DevOpsツール入門 #10：Kubernetes基本操作
DevOps Tools Engineer 2.0試験の目標703.2では、「Kubernetesの基本操作」が扱われます。この分野は試験の中でも重要な割合を占めており、Kubernetes上でアプリケーションをデプロイおよび管理する方法について、しっかりとした理解が求められます。受験者は、次のことができる必要があります。
- 宣言的なYAMLファイルを用いてKubernetesリソースを操作できる
- Podが基本的な実行単位であることを理解している
- Deploymentを使ってアプリケーションのライフサイクル（スケーリングやローリングアップデートを含む）を管理できる
- ServiceやIngressを使ってアプリケーションを公開する方法を理解している
- PersistentVolumeClaimを用いて永続ストレージを提供できる
この目標は非常に重要であるため、概念の理解だけでなく、Kubernetesクラスターを使った実践的な演習にも十分な時間を割く必要があります。
YAMLファイルを用いたKubernetesリソースの宣言
Kubernetesのリソースは通常、YAMLファイルを用いた宣言的な方法で定義されます。これらのファイルはシステムの「望ましい状態」を記述し、Kubernetesは実際の状態がその定義と一致するように管理します。この宣言的な構成により、バージョン管理、再現性、自動化といったDevOpsの重要な原則を実現できます。
一般的なKubernetesのYAMLファイルには、以下の要素が含まれます。
- apiVersion：Kubernetesコントローラと通信するAPIのバージョン
- kind：リソースの種類
- metadata：名前やラベルなどのリソース情報
- spec：望ましい状態の定義
以下はシンプルなPod定義の例です。
kind: Pod
metadata:
name: my-pod
labels:
app: web
spec:
containers:
– name: nginx
image: nginx:latest
ports:
– containerPort: 80
リソースを作成するには、次のコマンドを実行します。
Podの基本概念
PodはKubernetesにおける最小のデプロイ単位です。1つ以上のコンテナをまとめた単位であり、以下を共有します。
- 同一のネットワーク名前空間（IPアドレスやポート）
- 共有ストレージボリューム
- ライフサイクル管理
Podは本質的に一時的（エフェメラル）な存在であり、通常はDeploymentなどの上位コントローラによって管理されます。
以下は複数コンテナを持つPodの例です。
kind: Pod
metadata:
name: multi-container-pod
spec:
containers:
– name: app
image: myapp:1.0
– name: sidecar
image: log-collector:1.0
このYAMLでは、同一環境内で2つのコンテナが動作します。
- appコンテナ：メインアプリケーション（myapp:1.0）
- sidecarコンテナ：ログ収集などの補助機能（log-collector:1.0）
両コンテナはlocalhostで通信可能で、ストレージも共有できます。この構成は「サイドカーパターン」と呼ばれます。
Deploymentの利用方法
DeploymentはPodを管理し、常に指定された数のレプリカが稼働するようにします。主な機能は以下の通りです。
- 宣言的アップデート
- 自己修復（Podの再作成）
- スケーリング
- ローリングアップデートおよびロールバック
例：
kind: Deployment
metadata:
name: web-deployment
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: web
template:
metadata:
labels:
app: web
spec:
containers:
– name: nginx
image: nginx:1.25
ports:
– containerPort: 80
この設定では、常に3つのPodが稼働します。
スケーリング
ローリングアップデート
停止時間なしで段階的に更新されます。
ロールバック
問題発生時に以前の状態へ戻せます。
サービスの公開方法
Kubernetesでは、内部および外部からアプリケーションにアクセスするために複数の仕組みが用意されています。
Service
ServiceはPod群への安定したアクセス手段を提供します。Podは頻繁に作成・削除されるため、直接IPでの通信は適していません。
主な種類：
- ClusterIP：クラスタ内部通信
- NodePort：各ノードのポートで公開
- LoadBalancer：クラウドのロードバランサを利用
例：
kind: Service
metadata:
name: web-service
spec:
selector:
app: web
ports:
– port: 80
targetPort: 80
type: ClusterIP
Ingress
IngressはHTTP/HTTPSのルーティングを制御します。
kind: Ingress
metadata:
name: web-ingress
spec:
rules:
– host: example.com
http:
paths:
– path: /
pathType: Prefix
backend:
service:
name: web-service
port:
number: 80
※Ingressの利用にはIngress Controller（例：NGINX）が必要です。
永続ストレージ
コンテナは一時的なため、状態を保持するには永続ストレージが必要です。
主な要素：
- PersistentVolume（PV）：実体ストレージ
- PersistentVolumeClaim（PVC）：ストレージ要求
- StorageClass：動的プロビジョニング
PVCの例：
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
name: my-pvc
spec:
accessModes:
– ReadWriteOnce
resources:
requests:
storage: 1Gi
この設定では、1GBのストレージを要求します。
Podでの利用例
kind: Pod
metadata:
name: storage-pod
spec:
containers:
– name: app
image: nginx
volumeMounts:
– mountPath: /data
name: storage
volumes:
– name: storage
persistentVolumeClaim:
claimName: my-pvc
この設定により、/dataディレクトリに永続データを保存できます。
その他のKubernetesリソース
- DaemonSet：すべて（または特定）のノードでPodを実行
- StatefulSet：状態を持つアプリケーション向け
- Job：一度きりの処理
- CronJob：定期実行タスク
これらにより、さまざまな用途に対応できます。
DevOpsスキルを高め、コンテナオーケストレーションを習得するうえで、これらの理解は不可欠です。Linux Professional Instituteが提供するDevOps Tools Engineer試験の公式学習教材は無料で利用でき、試験範囲を網羅した非常に有用なリソースとなっています。
