wsl2のubuntuでk3sを動かしてみた

#始めに
wsl2のubuntuを使い始めて早数か月。ちょっとkubernates関連を調べたところ、今更ですが、軽量版k3sというものに突き当たり、動かしてみようと思いました。手っ取り早いのはraspberry piで動かすなのだと思いますが、せっかくなのでwsl2で動かしてみようかと思い、ググってみると、そう、wsl2 ubuntuではsystemdを使っていないのです。追いかけるとsystemdの入れ方もあるとのことで、k3sの簡単な動作確認までできたので、メモとして残します。
※ただ下にも書きましたが、systemdの動作があまり健全じゃないので、あくまでも実験と考えてください。

#参考サイト

[Running k3s on Windows with WSL2](https://worklifenotes.com/2020/09/01/running-k3s-on-windows-with-wsl2/)
主にここでの手順を使いました。

[Running Snaps on WSL2 (Insiders only for now)](https://forum.snapcraft.io/t/running-snaps-on-wsl2-insiders-only-for-now/13033)
systemdの有効化の仕方が書いてあります。上のサイトからの参照。

[ラズパイとJetson Nanoが混在したKubernetes環境をk3sで作る](https://tech.virtualtech.jp/entry/2020/07/27/142354)
k3sのインストールと動作確認の参考にしました。

#前提（必要なもの）
- Windows10 PCにwsl2 ubuntuがインストールされているもの

#手順

1. wsl2 ubuntuでsystemdを有効化する
この部分は失敗すると最悪ubuntuが立ち上がらなくなります。事前にデータのバックアップを取るか、別途別バージョンとしてインストールした環境で行ってください。

(1) まずは必要ライブラリを入れます。多分最初から入っている場合もありますが、念のため。

```
$ sudo apt update
$ sudo apt install -yqq daemonize dbus-user-session fontconfig
```

(2) /usr/sbin/start-systemd-namespaceの作成
/usr/sbin/ に start-systemd-namespaceというファイルを作成します。

```
$ sudo vi /usr/sbin/start-systemd-namespace
```

```:/usr/sbin/start-systemd-namespace

#!/bin/bash

SYSTEMD_PID=$(ps -ef | grep '/lib/systemd/systemd --system-unit=basic.target$' | grep -v unshare | awk '{print $2}')
if [ -z "$SYSTEMD_PID" ] || [ "$SYSTEMD_PID" != "1" ]; then
    export PRE_NAMESPACE_PATH="$PATH"
    (set -o posix; set) | \
        grep -v "^BASH" | \
        grep -v "^DIRSTACK=" | \
        grep -v "^EUID=" | \
        grep -v "^GROUPS=" | \
        grep -v "^HOME=" | \
        grep -v "^HOSTNAME=" | \
        grep -v "^HOSTTYPE=" | \
        grep -v "^IFS='.*"$'\n'"'" | \
        grep -v "^LANG=" | \
        grep -v "^LOGNAME=" | \
        grep -v "^MACHTYPE=" | \
        grep -v "^NAME=" | \
        grep -v "^OPTERR=" | \
        grep -v "^OPTIND=" | \
        grep -v "^OSTYPE=" | \
        grep -v "^PIPESTATUS=" | \
        grep -v "^POSIXLY_CORRECT=" | \
        grep -v "^PPID=" | \
        grep -v "^PS1=" | \
        grep -v "^PS4=" | \
        grep -v "^SHELL=" | \
        grep -v "^SHELLOPTS=" | \
        grep -v "^SHLVL=" | \
        grep -v "^SYSTEMD_PID=" | \
        grep -v "^UID=" | \
        grep -v "^USER=" | \
        grep -v "^_=" | \
        cat - > "$HOME/.systemd-env"
    echo "PATH='$PATH'" >> "$HOME/.systemd-env"
    exec sudo /usr/sbin/enter-systemd-namespace "$BASH_EXECUTION_STRING"
fi
if [ -n "$PRE_NAMESPACE_PATH" ]; then
    export PATH="$PRE_NAMESPACE_PATH"
fi
```

(3) 同じように、/usr/sbin/enter-systemd-namespaceを作成します。

```
$ sudo vi /usr/sbin/enter-systemd-namespace
```

ここで、ubuntu-18.04とubuntu-20.04でdaemonizeのパスが違うという悲劇があります。
それぞれのバージョンの方をコピーしてください。

```:for_ubuntu-18.04__/usr/sbin/enter-systemd-namespace
#!/bin/bash

if [ "$UID" != 0 ]; then
    echo "You need to run $0 through sudo"
    exit 1
fi

SYSTEMD_PID="$(ps -ef | grep '/lib/systemd/systemd --system-unit=basic.target$' | grep -v unshare | awk '{print $2}')"
if [ -z "$SYSTEMD_PID" ]; then
    /usr/sbin/daemonize /usr/bin/unshare --fork --pid --mount-proc /lib/systemd/systemd --system-unit=basic.target
    while [ -z "$SYSTEMD_PID" ]; do
        SYSTEMD_PID="$(ps -ef | grep '/lib/systemd/systemd --system-unit=basic.target$' | grep -v unshare | awk '{print $2}')"
    done
fi

if [ -n "$SYSTEMD_PID" ] && [ "$SYSTEMD_PID" != "1" ]; then
    if [ -n "$1" ] && [ "$1" != "bash --login" ] && [ "$1" != "/bin/bash --login" ]; then
        exec /usr/bin/nsenter -t "$SYSTEMD_PID" -a \
            /usr/bin/sudo -H -u "$SUDO_USER" \
            /bin/bash -c 'set -a; source "$HOME/.systemd-env"; set +a; exec bash -c '"$(printf "%q" "$@")"
    else
        exec /usr/bin/nsenter -t "$SYSTEMD_PID" -a \
            /bin/login -p -f "$SUDO_USER" \
            $(/bin/cat "$HOME/.systemd-env" | grep -v "^PATH=")
    fi
    echo "Existential crisis"
fi
```

```:for_ubuntu-20.04__/usr/sbin/enter-systemd-namespace
#!/bin/bash

if [ "$UID" != 0 ]; then
    echo "You need to run $0 through sudo"
    exit 1
fi

SYSTEMD_PID="$(ps -ef | grep '/lib/systemd/systemd --system-unit=basic.target$' | grep -v unshare | awk '{print $2}')"
if [ -z "$SYSTEMD_PID" ]; then
    /usr/bin/daemonize /usr/bin/unshare --fork --pid --mount-proc /lib/systemd/systemd --system-unit=basic.target
    while [ -z "$SYSTEMD_PID" ]; do
        SYSTEMD_PID="$(ps -ef | grep '/lib/systemd/systemd --system-unit=basic.target$' | grep -v unshare | awk '{print $2}')"
    done
fi

if [ -n "$SYSTEMD_PID" ] && [ "$SYSTEMD_PID" != "1" ]; then
    if [ -n "$1" ] && [ "$1" != "bash --login" ] && [ "$1" != "/bin/bash --login" ]; then
        exec /usr/bin/nsenter -t "$SYSTEMD_PID" -a \
            /usr/bin/sudo -H -u "$SUDO_USER" \
            /bin/bash -c 'set -a; source "$HOME/.systemd-env"; set +a; exec bash -c '"$(printf "%q" "$@")"
    else
        exec /usr/bin/nsenter -t "$SYSTEMD_PID" -a \
            /bin/login -p -f "$SUDO_USER" \
            $(/bin/cat "$HOME/.systemd-env" | grep -v "^PATH=")
    fi
    echo "Existential crisis"
fi
```

動作モードを変更します。

```
$ sudo chmod +x /usr/sbin/enter-systemd-namespace
```

(4) visudoで設定を変更します。

```
$ sudo visudo
```

ファイルの最後に以下を追加します。

```:visudoで開くファイル
Defaults        env_keep += WSLPATH
Defaults        env_keep += WSLENV
Defaults        env_keep += WSL_INTEROP
Defaults        env_keep += WSL_DISTRO_NAME
Defaults        env_keep += PRE_NAMESPACE_PATH
%sudo ALL=(ALL) NOPASSWD: /usr/sbin/enter-systemd-namespace
```

ここでエディターがnanoが嫌だー、viがいい！　という人は先に以下を実行してください。

```
$ sudo update-alternatives --set editor /usr/bin/vim.basic
```

(5) デフォルトのbashrc変更します。

```
$ sudo sed -i 2a"# Start or enter a PID namespace in WSL2\nsource /usr/sbin/start-systemd-namespace\n" /etc/bash.bashrc
```

(6) windows側に環境変数を追加します。ここはwindows10のpowershell（管理者権限）で下記コマンドを実行します。その後、wsl2をシャットダウンして再立ち上げします。

```:PowerShell
> cmd.exe /C setx WSLENV BASH_ENV/u
> cmd.exe /C setx BASH_ENV /etc/bash.bashrc
> wsl --shutdown
```

再びwsl2 ubuntuのコンソールを立ち上げ、systemdで立ち上がっているかを確認します。

```
$ sudo systemctl status
```
systemd以下のツリーが表示されます。ただ、レッドシグナルとなり、きちんと動いていない雰囲気です・・・。

2. Dockerのインストール

aptでインストールして、systemctlで起動します。

```
$ sudo apt install docker.io
$ sudo systemctl start docker
$ sudo systemctl enable docker
```

各種設定あると思いますが、実験なので省略します。
あと、動作アプリとしてnginxを使用するので、インストールします。

```
$ sudo apt install nginx
```

3. k3sのインストール

k3sはwsl2上でmaster nodeとworker nodeを立ててしまいます。
ここからは、[このサイト](https://tech.virtualtech.jp/entry/2020/07/27/142354)を参考にします。

```
$ curl -sfL https://get.k3s.io | INSTALL_K3S_EXEC="--docker" sh -s -
```

確認をします。

```
$ sudo kubectl get nodes
```

nameを記録しておきます。ここでは仮にubuntuにします。
以下のファイルを作成します。

```:nginx.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginxapp1
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginxapp1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginxapp1
    spec:
      containers:
      - name: nginxapp1
        image: nginx:alpine
        ports:
        - containerPort: 80
      nodeSelector:
        kubernetes.io/hostname: ubuntu
```

最後の行のubuntuの部分を先ほどのnameにします。
nginx.yamlを実行します。podができていることを確認します。

```
$ sudo kubectl create -f nginx.yaml
$ sudo kubectl get pods
```

次にサービスのyamlを作成します。

```:nginx-svc.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginxapp1-nodeport
  labels:
    app: nginxapp1
spec:
  type: NodePort
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
    nodePort: 30080
  selector:
    app: nginxapp1
```

実行してサービスを作ります。確認もします。

```
$ sudo kubectl create -f nginx-svc.yaml 
$ sudo kubectl get services
```

これで、サービスが立ち上がっているはずです。master nodeの30080ポートをアクセスすると、nginxの初期画面を見ることができます。ifconfigなどで、wsl2 ubuntuのIPアドレスを取得して、windows上のブラウザでアクセスするとみることができます。
あとは、dockerで適当なテストを作ってみると良いと思います。

#最後に
もっとすっきりとsystemdが動いてくれたらよかったのですが、ちょっと手に負えないのでしばらく様子を見て、直せたら直してみようと思います。