AccessPoint Operator on Raspberry Pi

Wi-FiのアクセスポイントをCRDで管理できるようにしたKubernetes Operatorを実装した話です
Kubernetes Meetup Tokyo #43

@bell17 さんのKubebuilder資料：https://speakerdeck.com/bells17/kubebuilder-introduction
ブログ：https://ryusa.hatenablog.com/entry/ap-operator-on-raspberrypi
Gtihub：https://github.com/RyuSA/accesspoint-operator

Transcript

1. RyuSA
   Raspberry Pi上にWi-Fi APを⾃動構築︕
   - してくれるKubernetes Operatorを作ったよって話 -
   Kubernetes Meetup Tokyo #43
   

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2. Financial Service Engineer
   Java & SpringBoot / TypeScript & React
   Docker / Kubernetes
   : ryusa_eng
   RyuSA
   : RyuSA
   

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3. 寝室にいるとWi-Fiの電波が弱い問題
   • ブロードバンドルーターから寝室までの距離が遠いため減衰しやすい🥺
   • さらにルーターと寝室の間にはキッチンと壁……もうこれはわからんな……
   • 時折Wi-Fiが途切れることもあり、かなり困る
   • Wi-Fiルーターのグレードアップをすれば︖
   • そんなお⾦がない︕︕︕︕
   • せっかくなので、何か作りたい︕
   キッチン
   ルーター
   扉
   ⽞関
   寝室
   扉
   ここが︕遠い︕
   

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4. そこで、hostapd
   • hostapd = ワイヤレスネットワークインタフェースをAPモードとして管理してくれるソフトウェア
   • APモード ≒ Wi-Fiアクセスポイント稼働
   • 設定ファイルでSSIDやパスワード、バンド帯などを指定して起動できる
   • UNIX SocketでAPの状態を確認することができ、可観測性もGood
   • Raspberry Pi 4をWi-Fi APとして動かすことができる
   • ポータビリティ(物理)との相性抜群
   • hostapd on ラズパイを寝室に配置して電波弱い問題を解決︕
   • 先⼈たちの轍を踏んでいけ……︕
   

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5. こんな感じのストーリーを達成したい
   1. 定義ファイルを投げつける
   2. いい感じに計算する
   4. Wi-Fi、⼤地に⽴つ︕
   3. 設定ファイルが分配される
   

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6. おぼろげながら、浮かんできたんです。このアーキテクチャが。
   AccessPoint Operator
   eth0 wlan0
   br0
   hostapd
   eth0 wlan0
   br0
   hostapd
   AccessPoint Resource
   (SSID / Password / etc.)
   

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7. Operatorの実装にはKubebuilderを採⽤
   • Kubebuilderを使ってAccessPointリソースを監視するOperatorを実装
   • KubebuilderはOperatorを実装するためのフレームワークのひとつ
   • @bells17 さんがHello worldデモをしてくださったのがきっかけ
   • https://speakerdeck.com/bells17/kubebuilder-introduction
   • 実際にはAccessPointとAccessPointDeviceの2種類のリソースを実装
   • Wi-FiのAPには物理側の情報も必要(インタフェースなど)であるため責任を分離した
   • AccessPointにはSSIDやパスワード、Wi-Fi APのデプロイ先など「利⽤者」が責任を持つ情報を含ませる
   • AccessPointDeviceにはインタフェースやブリッジなど「管理者」が責任を持つ情報を含ませる
   • 正しくリソースを分離できてるか……だれか……
   

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8. 結論︓たのしかった
   • つまるところ、Kubernetesをhostapdデーモンのランチャーとして使ったサンプルでした
   • https://github.com/RyuSA/accesspoint-operator
   • 実運⽤するのであればk3sなどの軽量なディストリビューションを使う⽅がベター
   • 実はまだ課題⼭積み
   • エンハンスやバグがちょいちょい残ってる
   • AccessPointDeviceだけ削除しても対応しているDaemonSetが削除されない
   • Wi-Fiチップの制限を反映できていない(SSIDの数とか)
   • 特権PodをバラまくDaemonSetってどうなんだろう……
   • 継続して適当に実装できたらなぁと👍
   

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9. Thank you
   

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