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logica
X: @logica0419
GitHub: @logica0419
Kubernetesを知る
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コンテナ仮想化と
オーケストレーションシステム
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サーバー上でアプリを動かす
● Webサーバーを動かすとき、生のコンピュータでは不便
○ リソースの食い合い、セキュリティ懸念 など
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計算リソースの仮想化
● リソースの配分ができるようになる
● OSを変更できる
● セキュリティ向上
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従来の仮想化 (VM) の欠点
● 仮想化 = ハードウェアをシミュレーション
○ 非常にリソースを圧迫
● ハイパーバイザによる効率化は限定的
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カーネル - OSのコア
● OS: コンピューター全体の動作を管理・制御する
● カーネル: OSの中でも、ハードウェアの制御を担う
○ 一番重要な部品
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コンテナ型仮想化
● カーネルまではホストOSを使い回す = 軽い！
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コンテナ仮想化
● 実態は「あるプロセスを隔離する」技術
○ Linuxは1つの親プロセスを起点としたプロセスの木
● コンテナを支える技術
○ Namespace - PID / Network / File System など
■ プロセスをグループ化し、隔離空間を作る
○ cgroup - プロセスグループへのリソース制限
○ Capability - プロセスグループへの権限付与
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爆発するコンテナ数
● 同内容のコンテナを増やし、ロードバランシングしたい
● 企業だと数千〜数万は当たり前になってくる
○ 個別に管理するのはとても大変
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コンテナオーケストレーション
● アプリケーションを大規模に展開するため、コンテナの
管理を自動化する
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Kubernetes
● コンテナオーケストレーションシステムの一つ
● Google内製のシステム「Borg」を元に作られた汎用的
なインフラ基盤
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Kubernetesの提供する
リソース (モノ) の例
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Pod
● 便利になったコンテナ、Kubernetesの最小単位
● 1つのソフトウェアを構成する単位
○ ≒ 1つのIPアドレスでくくって良い範囲
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ReplicaSet / Deployment
● Podをまとめて管理するための仕組み
● ReplicaSet: 同じ内容のPodを指定個数立てる
● Deployment: ReplicaSetを使い安全にバージョン移行
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Service
● 同じ内容のPod群に、均等に通信を振り分ける
● Pod群を1つのIPアドレスでまとめることができる
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宣言型のオブジェクト管理
● 「これをして下さい」でなく「この状態にして下さい」
○ 「マニフェスト」であるべき状態を書く
● 暗黙知のない
安定した稼働
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とにかく大量のコンテナを
楽に管理するための
ノウハウが全て詰まっている
紹介した他にも、権限管理など様々なリソースがあります
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Kubernetesの実態:
リソース定義 と
Reconciliation Loop
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Reconciliation Loop
● リソースを理想の状態に持っていくための操作
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Reconciliation Loop
● 以下の操作を一定時間ごとに繰り返す
○ 理想の状態 (宣言されたマニフェスト) を取得
○ 実際の状態を観測
○ 理想の状態と実際の状態を比較
○ 2つの差を埋めるように、実際の状態を変更する
● Controllerと呼ばれる部品がこれを担当する
● Self-Healingが簡単に実装できる
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例: DeploymentがPodになるまで
● 単純なReconciliation Loopの積み重ねで複雑性を実現
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リソース定義
● 同じリソースについて「理想の状態」「実際の状態」を
同じ構造で表したい！
● リソース定義で、どんなプロパティを持つのか定義する
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定義されたリソースに対して
Reconciliation Loopを回す
ただそれだけのシステム
ベースのアイデアは非常に単純
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無限の拡張性
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学校に行くバッグの準備を管理する
● これにリソース定義とReconciliation Loopを回すと、
常に毎朝同じバッグの中身を保つことができる
即ち、ありとあらゆるモノは
リソース定義とReconciliation
Loopで管理できる！
(と信じている人たちがKubernetesを作っている)
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Kubernetesを拡張する
● Custom Resource Definition
○ ユーザー独自のリソース定義
● Custom Controller
○ ユーザー独自のReconciliation Loopを回す
● この二つの組み合わせがOperator Pattern
○ これを使ってKubernetesを無限に拡張できる
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Kubernetesエコシステム
● Kubernetesを拡張して便利にするソフトウェア群
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Kubernetesエコシステム
● 最近はAI方面もアツい
○ GPUを扱えるようにしたり、機械学習特化のジョブ
スケジューラーだったり…
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拡張性が、Kubernetesに
どんな環境でも使える
汎用性を与えている
これからも発展し続けて欲しい
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まとめ
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今日話したこと
● コンテナ仮想化という技術
● 大規模なコンテナ管理を担うKubernetes
● Kubernetesが提供するリソース
● リソース定義とReconciliation Loop
● 無限の拡張性
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ありがとう
ございました
Kubernetesを好きになろう