Kubernetes（コンテナオーケストレーション）

2025年5月4日 2025年5月4日

KoAN

Kubernetes（コンテナオーケストレーション）とは

Kubernetes（クバネティス、略称：K8s）は、Google が開発し、現在は Cloud Native Computing Foundation（CNCF）によって管理されているオープンソースのコンテナオーケストレーションプラットフォームです。コンテナ化されたアプリケーションのデプロイ、スケーリング、管理を自動化し、大規模なクラウド環境やオンプレミス環境での運用を容易にします。

Kubernetes の特徴

Kubernetes は、コンテナベースのアプリケーションを効率的に管理するため、以下の特徴を備えています。

自動スケーリング: 負荷に応じてコンテナを自動的に増減し、リソースを最適化。
セルフヒーリング: 障害発生時に自動的にコンテナを再起動・置換し、システムの安定性を維持。
負荷分散 & トラフィック管理: トラフィックを適切に分配し、サービスの可用性を向上。
ローリングアップデート & ロールバック: アプリケーションのバージョンアップを段階的に適用し、問題発生時には迅速に元のバージョンに戻すことが可能。
クラウド & ハイブリッド対応: AWS、Azure、Google Cloud などのパブリッククラウドやオンプレミス環境でも動作可能。
マルチコンテナ管理: Docker などのコンテナエンジンを活用し、複数のコンテナを効率的に運用可能。

Kubernetes の主要コンポーネント

Kubernetes は、コンテナのデプロイと管理を効率的に行うために、以下のコンポーネントで構成されています。

コンポーネント名	役割
Pod	コンテナの最小単位。1つまたは複数のコンテナを含む。
Node	コンテナが実行される物理マシンまたは仮想マシン。
Cluster	複数のノードで構成される Kubernetes の管理単位。
Master Node	Kubernetes クラスターを制御・管理するノード。
Kubelet	各ノード上で実行され、コンテナの状態を監視・管理するエージェント。
Controller Manager	クラスターの状態を監視し、正常な状態を維持する。
Scheduler	コンテナの配置を決定し、最適なノードに割り当てる。
Service	Pod 間の通信や外部アクセスのためのロードバランシングを提供。
Ingress	外部からの HTTP/HTTPS トラフィックをルーティングする。

Kubernetes の主な機能

Kubernetes は、コンテナベースのアプリケーション管理を強化するために、以下の機能を提供します。

自動デプロイ & ロールバック: アプリケーションを簡単に展開し、問題が発生した場合は以前のバージョンに戻す。
水平スケーリング: リソースの使用状況に応じて、Pod を動的に増減。
ストレージ管理: ローカル、NFS、クラウドストレージ（AWS EBS、Azure Disk、GCP Persistent Disk）と統合可能。
ネットワーク管理: Service や Ingress を利用し、内部・外部通信を適切に制御。
リソース制御: CPU やメモリ使用量を制限し、システムの安定性を向上。

Kubernetes の用途

Kubernetes は、以下のようなシナリオで広く活用されています。

マイクロサービスアーキテクチャ: 複数のサービスを独立して管理し、拡張性を向上。
CI/CD パイプライン: DevOps ワークフローを自動化し、継続的デリバリーを実現。
ハイブリッドクラウド環境: 複数のクラウドプロバイダーを組み合わせて利用。
AI/ML ワークロード: 機械学習モデルのトレーニングや推論のスケジューリング。

Kubernetes と他のコンテナ管理ツールの比較

Kubernetes は、他のコンテナオーケストレーションツール（Docker Swarm や OpenShift）と比較されることが多く、それぞれ異なる特徴を持っています。

ツール名	主な用途	スケーラビリティ	商用/オープンソース
Kubernetes	大規模コンテナオーケストレーション	高い	オープンソース
Docker Swarm	シンプルなコンテナオーケストレーション	中程度	オープンソース
OpenShift	エンタープライズ向け Kubernetes	高い	商用（Red Hat）