blog/content/labs/jupyter/2020-05-10-jupyter-on-kubernetes.md

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title = "Kubernetes上でJupyterを稼働させる"
date = 2020-05-10T18:12:22+08:00
description = "データサイエンティスト入門講座を受講するため、Jupyterをお家Kubernetes上で動作させました。"
tags = []
categories = ["python", "jupyter", "kubernetes"]
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Udemyがバーゲンをしていることに気づいたため、日本のゴールデンウィーク期間中は「[【ゼロから始めるデータ分析】 ビジネスケースで学ぶPythonデータサイエンス入門](https://www.udemy.com/course/optworks_1/)」でお勉強をしています。まだ終わっていません。。

この講座は`Jupyter`を用いてデータ分析を進める形でしたので、お家Kubernetes上に`Jupyter`を稼働させることとしました。

## JupyterのDockerイメージを探す
[JupyterのDockerイメージまとめ - Qiita](https://qiita.com/kshigeru/items/ea174d6bcacc474f2a51)でまとめられています。今回は、`datascience-notebook`を使うことにしました。

## JupyterのDockerイメージに日本語フォントを導入する
[Jupyterのmatplotlibを使用する際の日本語豆腐を解決 - Qiita](https://qiita.com/Gvling/items/29516eebccf527e7be5d)を参考にして、日本語フォントを導入します:

```docker
FROM jupyter/datascience-notebook

COPY ./ipag.ttf /opt/conda/lib/python3.7/site-packages/matplotlib/mpl-data/fonts/ttf/ipag.ttf

RUN echo "font.family : IPAGothic" >>  /opt/conda/lib/python3.7/site-packages/matplotlib/mpl-data/matplotlibr
c

# Delete font cache
RUN rm -r ./.cache
```

## Kubernetesの設定
Kubernetesの設定をまとめます。

### Persistent Volume
Persistent Volumeはお家NASからNFSで領域を確保しています。

```yaml
apiVersion: v1                                                                                               
kind: PersistentVolume                                                                                       
metadata:                                                                                                    
  name: nfs-jupyter-work                                                                                     
  namespace: jupyter                                                                                         
  labels:                                                                                                    
    name: nfs-jupyter-work                                                                                   
  annotations:                                                                                               
    volume.beta.kubernetes.io/storage-class: "slow"                                                          
spec:
  capacity:
    storage: 25Gi
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  mountOptions:
    - nfsvers=4.1
  nfs:
    server: 192.168.10.200
    path: /volume1/Shared/kubernetes/jupyter/work
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: nfs-jupyter-config
  namespace: jupyter
  labels:
    name: nfs-jupyter-config
  annotations:
    volume.beta.kubernetes.io/storage-class: "slow"
spec:
  capacity:
   storage: 25Gi     
  accessModes:
    - ReadWriteMany       
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  mountOptions:
    - nfsvers=4.1           
  nfs:        
    server: 192.168.10.200                         
    path: /volume1/Shared/kubernetes/jupyter/config
```

### Persistent Volume Claim
確保したPersistent Volumeから、領域を確保します。

```yaml
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: jupyter-claim-work
  namespace: jupyter
  annotations:
    volume.beta.kubernetes.io/storage-class: "slow"
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 25Gi
  selector:
    matchLabels:
      name: nfs-jupyter-work
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: jupyter-claim-config
  namespace: jupyter
  annotations:
    volume.beta.kubernetes.io/storage-class: "slow"
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  resources:
    requests:
      storage: 25Gi
  selector:
    matchLabels:
      name: nfs-jupyter-config
```

### Deployment
Deploymentの設定で、`Jupyter`のコンテナをデプロイします。レプリカの数は1個にしています。おそらく複数コンテナを起動しても、ステートレスに接続できないと考えたためです。

```yaml
apiVersion: apps/v1                                                                                          
kind: Deployment                                                                                             
metadata:                                                                                                    
  name: jupyter                                                                                              
  namespace: jupyter                                                                                         
  labels:                                                                                                    
    app: jupyter                                                                                             
spec:                                                                                                        
  replicas: 1                                                                                                
  selector:                                                                                                  
    matchLabels:                                                                                             
      app: jupyter
  template:
    metadata:
      labels:
        app: jupyter
    spec:
      containers:
      - name: jupyter
        image: reg.kazu634.com/kazu634/jupyter
        ports:
          - containerPort: 8888
        env:
          - name: CHOWN_HOME
            value: "yes"
          - name: CHOWN_HOME_OPTS
            value: "-R"
          - name: GRANT_SUDO
            value: "yes"
        volumeMounts:
        - mountPath: /home/jovyan/work
          name: docker-jupyter-work
          readOnly: false                     
        - mountPath: /home/jovyan/.jupyter
          name: docker-jupyter-config
          readOnly: false
      volumes:              
      - name: docker-jupyter-work
        persistentVolumeClaim:   
          claimName: jupyter-claim-work
      - name: docker-jupyter-config
        persistentVolumeClaim:
          claimName: jupyter-claim-config
```

### serviceの設定
serviceの設定は以下になります。プライベートIPアドレスの`192.168.10.210/24`でアクセスできるようにしています。ポート番号は80にしました。

```yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: jupyter
  namespace: jupyter
spec:
  ports:
  - name: http
    port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 8888
  selector:
    app: jupyter
  type: LoadBalancer
  loadBalancerIP: 192.168.10.210
```

## 動作確認
自宅ネットワークにいる状態でアクセスしたら、無事に接続できました。

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