Kubernetes とか XaaS とかの概念整理

Kubernetes の概念の理解が大変だったので、雑多にまとめる。また、コレに関連して「XaaS」(「なんたら as a Service」系) の話も、自分が調べた範囲でまとめてみる。

Kubernetes 全般

• Kubernetes は、1つの Master Node が統制を司り (マスター)、複数の Worker Node がその下で動く (スレーブ)。
  • Kubernetes と書くのが長いので K8s と略して書かれたりする。読み方は「クバネテス」「クーバーネイティス」あたり。よく分からん。
• そもそも Node とは何を指しているかというと、1台のサーバマシンのこと。クラウド時代なので VM (仮想マシン) の場合が多いが、イメージ的には「1台の物理的な PC」を「ノード」と考えて良い。
  • 全体を管理するマスターのパソコンと、その下で冗長構成を取る複数のワーカーパソコンがいる、という感覚で良い。
• 「Kubernetes クラスタ」というと、Worker ノードが複数いる環境・状況を指す。「クラスタ」はブドウの房のこと。何かいっぱい付いてる感。
• kubectl は Master ノードの API Server に対して命令を送るコマンド。Worker ノードへの変更なども Master ノードを経由して実現されている。
• Worker ノードには1つ以上の Pod と、Master と通信するための kubelet というプロセス、Docker などを動かすコンテナランタイムが同梱されている。
• Pod はデプロイの単位。Kubernetes の構成要素の中で最小単位。
  • 大抵は1つの Pod に1つの Docker コンテナを格納させて使うことが多いので、「1 Pod = 1 Container」とみなせる。
  • しかし、1つの Pod に複数のコンテナを持たせることもできる。その際は kubectl exec 【Pod 名】 --container 【コンテナ名】 といったコマンドを叩くことで、1つの Pod 内の Docker コンテナを指定してアクセスすることになる。

マネージド Kubernetes サービス

• Master ノードに対する各種のインストール作業や、ネットワーク周りの設定をよき感じに自動化してくれたり、フォローしてくれたりするクラウドサービスが、「マネージド Kubernetes」。Google の GKE とか AWS の EKS とか。
  • 僕はいきなりマネージド K8s から入ってしまったので、未だに etcd とかなんとかがよく分からない。実体を見ずに使ってしまっている感がある…。
• マネージド K8s だと、Node Pool という言葉が出てくる。コレは、Worker ノードをスケールさせるための機能。
  • deployment.yaml を設定して Pod 数をスケール (増減) させるにしても、Pod (Docker コンテナ) を複数動かす Woker ノードのマシンスペックは超えられない。
  • 物理的にマシンを増やしてスペックを上げたいね → Worker ノードを増やしたいね。ということで登場するのが、ノード・プールという機能。
  • 予め「こういうスペックのワーカーノードを増やしたい」という設定をしておくと、クラウドサービスがいい感じにインスタンス (≒ ワーカーノード) を作ったり消したりしてくれる、というのがノードプール。
  • サービスによっては各ノード (= ワーカーノード) のスペックが違ったりしても上手く協調できるようにしてくれる。よりスケーリングしやすいね、という話。

サーバレス・FaaS

• マネージド K8s は IaaS がメインになる。
  • Kubernetes 自体はコンテナを使うので CaaS (Container as a Service) なんて言われることもあるが、その実行環境をクラウドに用意するとなると、IaaS が多いかな。
  • 「空っぽのサーバマシンを貸してあげるから好きに設定して使ってね」というのが IaaS (Infrastructure as a Service)。
  • 仮想化技術を使って、1つの物理サーバ内に VM (仮想マシン) を立てて、それが提供されることが基本。昔からある安価な「レンタルサーバ」とよく似ている。
  • 「ベアメタル」という、専有マシンを借りられるサービスもある。昔からある「専用サーバ」というヤツがクラウドサービスとしてより迅速に・便利に提供されている、って感じ。
• サーバレスというのは、サーバやインフラの管理をクラウドに任せられる、という意味。
• サーバレスの考え方・仕組みを発展させたのが FaaS (Function as a Service)。
  • あるイベントに応じて、「この関数を実行する」という設定をするだけ。
  • イベントが発生するごとに仮想コンテナが生成され、関数の実行が終わったらコンテナは破棄される。
  • 実行に必要なサーバはサービス側で自動的にスケールされる。
• PaaS (Platform as a Service) は HTTP リクエストに応じてアプリケーション全体を起動する。FaaS は必要なサービスごと・関数単位で起動・停止を管理できる違いがある。
  • IaaS が一番広く OS や VM・ネットワークから使える。PaaS はアプリの実行環境。FaaS はスクリプトの実行環境。ぐらいの提供範囲が違う。
• FaaS はイベントドリブンなので、どれだけ高速に処理されるとしても、コンテナの起動に時間がかかる点が気にされる。負荷量が頻繁に変わるようなイベントの場合は、クラウドサービスに任せてスケーリングできるのが便利ではあるが、一つの処理を高速に行うことを追求するなら IaaS になっていくことが多いかも。

参考資料

• Kubernetesに出てくるKubernetes cluster って何のこっちゃ？クラスタリング（Clustering）の概念が関わっているんではなかろうか。 - ts0818のブログ
• Google Container Engine (GKE) & Kubernetes のアーキテクチャ解説
• ノードプール  |  Kubernetes Engine  |  Google Cloud
• kube-awsにノードプール機能が追加されました - Qiita
• Kubernetesのない世界 すべてがサーバーレスになる
• コレ1枚で分かる「サーバレスとFaaS」 - ITmedia エンタープライズ
• FaaS（Function as a Service）とは | サーバレス・意味・メリット・クラウドサービスとの違い - 開発 | ボクシルマガジン
• CaaS、Paas、サーバーレス(FaaS,BaaS)の違い あなたはどのサービスを利用しますか - このすみろぐ