Kubernetes とは何ですか?

Kubernetes は、コンテナー化されたワークロードやサービスを複数のホストにわたって管理するためのオープンソース・プラットフォームです。手作業による介入をまったく、あるいはほとんど必要とせずに、コンテナー化アプリのデプロイ、自動化、モニター、スケーリングを行える管理ツールを備えています。

オープンソース・プロジェクトである Kubernetes は、コンテナ化されたインフラストラクチャの運用と、本番ワークロード、オープンソースによる貢献、 Docker コンテナ管理ツールを組み合わせたものである。 Kubernetes インフラストラクチャは、コンテナを管理するための分離されたセキュアなアプリプラットフォームを提供し、移植性、拡張性、フェイルオーバー時の自己回復性を備えている。 詳しくは、 Kubernetesとは何ですか?を参照してください。

Kubernetes の主要な概念について、以下の図で説明します。

アカウント

アカウントとは、ご使用の IBM Cloud アカウントを指します。

クラスター、ワーカー・プール、およびワーカー・ノード

Kubernetes クラスターは、マスターと、ワーカー・ノードと呼ばれる 1 つ以上のコンピュート・ホストで構成されます。 ワーカー・ノードは、同じフレーバー (つまり、CPU、メモリー、オペレーティング・システム、接続ディスク、その他のプロパティーからなるプロファイル) のワーカー・プールに編成されます。 ワーカー・ノードは、Kubernetes の Node リソースに対応するもので、Kubernetes マスターによって管理されます。このマスターは、クラスター内のすべての Kubernetes リソースを一元的に制御および監視します。 したがって、コンテナー化アプリのリソースをデプロイする際、これらのリソースをどのワーカー・ノードにデプロイするかは、Kubernetes マスターがデプロイメント要件とクラスターで使用可能な容量を考慮して決定します。 Kubernetes リソースには、サービス、デプロイメント、ポッドが含まれます。

名前空間

Kubernetes 名前空間は、クラスターを複数のチームで共有する場合などに、クラスター・リソースを別々の領域に分割し、それぞれの領域に対してアプリをデプロイしたりアクセスを制限したりできるようにするための手段です。 例えば、お客様のために構成されたシステム・リソースは、kube-system や ibm-system といった別々の名前空間で保持されます。 Kubernetes リソースの作成時に名前空間を指定しない場合、リソースは default 名前空間に自動的に作成されます。

サービス

サービスとは、ポッドのセットをグループ化し、各ポッドの実際のプライベート IP アドレスを公開せずにそれらのポッドへのネットワーク接続を提供する Kubernetes リソースのことです。 サービスを使用することにより、アプリをクラスター内または公開インターネットで使用可能にできます。

デプロイメント

デプロイメントとは、アプリの実行に必要なその他のリソースや機能 (サービス、永続ストレージ、アノテーションなど) に関する情報を指定できる Kubernetes リソースです。 構成 YAML ファイルでデプロイメントを文書化し、それをクラスターに適用します。 Kubernetes マスターがリソースを構成し、使用可能な容量を持つワーカー・ノード上のポッドにコンテナーをデプロイします。

ローリング更新中に追加するポッドの数や、一度に使用不可にできるポッドの数など、アプリの更新戦略を定義します。 ローリング更新の実行時には、デプロイメントによって、更新が動作しているかどうかが確認され、障害が検出されるとロールアウトが停止されます。

デプロイメントは、ポッドを管理するために使用できるワークロード・コントローラーの、1 つのタイプにすぎません。 さまざまな選択肢の中から選ぶ上で役立つ情報については、どのようなタイプの Kubernetes オブジェクトをアプリ用に作成できますか? を参照してください。 デプロイメントの詳細については、 Kubernetes のドキュメントを参照してください。

ポッド

クラスターにデプロイされたすべてのコンテナー化アプリは、ポッドと呼ばれる Kubernetes リソースによってデプロイ、実行、および管理されます。 ポッドは Kubernetes クラスター内のデプロイ可能な小さいユニットを表し、単一のユニットとして処理される必要があるコンテナーをグループ化するために使用します。 通常、各コンテナーは独自のポッドにデプロイされます。 ただしアプリでは、コンテナーとその他のヘルパー・コンテナーを 1 つのポッドにデプロイすることによって、同じプライベート IP アドレスを使用してそれらのコンテナーをアドレス指定できるようにする必要がある場合もあります。

アプリ

アプリとは、完全に機能する 1 つのアプリ全体を指す場合もありますし、アプリのコンポーネントを指す場合もあります。 アプリのコンポーネントは、別々のポッドまたは別々のワーカー・ノードにデプロイできます。 詳しくは、アプリ・デプロイメントの計画および Kubernetes ネイティブ・アプリの開発を参照してください。

Kubernetesの詳細については、 Kubernetes の資料を参照してください。

コンテナーとは

コンテナーとは、アプリケーションのコード、構成、依存関係をひとまとめにしてパッケージ化し、リソースを隔離したプロセスとして、コンピュート・サーバーで実行できるようにするための標準的な手段です。 IBM Cloud 上でアプリを実行するには、まずコンテナ・レジストリに保存するコンテナ・イメージを作成してアプリをコンテナ化する必要がある。

以下の用語を復習し、概念に慣れましょう。

コンテナー

コンテナとは、アプリを環境間で移動させ、変更せずに実行できるように、すべての依存関係とともにパッケージ化されたアプリのことである。 仮想マシンとは異なり、コンテナーはデバイス、そのオペレーティング・システム、および基礎となるハードウェアを仮想化しません。 アプリのコード、ランタイム、システム・ツール、ライブラリー、設定値のみがコンテナー内にパッケージ化されます。 コンテナは、コンピュートホスト上で分離されたプロセスとして実行され、ホストオペレーティングシステムとそのハードウェアリソースを共有する。 このため、コンテナーは仮想マシンより軽量で移植しやすく、効率的です。

画像

コンテナ・イメージは、コンテナを実行するためのファイル、構成設定、ライブラリを含むパッケージである。 イメージはDockerfileと呼ばれるテキストファイルから構築される。 Dockerfileは、どのようにイメージを構築し、どのアーティファクトをそれに含めるかを定義する。 コンテナに含まれる成果物は、アプリのコード、構成設定、依存関係で構成される。

レジストリ―

イメージ・レジストリーはコンテナー・イメージを格納、取得、共有する場所です。 レジストリは、誰でも利用できるように一般公開することも、少数のユーザーグループだけが利用できるように非公開にすることもできる。 エンタープライズ・アプリケーションに関しては、 IBM Cloud のようなプライベート・レジストリを使用して、イメージを権限のないユーザーに使用されないように保護します。

Red Hat OpenShift とは何ですか?

Red Hat OpenShift は、エンタープライズ・ワークロードを実行するための信頼できる環境を提供する Kubernetes コンテナー・プラットフォームです。 これは、アプリ・ライフサイクルの開発、運用、およびセキュリティーを強化するソフトウェアを組み込んで Kubernetes プラットフォームを拡張したものです。 Red Hat OpenShift によって、複数のハイブリッド・クラウド・プロバイダーおよび環境にワークロードをデプロイできます。

Red Hat OpenShift on IBM Cloud、どのようなコンピュート・ホスト・インフラを提供していますか？

Red Hat® OpenShift® on IBM Cloud®では、以下のプロバイダーのインフラストラクチャーを使用してクラスターを作成できます。 1 つのクラスター内のワーカー・ノードはすべて、同じプロバイダーからのものでなければなりません。

サービスを利用するメリットは何ですか？

Red Hat OpenShift on IBM Cloud を使用すると、開発者は Kubernetes クラスターにエンタープライズ・ワークロードをコンテナー化してデプロイするための迅速かつ安全な方法を利用できます。Red Hat OpenShift クラスターは、開発ライフサイクル操作の一貫性と柔軟性を提供する Kubernetes コンテナー・オーケストレーション上に構築されます。

Red Hat OpenShift ワークロードは、IBM のグローバルな拠点にあるデータ・センターと複数ゾーンのリージョンにまたがってスケーリングできます。 同時に、複数のアプリを均等にモニター、ログ記録、保護できます。 IBM がサービスを管理するので、ユーザーは AI や分析など高価値の IBM Cloud サービスとミドルウェアを利用したイノベーションに集中できます。 また、お気に入りのアプリ・ランタイム、フレームワーク、データベースなど、Red Hat によってパッケージされたオープンソース・ツールを利用できます。

始めに Red Hat OpenShift on IBM Cloud クラスターを作成するチュートリアルを試してください。

コンテナー・プラットフォーム・プロバイダーの選択

コンテナー・プラットフォーム・オーケストレーターとしてインストールされた Red Hat OpenShift またはコミュニティー Kubernetes を使用して、クラスターをデプロイできます。

会社に適した開発者エクスペリエンスを選択するか、Red Hat OpenShift クラスターとコミュニティー Kubernetes クラスターの両方でワークロードを実行できます。

IBM Cloud コンソールから Kubernetes ダッシュボードまたは Red Hat OpenShift Web コンソールへの組み込み統合。

Red Hat OpenShift のすべての IBM Cloud クラスターまたはコミュニティー Kubernetes クラスターの単一のビューと管理のエクスペリエンス。

コンピュート、ネットワーク、およびストレージそれぞれのインフラストラクチャーを分離する、単一テナントの Kubernetes クラスター

組織の要件に適合する、カスタマイズされた独自のインフラストラクチャーを作成できる。

インフラストラクチャー・プロバイダーの選択

IBM Cloud インフラストラクチャーによって提供されるリソースを使用して、機密保護機能のある専用の Red Hat OpenShift マスター、ワーカー・ノード、仮想ネットワーク、そしてストレージをプロビジョンできる。

クラスターを使用可能にしておくために IBM によって継続的にモニターされて更新される、完全に管理された Kubernetes マスターを利用できる。

データ、GPU、AI などのコンピュートを集中的に使用するワークロードの場合は、ベアメタル・サーバーを使用してワーカー・ノードをプロビジョンできる。

統合されたセキュアなボリューム・サービスによって、永続データを保管し、Kubernetes ポッド間でデータを共有し、必要に応じてデータを復元することができる。

すべてのネイティブ Kubernetes API をフルサポートすることによる利点。

高可用性を高めるマルチゾーン・クラスター

ワーカー・プールを使用して、同じフレーバー (CPU、メモリー、仮想または物理) のワーカー・ノードを容易に管理する。

選択したマルチゾーンにノードを均等に分散させ、アプリのアンチアフィニティー・ポッド・デプロイメントを使用して、ゾーン障害から保護する。

別のクラスターにリソースを重複させるのではなく、マルチゾーン・クラスターを使用して、コストを削減する。

クラスターの各ゾーンに自動的にセットアップされるマルチゾーン・ロード・バランサー (MZLB) を使用するアプリの自動ロード・バランシングによる利点。

高可用性のマスター

クラスターの作成時に自動的にプロビジョンされる高可用性マスターによって、クラスターのダウン時間 (マスターの更新時など) が削減される。

ゾーン障害からクラスタを保護するために、マルチゾーンクラスタ内のゾーンにマスターを分散します。

Vulnerability Advisorを使用したイメージ・セキュリティーのコンプライアンス

Docker のプライベートなイメージレジストリに、組織内のすべてのユーザーがイメージを保存および共有できる独自のレポジトリを設定します。

プライベート IBM Cloud レジストリー内のイメージを自動スキャンすることによる利点。

イメージ内で使用されるオペレーティング・システムに固有の推奨を確認して、潜在的な脆弱性を修正できる。

クラスターの正常性に関する継続的なモニター

クラスター・ダッシュボードを使用して、クラスター、ワーカー・ノード、およびコンテナーのデプロイメントの正常性を素早く参照して管理できる。

IBM Cloud® Monitoringを使用して詳細な使用量メトリックを確認し、ワークロードに合わせてクラスターを素早く拡張することができる。

IBM Cloud Logsを使用してロギング情報を参照して、クラスター・アクティビティーの詳細を確認できる。

アプリにパブリック・アクセスできるよう安全に公開する

インターネットからクラスター内のサービスにアクセスする方法を、パブリック IP アドレス、IBM 提供の経路、独自のカスタム・ドメインの中から選択できる。

IBM Cloud サービスの統合

IBM Cloud API、Blockchain、データ・サービス、モノのインターネットなどの Watson サービスを統合してアプリに付加的な機能を追加する。

Red Hat OpenShift クラスターと Kubernetes クラスターの比較

Red Hat OpenShift on IBM Cloud と IBM Cloud Kubernetes Service クラスターはどちらも、企業のワークロード向けに調整された実稼働対応のコンテナー・プラットフォームです。 次の表は、どのコンテナ・プラットフォームがあなたのユースケースに最適かを選択するのに役立つ、いくつかの共通の特徴を比較対照したものである。

IBM Cloud および標準的な OCP で実行されるクラスターの比較

Red Hat OpenShift on IBM Cloud はマネージド・サービスであるため、OpenShift Container Platform で手動でセットアップする Red Hat® OpenShift® on IBM Cloud® のコンポーネントとグローバル設定の多くは、Red Hat OpenShift on IBM Cloud では、デフォルトで自動的にセットアップされます。 ここでは、Red Hat OpenShift on IBM Cloud クラスターと、お客様のインフラストラクチャーの標準的な OpenShift Container Platform インストール環境の相違点について説明します。 クラスターのマスター・ノードとワーカー・ノードで Red Hat OpenShift コンポーネントがどのようにセットアップされるか、または構成できない グローバル設定 についての概要を サービス・アーキテクチャー で確認することもできます。

ワークロードを IBM Cloud

ワークロードを IBM Cloud に移動する理由はさまざまですが、その例としては、総所有コストの削減、各種の要件に準拠しているセキュアな環境でのアプリの可用性向上、ユーザーの要求に応じたスケールアップとスケールダウンなどが挙げられます。Red Hat OpenShift on IBM Cloud では、コンテナー・テクノロジーとオープン・ソース・ツール (Kubernetes など) を組み合わせているため、異なるクラウド環境間でマイグレーションできるクラウド・ネイティブ・アプリを作成して、ベンダーの囲い込みを回避できます。

では、どのようにクラウドを導入しますか? そこに至る過程で、どのようなオプションがあるでしょうか? そして、クラウドの導入後にワークロードをどのようにして管理しますか?

このページでは、Red Hat OpenShift on IBM Cloud 上の Kubernetes デプロイメントに関するいくつかの戦略について説明します。 Slackでチームと連携します。

Slack をまだご利用でない場合は、 招待を要求します。

次の表では、ユーザーがさまざまなタイプのクラウドに一般に移動するワークロードのタイプを例示しています。 　両方の環境でクラスターが実行されるハイブリッド・アプローチを選択することもできます。

Red Hat OpenShift on IBM Cloud、オフプレミスでワークロードを実行する準備はできていますか？

うまくできました。 あなたはすでにパブリック・クラウドのドキュメントの中にいる。 さらに読み続けてその他の戦略アイデアを確認するか、今すぐクラスターを作成して作業を開始してください。

オンプレミスとオフプレミスの両方のクラウドでワークロードを実行したいですか？

IBM Cloud の柔軟性とスケーラビリティーをオンプレミス、エッジ、またはその他のクラウド・プロバイダー環境に拡大できる IBM Cloud Satellite を確認してください。

どのようなアプリを実行できますか? 既存のアプリを移動できますか、それとも新しいアプリを開発する必要がありますか?

コンテナー化アプリは、クラスター・バージョンの サポートされているオペレーティング・システム のいずれかで実行できる必要があります。 アプリのステートフル性も考慮してください。 Red Hat OpenShift on IBM Cloud で実行できるアプリの種類について詳しくは、アプリ・デプロイメントの計画を参照してください。

既にアプリがある場合は、そのアプリを Red Hat OpenShift on IBM Cloud にマイグレーションできます。 新規アプリを開発する場合は、ステートレスなクラウド・ネイティブ・アプリを開発するためのガイドラインを参照してください。

アプリをクラスターに移動する前に、どのようなスキルを持っている必要がありますか?

Red Hat OpenShift は、クラスター管理者とアプリ開発者という 2 人の主要な個人に対して機能を提供するために設計されています。 各個人は、異なる技術スキルを使用してアプリを正常に実行し、クラスターにデプロイします。

クラスタ管理者の主なタスクと技術的知識は何ですか？

クラスター管理者は、クラスターの IBM Cloud インフラストラクチャーのセットアップ、操作、保護、および管理を担当します。 標準的なタスクは、以下のとおりです。

• ワークロードに十分な容量を提供できるよう、クラスターのサイズを設定します。
• 高可用性、災害復旧、および会社のコンプライアンスの規格を満たすよう、クラスターを設計します。
• コンピュート・リソース、ネットワーク、およびデータを保護するためにユーザー許可をセットアップし、クラスター内の操作を制限することで、クラスターを保護します。
• ネットワーク・セキュリティー、ネットワーク・セグメンテーション、ネットワーク・コンプライアンスを確保できるよう、インフラストラクチャー・コンポーネント間のネットワーク通信を計画および管理します。
• データの常駐およびデータの保護の要件を満たすよう、永続ストレージ・オプションを計画します。

クラスター管理者には、コンピュート、ネットワーク、ストレージ、セキュリティー、およびコンプライアンスなど、幅広い知識が必要です。 標準的な会社では、この知識はシステム・エンジニア、システム管理者、ネットワーク・エンジニア、ネットワーク設計者、IT マネージャー、セキュリティー・スペシャリスト、およびコンプライアンス・スペシャリストなど、複数のスペシャリスト間で分散されています。 クラスター管理の役割を会社内の複数の個人に割り当てて、クラスターを正常に運用するために必要な知識を得ることを検討してください。 詳しくは、 管理者の学習パス を参照してください。

アプリ開発者の主な仕事と技術的スキルとは？

開発者は、Red Hat OpenShift クラスター内のクラウド・ネイティブのコンテナー化アプリを設計、作成、保護、デプロイ、テスト、実行、およびモニターします。 これらのアプリを作成し実行するには、マイクロサービスの概念、 12ファクターアプリガイドライン、 Docker、コンテナ化の原則、利用可能な Red Hat OpenShift デプロイメントオプションに 精通している必要があります。 詳しくは、 開発者向けの学習パス を参照してください。

Red Hat OpenShift および Red Hat OpenShift on IBM Cloud では、アプリの公開とアプリの非公開化、永続ストレージの追加、他のサービスの統合、および ワークロードの保護と機密データの保護を行う方法について、複数のオプションが提供されています。 Red Hat OpenShift on IBM Cloud のクラスタにアプリを移動する前に、サポートされているオペレーティング・システム上でコンテナ化されたアプリとしてアプリを実行できること、および Red Hat OpenShift と Red Hat OpenShift on IBM Cloud がワークロードに必要な機能を提供していることを確認してください。

関連リソース

Kubernetes の概念と用語を学習する方法を紹介します。

• クラスターの作成チュートリアルを行うと、製品についての理解が深まります。
• この コースを修了することで、 Kubernetes と Red Hat OpenShift on IBM Cloud がどのように連動するかを学ぶことができる。