Kubernetes-klusterin asentaminen
Ollikainen, Antti (2024)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2024120332548
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2024120332548
Tiivistelmä
Opinnäytetyön tarkoituksena oli asentaa Kubernetes-klusteri, jossa on sekä CPU- että GPU-työläissolmuja, ja varmistaa sen toiminta asentamalla siihen klusterin valvontaohjelmisto sekä JupyterHub-alusta. Tavoitteena on käyttökuntoinen Kubernetes-klusteri, jota voidaan käyttää Kajaanin ammattikorkeakoulun kehitysalustana, jossa voidaan kokeilla opetuskäytössä olevan klusterin palveluiden ja klusterin päivittämistä. Opinnäytetyö kehittää ammattikorkeakoulun opetusta mahdollistamalla uudempien ohjelmistojen ja opetusympäristöjen käyttöönoton.
Tietojenkäsittely on siirtynyt entistä enemmän pilveen ja konttitekniikkaa hyödyntäväksi. Suurten konttimäärien käsittely hallinnoidusti luo haasteita ylläpidolle, mitä varten kehitettiin erilaisia järjestelmiä. Kubernetes on tällainen avoimen lähdekoodin konttisovellusten hallinnointijärjestelmä. Kuberneteksen avulla useammasta palvelimesta voidaan muodostaa suurempia kokonaisuuksia, klustereita, näin yhdistäen niiden laskentatehoa ja resursseja. Kubernetes-klusteri voi parantaa konttisovellusten skaalautuvuutta ja vikasietoisuutta. Se myös helpottaa niin sanottujen pilvinatiivien mikropalveluiden kehittämistä ja hallinnointia.
Klusteri asennettiin koulun VMware-virtualisointiympäristöön. Klusteri koostuu kolmesta ohjaustason solmusta, kolmesta työläissolmusta sekä yhdestä GPU-työläissolmusta. Klusterin käyttöön asennettiin myös NFS-palvelin tiettyjen palveluiden sitä tarvitessa. Klusterin toiminta varmistettiin saattamalla klusterin valvontaohjelmisto, kube-prometheus-stack, sekä JupyterHub-laskenta-alusta käyttökuntoon.
Klusteri saatiin käyttökuntoon pienten ongelmien kera. JupyterHub-alustaa asennettaessa solmuilta loppui kiintolevytila kesken, koska koulun käyttöön räätälöidyt JupyterHub-vedokset olivat kooltaan useita kymmeniä gigatavuja. Tämä aiheutti ongelmia klusterin säiliöiden toiminnalle niiden jäädessä jumiin virhetilaan, mikä korjaantui lisäämällä solmuille kiintolevytilaa ja asentamalla jumiin menneet palvelut uudelleen.
Koska Kubernetes oli niin laaja ja monimutkainen kokonaisuus, opinnäytetyö rajattiin sen toimintaan teoriassa ja asentamiseen. Jatkokehitysaiheita opinnäytetyölle voisi olla Kubernetes-klusterin tietoturva ja klusterin ja siihen haluttujen palveluiden asentamisen automatisointi.
Tietojenkäsittely on siirtynyt entistä enemmän pilveen ja konttitekniikkaa hyödyntäväksi. Suurten konttimäärien käsittely hallinnoidusti luo haasteita ylläpidolle, mitä varten kehitettiin erilaisia järjestelmiä. Kubernetes on tällainen avoimen lähdekoodin konttisovellusten hallinnointijärjestelmä. Kuberneteksen avulla useammasta palvelimesta voidaan muodostaa suurempia kokonaisuuksia, klustereita, näin yhdistäen niiden laskentatehoa ja resursseja. Kubernetes-klusteri voi parantaa konttisovellusten skaalautuvuutta ja vikasietoisuutta. Se myös helpottaa niin sanottujen pilvinatiivien mikropalveluiden kehittämistä ja hallinnointia.
Klusteri asennettiin koulun VMware-virtualisointiympäristöön. Klusteri koostuu kolmesta ohjaustason solmusta, kolmesta työläissolmusta sekä yhdestä GPU-työläissolmusta. Klusterin käyttöön asennettiin myös NFS-palvelin tiettyjen palveluiden sitä tarvitessa. Klusterin toiminta varmistettiin saattamalla klusterin valvontaohjelmisto, kube-prometheus-stack, sekä JupyterHub-laskenta-alusta käyttökuntoon.
Klusteri saatiin käyttökuntoon pienten ongelmien kera. JupyterHub-alustaa asennettaessa solmuilta loppui kiintolevytila kesken, koska koulun käyttöön räätälöidyt JupyterHub-vedokset olivat kooltaan useita kymmeniä gigatavuja. Tämä aiheutti ongelmia klusterin säiliöiden toiminnalle niiden jäädessä jumiin virhetilaan, mikä korjaantui lisäämällä solmuille kiintolevytilaa ja asentamalla jumiin menneet palvelut uudelleen.
Koska Kubernetes oli niin laaja ja monimutkainen kokonaisuus, opinnäytetyö rajattiin sen toimintaan teoriassa ja asentamiseen. Jatkokehitysaiheita opinnäytetyölle voisi olla Kubernetes-klusterin tietoturva ja klusterin ja siihen haluttujen palveluiden asentamisen automatisointi.