WebエンジニアのためのKubernetesサクッと入門

NPO法人みんなのコード様の社内勉強会にて使用した資料を、許可を得て公開させていただきます。

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1. Webエンジニアのための
   Kubernetesサクッと入門
   株式会社スマートアルゴリズム
   代表取締役 齋藤 和也
   

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2. 自己紹介
   1988年生まれ、福岡県出身、九州工業大学情報工
   学部卒。
   フリーランスとして2年ほど、Webサービスやスマー
   トフォンアプリの受託開発を中心に活動。アジャイル
   開発を実践し、保守性・拡張性の高い設計を得意と
   する。
   独立前は研究用ソフトウェアの開発に従事してお
   り、機械学習や自然言語処理といった分野にも明る
   い。
   2015年1月、株式会社スマートアルゴリズムを設
   立、代表取締役に就任。
   

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3. ゴール
   KubernetesでWebアプリを運用する上で
   最低限必要な構成要素をおさえよう！
   

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4. Dockerについて
   言わずと知れたコンテナ仮想化ソフトウェア
   VMのようにゲストOSがない分オーバーヘッドが小さい
   Kubernetesとは何か？ | Kubernetesより引用
   

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5. Dockerだけだと何がまずいの？
   Dockerの役割＝コンテナを動かすだけ
   ● 複数のコンテナをまとめて扱いたい場合は？
   ● イメージを更新した際のコンテナの入れ替えは？
   ● 負荷分散はどうする？
   ● サーバが複数台あったら？
   オーケストレーションは別で考える必要がある
   

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6. そこでKubernetes！
   

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7. Kubernetes(k8s)とは
   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
   複数台のサーバをクラスタ化し、設定内容に応じてコンテナのラ
   イフサイクルを管理したり自己修復したりしてくれる
   

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8. k8sのアーキテクチャ
   Kubernetes - Wikipediaより引用
   GKE等のマネージドサービスは
   Masterの面倒を見てくれる
   kubectlコマンドで
   クラスタを制御
   

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9. CronJob (fetch-weather)
   Webアプリ on k8s の構成例 (プログル情報の場合)
   Pod (proguru-high-xxx)
   nginx
   rails
   Pod (python-xxx)
   python
   Service (proguru-high) Service (python)
   Ingress (proguru-high)
   high.proguru.jp/* high.proguru.jp/************
   Job (fetch-weather-xxx)
   Deployment (proguru-high) Deployment (python)
   

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10. Deployment
    ● ローリングアップデートやロールバックといっ
    たデプロイ管理の仕組みを提供
    ● Deployment が ReplicaSet を管理し、
    ReplicaSet が Pod を管理する
    ● Deployment を更新
    → 新しい ReplicaSet を生成
    → 古い Pod と新しい Pod を入れ替え
    → 古い ReplicaSet を削除
    ● ローリングアップデートの戦略も柔軟にカス
    タマイズできる
    

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11. Service
    ● Podをネットワークサービスとして公開するため
    の仕組みを提供
    ● セレクタとポートでどのPodが参照されるか決ま
    る
    ● クラスタ外からアクセスできるようにするために、
    NodePortを指定するケースが多い
    クラスタ内に閉じているなら ClusterIPも可
    ● クラスタ内DNSにより、サービス名をホスト名と
    してアクセスできる
    

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12. ConfigMap / Secret
    ● 値やファイルをクラスタに登録しておき別リ
    ソースから参照できる仕組みを提供
    ● 環境変数として使ったりファイルとしてマウン
    トしたりといった使い方
    ● ConfigMapは単なる設定
    Secretは秘匿情報を扱うという使い分け
    ● Secretについては公式ドキュメントを参照
    

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13. Ingress
    ● L7ロードバランサを扱う仕組みを提供
    ● GCPのロードバランサが作成される
    (GKE Ingress コントローラが制御)
    ● アノテーションによって静的 IPを付与したり
    SSL証明書を紐付けたりできる
    (ManagedCertificateが必要)
    ● ロードバランサはクラスタ外にあるため
    NodePortのサービスじゃないとIngress側か
    らアクセスできない
    

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14. CronJob
    ● Cronと同じ仕組みを提供
    ● Cronが動いているPodがあるのではなく
    CronJobがJobを起動する
    (DeploymentとPodの関係に似ている)
    ● タイムゾーンはMasterに依存するため、マ
    ネージドサービスを使う場合はまず
    間違いなくUTCになることに留意
    

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15. DaemonSet
    ● 全ノードで常に1つだけ特定のPodを起動す
    る仕組みを提供
    ● 各ノードのメトリクスを取得したりログを収集
    したりする用途が多い
    ● GKEではクラスタ作成時にオプションをつけ
    れば自動的にリソースが作られる
    

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16. よくある課題：環境ごとに設定を分けるには？
    ● プログル全般ではKustomizeというツールを使っている
    ● ベースのYAMLを用意し、環境ごとに設定を上書き
    ● Helmというツールもあるが、頻繁に更新されバージョニングさ
    れないようなWebアプリだと使いにくい印象
    ● k8sディレクトリで
    $ kustomize build overlays/staging
    を実行してみよう
    

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17. よくある課題：デプロイはどうする？
    ● プログル全般ではSkaffoldというツールを使っている
    ● kubectlはk8sクラスタを制御するためのツール
    Dockerイメージは別途作成する必要がある
    ● ビルド〜デプロイのパイプラインを制御してくれる
    プッシュ型のツール
    ● プル型のツールとしてFluxやArgoCDがある(GitOps)
    

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18. 他にもいろいろある
    網羅性が高くオススメ
    https://amzn.to/3ppEYf5
    Elasticsearchのクラスタをk8s上に簡単に構築
    https://www.elastic.co/jp/elastic-cloud-kubernetes
    カスタムリソース定義 (CRD)という仕組みにより
    kind: Elasticsearch
    というリソースを作成するだけで色々やってくれる
    

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19. Fin.
    

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