kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16
     

     
     Обязательно запишите команду присоединения к кластеру «kubeadm join ...», которой предлагается воспользоваться в конце вывода, либо, как минимум, указанные токены.
   
   
   • Установим плагин (CNI) для работы Pod network. Я рекомендую использовать Calico. Возможно, более популярный Flannel имеет проблемы с совместимостью с nftables, да и Calico — единственная реализация CNI, рекомендуемая и полностью протестированная проектом Kubernetes:
     
     

     kubectl --kubeconfig /etc/kubernetes/admin.conf apply -f https://docs.projectcalico.org/v3.15/manifests/calico.yaml 

   
   
   • Для подключения worker ноды к нашему кластеру её требуется настроить по пунктам инструкции 1 и 2, либо воспользоваться скриптом, затем выполнить команду из вывода «kubeadm init ...», которую мы записали на предыдущем этапе:
     
     

     kubeadm join $CONTROL_PLANE_ADDRESS:6443 --token $TOKEN \
         --discovery-token-ca-cert-hash $TOKEN_HASH

   
   
   • Проверим, что наш кластер инициализирован и начал работу:
     
     

     kubectl --kubeconfig=/etc/kubernetes/admin.conf get pods -A
     

   
   Готово! Вы уже можете размещать на вашем K8s кластере полезную нагрузку.

Что нас ждёт впереди

Надеюсь, что инструкция выше помогла сэкономить вам немного времени и нервов.
Исход процессов, происходящих в индустрии, зачастую зависит от того, как их принимает основная масса конечных пользователей и разработчиков другого ПО в соответствующей нише. Пока не совсем ясно, к какому итогу через несколько лет приведут инициативы OCI, но мы будем с удовольствием за этим следить. Своим мнением вы можете поделиться прямо сейчас в комментариях.

Stay tuned!

Данная статья появилась благодаря следующим источникам:

• Раздел о Container runtimes в документации Kubernetes
• Странице проекта CRI-O в сети Internet
• Статьям в блогах Red Hat: вот этой, этой и многим другим

Подписывайтесь на телеграм-канал Surf Web Team. Здесь вы найдёте:

• статьи, новости и материалы по web;
• анонсы лекций, конференций, хакатонов;
• актуальные cтажировки и вакансии в Surf.

Присоединиться >>