怖くない！コンテナ初心者に送るやさしいKubernetes入門

OpenStack Days Tokyo 2018/Cloud Native Days Tokyo 2018で発表させていただいたスライドです。

Transcript

1. 怖くない！ コンテナ初心者に送る やさしいKubernetes入門
2. 本発表の主旨 ▫ Kubernetesのとっつきづらさ ▫ 多くの専門用語 ▫ 複雑なアーキテクチャ ▫ 捉えにくい全体像 ▫ 英語・中国語のみのドキュメント 日本語で補足補完し Kubernetesの概要・全体像を理解 2
3. HELLO! Name HN Co., Mission 斎藤辰徳 (サイトウ・タツノリ) bbrfkr (ビビリフクロウ) TIS株式会社 技術施策推進(インフラ) ▫ 技術支援 ▫ 技術啓蒙 3
4. Agenda ▫ コンテナとDocker ▫ Kubernetesとは ▫ Kubernetesのアーキテクチャ ▫ Kubernetesに触れてみる ▫ まとめ 4
5. コンテナとDocker Summary of container and Docker
6. Container Container コンテナとは ▫ 他のプロセスから隔離された プロセス実行環境 ▫ コンテナの特徴 ▫ 高速な起動 ▫ 高い可搬性 ▫ 高いリソース利用効率 Infrastructure Operating System Bin/Lib App Bin/Lib App Container Engine 6
7. Dockerとは ▫ コンテナ/イメージのライフサイクルを管理するOSS 7 Ship Run Build イメージの共有 イメージの作成 Docker file コンテナの実行
8. Dockerのここがイマイチ ▫ 可用性 ▫ 監視 ▫ 負荷分散 ▫ スケーリング ▫ 大量コンテナの管理 8
9. Dockerのここがイマイチ ▫ 可用性 サービス継続稼働のために必ず欲しい Docker Host Docker Host Docker Host Resource Pool 9
10. Dockerのここがイマイチ ▫ 監視 コンテナの正常動作をモニターしたい 10
11. Dockerのここがイマイチ ▫ 負荷分散 コンテナへのアクセスを仲介するモノが欲しい ? 11 IP: ???
12. Dockerのここがイマイチ ▫ スケーリング コンテナの負荷に応じてオートスケールしたい 12
13. Dockerのここがイマイチ ▫ 大量コンテナの管理 ▫ 対象サービスに関連するコンテナを一発で起動・停止したい ▫ どのホストにどのコンテナが乗っているかを意識したくない Docker Host Docker Host 13 Docker Host Docker Host Docker Host
14. 14 Kubernetesとは What is Kubernetes?
15. Kubernetes(k8s) ▫ Dockerの課題を解決するようなOSS ▫ Dockerホストをクラスタリング ▫ コンテナアプリの本番運用基盤を形成 15
16. k8sが解決する課題 ▫ 可用性 Hostのクラスタ化による障害時のコンテナ再起動 Docker Host Docker Host Docker Host Resource Pool 16
17. k8sが解決する課題 ▫ 監視 Liveness、Readinessによる死活・健全性監視の実現 17
18. k8sが解決する課題 ▫ 負荷分散 Podアクセスへの仲介であるService(svc)の実装 18 IP: ??? svc svc IP: x.x.x.x IP: x.x.x.x
19. k8sが解決する課題 ▫ スケーリング HorizontalPodAutoscaler(hpa)によるオートスケーリング 19 hpa hpa !!
20. k8sが解決する課題 ▫ 大量コンテナの管理 ▫ ManifestファイルによるInfrastructure as Code(IaC)化 ▫ IaC化によるコンテナのオーケストレーション Docker Host 20 Docker Host Docker Host Mani fest Mani fest Delete Create
21. k8sが解決する課題 ▫ 可用性 ▫ 監視 ▫ 負荷分散 ▫ スケーリング ▫ 大量コンテナの管理 21 Hostのクラスタ化 Liveness、Readiness Service HorizontalPodAutoscaler Manifestファイル
22. Kubernetesのアーキテクチャ Kubernetes architecture
23. k8sオブジェクト k8sのアーキテクチャレイヤ k8sクラスタ 23 deploy rs svc ing Pod kube-apiserver Kubernetesによって 抽象化されたオブジェ クト群でコンテナアプリ を実現 k8sオブジェクトの機能 を実現するためのサー バ群 deploy: Deployment rs: ReplicaSet ing: Ingress svc: Service
24. コンテナアプリの実現 k8sユーザ エンドユーザ 24 rs deploy: Deployment rs: ReplicaSet ing: Ingress svc: Service イメージレジストリ deploy svc ing pod pod pod url kubectl create -f : 作成 : ユーザアクセス
25. 知っておきたい k8s用語 ▫ Pod ▫ Deployment ▫ ReplicaSet ▫ Service ▫ Ingress ▫ HorizontalPodAutoscaler 25
26. Pod ▫ 複数コンテナをまとめたもの ▫ k8sが扱う最小単位 ▫ コンテナ間でIPを共有 ▫ コンテナ間でボリュームを共有 ▫ Pod単位での作成/削除 ▫ 共にスケールすべきコンテナを 格納 pod Shared Volume IP 26
27. ▫ コンテナアプリのデプロイ方式を定義 pod pod Deployment(deploy) revision=1 revision=2 27 pod deploy rs rs rs deploy pod pod image: docker.io/httpd command: - "httpd" - "-DFOREGROUND"
28. ▫ 要求数分のPodが起動している状態を保持 pod ReplicaSet(rc) replicas=2 replicas=2 28 rs rs pod pod pod pod
29. Service(svc) ▫ Pod達に対するエンドポイント (IPと名前) pod IP: ??? ? !! IP: 172.16.0.100 名前: tomcat 29 pod pod svc pod IP: ??? pod IP: ??? pod IP: ??? pod IP: ??? pod IP: ???
30. pod pod pod Ingress(ing) ▫ エンドユーザがServiceにアクセス可能なURLを提供 30 svc pod pod pod svc ing url
31. HorizontalPodAutoscaler(hpa) ▫ Podのオートスケールを実現 ▫ DeploymentやReplicaSetに紐づきPod数を操作 31 deploy rs hpa deploy rs hpa pod pod pod pod !!
32. k8sオブジェクト k8sのアーキテクチャレイヤ k8sクラスタ 32 deploy rs svc ing pod kube-apiserver Kubernetesによって 抽象化されたオブジェ クト群でコンテナアプリ を実現 k8sオブジェクトの機能 を実現するためのサー バ群 deploy: Deployment rs: ReplicaSet ing: Ingress svc: Service
33. k8sを構成するサーバ群 Master kube-apiserver kube-controller-manager kube-scheduler etcd etcd k8sユーザ エンドユーザ Node kubelet kube-proxy CNI実装 Node kubelet kube-proxy CNI実装 ... App Pod ... Ingress Controller 33 ... ユーザアクセス ... APIコール
34. k8sを構成するサーバ群 ▫ Masterサーバのプロセス群 ▫ kube-apiserver ▫ APIエンドポイントとして機能 ▫ kube-controller-manager ▫ 各種コントローラを実行・管理 ▫ kube-scheduler ▫ PodのNodeへの割り当て 34
35. k8sを構成するサーバ群 ▫ etcdサーバのプロセス群 ▫ etcd ▫ k8sクラスタの構成情報を格納するKVS ▫ クラスタを構成するNodeの情報 ▫ ReplicaSetの現在の複製数 ▫ Podの現在の状態 ▫ etc... 35
36. k8sを構成するサーバ群 ▫ Nodeサーバのプロセス群 ▫ kubelet ▫ 実際にPodを実行するエージェント ▫ kube-proxy ▫ Serviceの仮想IPへのアクセスをPodに転送 ▫ CNI(Container Network Interface)実装 ▫ コンテナネットワークを実現 36
37. k8sのネットワーク(コンテナネットワーク) ▫ 別ホスト上のPod同士は直接通信できない 37 Node Node pod pod pod pod docker0(仮想ブリッジ) docker0(仮想ブリッジ)
38. k8sのネットワーク(コンテナネットワーク) ▫ CNI実装により別ホスト上のPod同士が通信可能に 38 Node Node pod pod pod pod 例) CNI実装=flannelの場合 flannelによるSDN(L2) docker0(仮想ブリッジ) docker0(仮想ブリッジ)
39. k8sのネットワーク(Serviceネットワーク) ▫ Serviceが払出したIP(ClusterIP)にアクセスすると kube-proxyが背後のPodへのアクセスに変換 39 Node Node pod2 pod1 pod4 pod3 svc IP: 10.1.0.100 kube-proxy kube-proxy dest: 10.1.0.100 dest: pod4 flannelによるSDN(L2) docker0(仮想ブリッジ) docker0(仮想ブリッジ)
40. 40 Kubernetesに触れてみる Try Kubernetes
41. k8sクラスタの構築方法 ▫ クラウドのマネージドサービスを使う ▫ GKE、EKS、AKSなど ▫ 自前で作る ▫ ツールを使う ▫ 一から手動 41 k8sクラスタを管理する立場の方には ぜひ一度挑戦してみることをおススメ
42. k8sクラスタ構築時のつまずきポイント Q: A: 42 kubeletが起動してくれない！ サーバのswapが有効になっていませんか？ kubeletはswap領域が存在していると起動しないよう になっています。 またdockerのcgroup driverとkubeletのcgroup driverが一致していない時もkubeletは起動しません。 あわせて確認してください。
43. k8sクラスタ構築時のつまずきポイント Q: A: 43 Serviceの仮想IPからPodにアクセスできない！ まずはkube-proxyが正しく動作していることを確認 します。動作している場合はコンテナネットワークが 上手く形成できていない可能性があります。特に手動 構築でflannelを利用しているときはdockerとの連携 が正しく行われていることを確認しましょう。
44. k8sクラスタ構築時のつまずきポイント Q: A: 44 kubernetes-dashboardってBasic認証できない？ kubernetes-dashboardのManifestにオプションを付 与して展開することで可能です。ただし、Basic認証 を利用するにはkube-apiserverが認可方式にRBACだ けでなく、ABAC(Attribute Based Access Control) を利用する設定にする必要があります。
45. k8sクラスタ構築時のつまずきポイント Q: A: 45 Cloud ProviderにAWSを使いたい！ 「kubeadm init」する前に以下の設定をしましょう。 1. EC2インスタンスとSecurityGroupにタグ 「KubernetesCluster=<クラスタ名>」をつける 2. kubeletの起動オプションに「--cloud- provider=aws」をつける 3. kubeadmのconfigに「cloudProvider: aws」と 「nodeName: <private DNS名>」をつける
46. k8sの遊び場 ▫ Katacoda 46
47. k8sの遊び場 ▫ Katacoda 47
48. k8sの遊び場 ▫ Play with Kubernetes(PWK) 48
49. Kubernetesの遊び場 49 ▫ Play with Kubernetes(PWK) まとめ Conclusion
50. まとめ ▫ Kubernetes(k8s) ▫ Dockerホストのクラスタリング ▫ コンテナアプリの本番運用基盤を形成 ▫ Kubernetesのアーキテクチャ ▫ k8sオブジェクトレイヤとk8sクラスタレイヤ ▫ 前者はk8sユーザが、後者はクラスタ管理者が意識 k8sには固有の概念が多いので 触りながら理解していきましょう 50