Kubernetesの構成を理解する

Kubernetesクラスターの中身をざっくりと解説

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1. Cloud Native Developers JP Kubernetesの構成を理解する @hhiroshell 1
2. Cloud Native Developers JP お品書き • Kubernetesの全体像を理解する • Kubernetesクラスター大解剖 2
3. Cloud Native Developers JP Kubernetesの全体像を理解する 3
4. Cloud Native Developers JP Kubernetesの全体像 k8sクラスター >_ kubectl (CLI) マシンとネットワーク 4
5. Cloud Native Developers JP kubectl • Kubernetesクラスターの管理操作を行うためのコマンドラインイン ターフェース • Kubernetesクラスターを操作するときの最も基本的な手段 • コマンドをapiserver（後述）が提供するREST API呼び出しに変換 している （REST APIを直接呼び出すことも可） 5
6. Cloud Native Developers JP Kubernetesクラスター • クラスター本体です（あたりまえ） • 次章で詳しく解説 6
7. Cloud Native Developers JP Kubernetesクラスター大解剖 7
8. Cloud Native Developers JP Kubernetesクラスターの構成 Kubernetesクラスター Kubernetes Objects ✓ Kubernetesの機能の構成要素 ✓ アプリケーションエンジニア が意識する範囲 Kubernetes Components ✓ Kubernetes Objectsを実現する実装 ✓ 管理やトラブルシュートをする 上で理解している必要がある ✓ インフラエンジニア／SREが 意識する範囲 8
9. Cloud Native Developers JP ✓ Kubernetes Objectsを実現する実装 ✓ 管理やトラブルシュートをする 上で理解している必要がある ✓ インフラエンジニア／SREが 意識する範囲 Kubernetesクラスターの構成 Kubernetes Components 9 Kubernetesクラスター Kubernetes Objects ✓ Kubernetesの機能の構成要素 ✓ アプリケーションエンジニア が意識する範囲
10. Cloud Native Developers JP Kubernetes Objects • Node • ワークロード – Pod – Deployment/ReplicaSet – StatefulSet • ネットワーク – Service • ストレージ – Volume – PersistentVolume /PersistentVolumeClaim – StorageClass – ConfigMap – Secret • Objectを分類整理する仕組み – Namespace – Label/Label Selector 10 他にもありますが、まずはこのくら い抑えると良さそう
11. Cloud Native Developers JP Kubernetes Objects • Node • ワークロード – Pod – Deployment/ReplicaSet – StatefulSet • ネットワーク – Service • ストレージ – Volume – PersistentVolume /PersistentVolumeClaim – StorageClass – ConfigMap – Secret • Objectを分類整理する仕組み – Namespace – Label/Label Selector 11
12. Cloud Native Developers JP Node • クラスターに属するマシンを表 すオブジェクト • クラスターの管理を担当する Master Nodeと、コンテナ群の 実行環境となるWorker Nodeが ある Worker Node Master Node
13. Cloud Native Developers JP Pod • 複数のコンテナを束ねる単位 • コンテナの生成／破棄等はPod 単位で行われる →1つのPodに入るコンテナ群は 共通のライフサイクルを持つ • 1つのPodに1つのクラスター内 IP • 内包する複数のコンテナは、必 ず同じNode上で稼働 Pod Container 13
14. Cloud Native Developers JP DeploymentとReplicaSet • Deployment: – ReplicaSetに対して、Podのレプ リカ数の調整の指示を行う – Podの更新の際、新たな ReplicaSetを作成した上で、新旧 のReplicaSetを制御してローリン グアップデートを行う • Replicaset: – Deploymentからの指示を元にPod の上げ下げを行い、レプリカ数を 調整する Pod 14 D RS ReplicaSet Deployment
15. Cloud Native Developers JP StatefulSet • ステートフルなアプリケーションを含むPodを動かしたいときに利 用するKubernetes Object • Deployment同様Podのスケーリングをサポートするが、各々のPod は固有の状態を保持する。ここでの状態とは以下 – クラスター内のFQDN – マウントする永続化領域 • Podが再起動した場合、同じ名前のPodは、同じFQDN、同じ永続化 領域をマウントしていることが保証される • Podをスケールすると連番を付与して名前が管理される（Deployment ではランダムな名前がつく） – e.g) mysql-0, mysql-1... 15
16. Cloud Native Developers JP Kubernetes Objects • Node • ワークロード – Pod – Deployment/ReplicaSet – StatefulSet • ネットワーク – Service • ストレージ – Volume – PersistentVolume /PersistentVolumeClaim – StorageClass – ConfigMap – Secret • Objectを分類整理する仕組み – Namespace – Label/Label Selector 16
17. Cloud Native Developers JP Service • クラスター内外からのリクエスト をPodにルーティングするオブ ジェクト • TCP/UDPをサポート • 複数のPodに対するロードバラン シングの役割も行う • 用途に応じて複数タイプがある – クラスター内に対してのみPodを公 開 – クラスター外を含めてPodを公開 …etc Service クラスター内外か らのリクエスト 17
18. Cloud Native Developers JP Kubernetes Objects • Node • ワークロード – Pod – Deployment/ReplicaSet – StatefulSet • ネットワーク – Service • ストレージ – Volume – PersistentVolume /PersistentVolumeClaim – StorageClass – ConfigMap – Secret • Objectを分類整理する仕組み – Namespace – Label/Label Selector 18
19. Cloud Native Developers JP Volume • コンテナにマウント可能なボリュームを定義する情報 • 永続データの保存領域の実態をポイントする Volume（たとえばNodeのローカルディスクを指定(hostPath)） 保存領域の実態 マウント 19
20. Cloud Native Developers JP PersistentVolume(PV)/PersistentVolumeClaim(PVC) • PVで永続データの保存領域の実態をポイントする • PVCで必要なディスクの要件（容量／書き込み権限の有無など）を 指定しておき、それをVolumeからポイントする • PVCの要件を満たすPVが自動的に選択され、使われる Volume PersistentVolume Claim Persistent Volume 20
21. Cloud Native Developers JP Volumeの種類（抜粋） • Kubernetesでは様々なディスクボリュームをサポートしている • 秘匿情報を安全に保持するなど、単なるデータの永続化だけの用途 以外でもVolumeが使われる • いわゆるストレージ – nfs – iscsi – gcePersistentDisk • テンポラリな保存領域として – hostPath – emptyDir • 設定情報等の受け渡し用 – secrets – downwardAPI – configMap • 他 – flocker – gitRepo 21
22. Cloud Native Developers JP StorageClassを使ったPVCの動的プロビジョニング • PVCでPVの代わりにStorageClassを指定 • 上記PVCをKubernetes内に作ると、StorageClassで設定された Provisionerがストレージをプロビジョニングし、それが利用される • StorageClassでは、ディスク速度やサービスレベルも指定できる Volume PVC StorageClass Provisioner GCEPersistentDisk（例） 22
23. Cloud Native Developers JP ConfigMap • Containerに設定情報を渡すために使う • ConfigMap内にKey/Valueを記述しておき、そのConfigMapを Volumeとしてコンテナにマウントする。コンテナからは所定の設定 情報が記述されたファイルとして認識される • コンテナの環境変数として値を渡すこともできる マウント Volume ConfigMap（Key/Valueを記述） 23
24. Cloud Native Developers JP Secret • 機密度の高いデータを保持する際に使うVolume – DBなどの接続情報 – クララスター内/外のサービスのアクセストークン – SSL/TLSの証明書 …etc • コンテナでSecretのデータを読み込むと、必ずメモリ内に保持され、 不要になったら削除される（tmpfsが使われている） • データの実態はマスターノード(etcd)に保持される 24
25. Cloud Native Developers JP Kubernetes Objects • Node • ワークロード – Pod – Deployment/ReplicaSet – StatefulSet • ネットワーク – Service • ストレージ – Volume – PersistentVolume /PersistentVolumeClaim – StorageClass – ConfigMap – Secret • Objectを分類整理する仕組み – Namespace – Label/Label Selector 25
26. Cloud Native Developers JP Label/Label Selector • Kubernetes Objectをタグのよう な属性を設定して、グループ分け する仕組み • Label: – Kubernetes Objectにアタッチする key/valueペアのセット • Label Selector: – Labelの設定値の条件を指定する情報。 条件に該当するものをグループとして 識別する partition = customerA Label Selector "tier" : “web", "partition" : "customerA" "tier" : “app", "partition" : "customerA" "tier" : “web", "partition" : "customerB" Label 26
27. Cloud Native Developers JP Label/Label Selectorの用途の例 • Serviceがルーティング対象のPodを識別するために利用される サービス partition = customerA クラスター外から のリクエスト 27
28. Cloud Native Developers JP Label/Label Selectorの用途の例 • Serviceがルーティング対象のPodを識別するために利用される サービス クラスター外から のリクエスト partition = customerA 28
29. Cloud Native Developers JP Namespace • 1つのクラスターを領域を分けて利用する仕組み • 複数のユーザーが同じクラスターで作業することを想定した機能 （1ユーザーごとに1つのNamespace） • Kubernetes Objectの名前はNamespace内でユニークであればよい • Namespace毎にリソースの利用上限を設定可能 29
30. Cloud Native Developers JP Kubernetesクラスターの構成 30 Kubernetesクラスター Kubernetes Objects ✓ Kubernetesの機能の構成要素 ✓ アプリケーションエンジニア が意識する範囲 Kubernetes Components ✓ Kubernetes Objectsを実現する実装 ✓ 管理やトラブルシュートをする 上で理解している必要がある ✓ インフラエンジニア／SREが 意識する範囲
31. Cloud Native Developers JP Kubernetes Components • Kubernetesクラスターの制御を担うMaster Componentと、Podの 稼働や実行環境を実現するNode Componentに分けられる REST API呼び出し API Server kube-proxy cotrollers kube-controller-manager kubelet Master Components Node Components Docker 支持された 状態の伝搬 Master Node Worker Node 31
32. Cloud Native Developers JP Node Components • kubelet – メンバーノードとしての基本機能を 実現する – Podの生成/更新/破棄などのコント ロール – 各種ステータスのレポート • kube-proxy – ネットワーク周りのルールを制御 • Docker – いわずもがなのコンテナ本体 kube-proxy kubelet Docker 32
33. Cloud Native Developers JP Master Components • kube-apiserver – Kubernetesクラスターのフロントエンド。 APIを提供 • kube-controller-manager – クラスターの制御を行う各種controllerを 動作させる • controllers – Node Controller – Replication Controller – Endpoints Controller – Service Account & Token Controllers API Server cotrollers kube-controller-manager 33
34. Cloud Native Developers JP 34 ここで休憩です…
35. Cloud Native Developers JP 35 Fin