Kubernetesを知る - Speaker Deck

Kubernetesを知る

by logica / Takuto Nagami

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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