Kubernetes - コンテナ・オーケストレーションの世界入門
今日のデジタル社会では、効率的でスケーラブルなアプリケーションを開発し、実行することがこれまで以上に重要になっています。Dockerのようなコンテナ技術の導入は、ソフトウェアの開発とデプロイの方法を根本的に変えました。Kubernetesは、コンテナの可能性を十分に引き出し、アプリケーションのオーケストレーションと管理の面で新たな基準を設定する、そのような技術の1つです。このイントロダクションでは、Kubernetesの概要、その機能、可能な利用方法について紹介したい。
Kubernetesとは？
Kubernetesは、単に "k8s "と略されることが多く、もともとGoogleによって開発され、2014年にCloud Native Computing Foundation（CNCF）に引き渡されたオープンソースのコンテナオーケストレーションシステムです。Kubernetesは、開発者や運用者がアプリケーションをコンテナにパッケージ化し、さまざまなインフラ上でこれらのコンテナを効率的に管理することを可能にする。
Kubernetesの主なタスクは以下の通り：
- コンテナのデプロイの自動化
- コンテナ・ワークロードのスケーリングと管理
- リソース利用の最適化
- 自動フェイルオーバーとリカバリ
- サービスディスカバリーとロードバランシング
なぜKubernetesなのか？
なぜKubernetesなのか？
Kubernetesは、その柔軟性、拡張性、信頼性により、コンテナオーケストレーションのデファクトスタンダードとしての地位を確立している。Kubernetesの最も重要な利点は以下の通り：
プラットフォーム非依存性：Kubernetesは、さまざまなクラウドプロバイダー、自社のデータセンター、あるいは開発者のラップトップでも実行できる。
スケーラビリティ：Kubernetesは、リソース消費量やその他のメトリクスに基づいてアプリケーションの自動スケーリングをサポートします。
セルフヒーリング：Kubernetesは、アプリケーションの高可用性を確保するために、障害のあるコンテナを自動的に検出して置き換えることができます。
マイクロサービス： Kubernetesはアプリケーションのデカップリングと迅速な開発とデプロイをサポートするため、マイクロサービスアーキテクチャの管理に最適です。
Kubernetesアーキテクチャ
Kubernetesアーキテクチャ
Kubernetesはインフラストラクチャをクラスタと呼ばれる論理単位に編成する。クラスタは1つまたは複数のノードで構成され、これらのノードはコンテナが実行される物理マシンまたは仮想マシンを表す。
Kubernetesアーキテクチャの主なコンポーネントは以下のとおり：
コントロールプレーン：Kubernetesのコントロールプレーンは、クラスタ全体の管理を担当する一連のプロセスで構成される。これには、APIサーバー、etcdデータベース、コントローラーマネージャー、スケジューラーが含まれる。
ノード：各ノードは、コンテナの実行環境を提供する物理マシンまたは仮想マシンです。各ノードはKubeletサービスとコンテナランタイム（Dockerなど）を実行し、コンテナの管理と実行を行う。
ポッド：Kubernetesはコンテナをポッドに編成する。ポッドには、リソースとネットワーク環境を共有する密接に接続された1つまたは複数のコンテナを含めることができます。ポッドは、Kubernetesアーキテクチャにおける最小かつ最もシンプルな単位です。
サービス：サービスはポッドの上にある抽象化レイヤで、ポッド内で実行されているアプリケーションに堅牢なネットワークアクセスを提供する。ロードバランシング、サービスディスカバリーを提供し、Cluster-IP、NodePort、LoadBalancerなどのさまざまなアクセスモードをサポートします。
使用されているKubernetes
使用されているKubernetes
Kubernetesは、以下のようなさまざまなシナリオで利用できる：
開発とテスト： Kubernetesを利用することで、開発者は本番環境に似たローカル開発環境を構築でき、トラブルシューティングやテストが容易になります。
継続的インテグレーション／継続的デプロイメント（CI/CD）：KubernetesをCI/CDパイプラインにシームレスに統合することで、アプリケーションの自動デプロイ、スケーリング、管理が可能になります。
ハイブリッドおよびマルチクラウドインフラストラクチャ: Kubernetesにより、組織はさまざまなクラウドプロバイダとオンプレミスインフラストラクチャにわたってアプリケーションを管理できるようになり、インフラストラクチャの柔軟性と耐障害性が向上します。
エッジコンピューティング: Kubernetesはエッジコンピューティングシナリオでも使用でき、エンドユーザーやデバイスにより近い場所でアプリケーションを提供し、レイテンシを削減します。
Kubernetesのエコシステムと拡張機能
Kubernetesのエコシステムと拡張機能
Kubernetesエコシステムには、Kubernetesでの作業をより簡単に、より高度にする様々なツール、拡張機能、統合機能が含まれています。いくつか例を挙げよう：
Helm：Kubernetesのパッケージマネージャーで、Kubernetesでのアプリケーションのデプロイと管理を簡素化する。
Prometheus: Kubernetesとクラウドネイティブなアプリケーションのために特別に設計されたモニタリングとアラートツール。
Istio:Kubernetesのアプリケーションに高度なネットワーキング、セキュリティ、観測機能を提供するサービスメッシュ。
Kubernetes Operators:Kubernetesにおけるアプリケーションの自動化と管理を改善する拡張機能。
Kubernetesは、その柔軟性、拡張性、信頼性により、コンテナオーケストレーションのデファクトスタンダードとしての地位を確立している。Kubernetesの最も重要な利点は以下の通り：
プラットフォーム非依存性：Kubernetesは、さまざまなクラウドプロバイダー、自社のデータセンター、あるいは開発者のラップトップでも実行できる。
スケーラビリティ：Kubernetesは、リソース消費量やその他のメトリクスに基づいてアプリケーションの自動スケーリングをサポートします。
セルフヒーリング：Kubernetesは、アプリケーションの高可用性を確保するために、障害のあるコンテナを自動的に検出して置き換えることができます。
マイクロサービス： Kubernetesはアプリケーションのデカップリングと迅速な開発とデプロイをサポートするため、マイクロサービスアーキテクチャの管理に最適です。
Kubernetesはインフラストラクチャをクラスタと呼ばれる論理単位に編成する。クラスタは1つまたは複数のノードで構成され、これらのノードはコンテナが実行される物理マシンまたは仮想マシンを表す。
Kubernetesアーキテクチャの主なコンポーネントは以下のとおり：
コントロールプレーン：Kubernetesのコントロールプレーンは、クラスタ全体の管理を担当する一連のプロセスで構成される。これには、APIサーバー、etcdデータベース、コントローラーマネージャー、スケジューラーが含まれる。
ノード：各ノードは、コンテナの実行環境を提供する物理マシンまたは仮想マシンです。各ノードはKubeletサービスとコンテナランタイム（Dockerなど）を実行し、コンテナの管理と実行を行う。
ポッド：Kubernetesはコンテナをポッドに編成する。ポッドには、リソースとネットワーク環境を共有する密接に接続された1つまたは複数のコンテナを含めることができます。ポッドは、Kubernetesアーキテクチャにおける最小かつ最もシンプルな単位です。
サービス：サービスはポッドの上にある抽象化レイヤで、ポッド内で実行されているアプリケーションに堅牢なネットワークアクセスを提供する。ロードバランシング、サービスディスカバリーを提供し、Cluster-IP、NodePort、LoadBalancerなどのさまざまなアクセスモードをサポートします。
Kubernetesは、以下のようなさまざまなシナリオで利用できる：
開発とテスト： Kubernetesを利用することで、開発者は本番環境に似たローカル開発環境を構築でき、トラブルシューティングやテストが容易になります。
継続的インテグレーション／継続的デプロイメント（CI/CD）：KubernetesをCI/CDパイプラインにシームレスに統合することで、アプリケーションの自動デプロイ、スケーリング、管理が可能になります。
ハイブリッドおよびマルチクラウドインフラストラクチャ: Kubernetesにより、組織はさまざまなクラウドプロバイダとオンプレミスインフラストラクチャにわたってアプリケーションを管理できるようになり、インフラストラクチャの柔軟性と耐障害性が向上します。
エッジコンピューティング: Kubernetesはエッジコンピューティングシナリオでも使用でき、エンドユーザーやデバイスにより近い場所でアプリケーションを提供し、レイテンシを削減します。
Kubernetesエコシステムには、Kubernetesでの作業をより簡単に、より高度にする様々なツール、拡張機能、統合機能が含まれています。いくつか例を挙げよう：
Helm：Kubernetesのパッケージマネージャーで、Kubernetesでのアプリケーションのデプロイと管理を簡素化する。
Prometheus: Kubernetesとクラウドネイティブなアプリケーションのために特別に設計されたモニタリングとアラートツール。
Istio:Kubernetesのアプリケーションに高度なネットワーキング、セキュリティ、観測機能を提供するサービスメッシュ。
Kubernetes Operators:Kubernetesにおけるアプリケーションの自動化と管理を改善する拡張機能。
Kubernetesは、コンテナオーケストレーションの主要プラットフォームとしての地位を確立し、クラウドやそれ以外でのアプリケーションの開発、デプロイ、スケーリング方法に革命をもたらす幅広い機能と利点を提供しています。成長するエコシステムと幅広い業界サポートにより、Kubernetesはモダンで将来性のあるITインフラの重要な構成要素となっています。このイントロダクションでは、Kubernetesの概要と可能な利用方法について説明します。御社でKubernetesを最適に利用するためには、このテーマをさらに掘り下げ、必要であればKubernetesインフラの計画、実装、管理のための専門家を導入することをお勧めします。Kubernetesのスキルと知識を習得することで、組織はこのテクノロジーが提供する多くの利点の恩恵を受け、デジタル環境における競争力を高めることができます。