Kubernetesストレージの基礎【前編】
Kubernetesによるコンテナストレージの管理
コンテナのストレージもKubernetesで管理することが一般化してきた。まずはKubernetesにおけるコンテナストレージの仕組みを基礎から解説する。
コンテナアプリケーションは、「Kubernetes」などのコンテナオーケストレーションツールと併用するのが大きなトレンドになっている。
コンテナアプリケーションはアプリケーション仮想化の一形態だ。コンテナは「従来の」仮想マシン(VM)と考え方は同じだが、コンテナの内部で独自の簡易版OSを稼働させる代わりにサーバOSを利用する。最も一般的なコンテナは「Docker」だが、他のコンテナも存在する。
コンテナにはアプリケーションの実行に必要なものが全て含まれる。そのため作成、稼働、複製、拡張を非常に迅速に行うことが可能で、その廃棄も簡単だ。こうしたことから、コンテナはニーズが突然増加するワークロードに適している。特にWebのワークロードがこれに当てはまる。こうしたワークロードに迅速に対応することを主な目的にするのが、Kubernetesの自動化機能だ。
コンテナは、本質的にステートレスだ。本稿ではコンテナのストレージの仕組みを解説する。ただし、本稿の大半で取り上げるのはKubernetesの永続ストレージについてだ。それは、Kubernetesがコンテナオーケストレーションのデフォルトプラットフォームになっているためだ。
Kubernetesが扱うのは作成、管理、自動化、負荷分散、コンテナのハードウェア(ストレージなど)との関係といった機能だ。こうしたコンテナはKubernetesで言うところのポッド(Pod)に整理される。本稿では、1つ以上のコンテナの集合体をポッドと呼ぶ。
本質的に一時的、必要に応じて永続的
Kubernetesのストレージは、原則として一時的(非永続的)なものだ。ストレージはコンテナに書き込まれ、ホストマシンの一時スクラッチ領域から作成される。ストレージはKubernetesポッドの有効期間内のみ存在する。ストレージはKubernetesの「emptyDir」コマンドで作成される。移植可能だが、永続的なものではない。
Kubernetesは、永続ストレージもサポートする。オンプレミスやクラウドの広範な形式の永続ストレージに対応可能だ。ブロック、ファイル、オブジェクトストレージや、クラウドプロバイダーが提供するさまざまなクラスのストレージにも対応する。ストレージをデータベースなどのデータサービスにすることも可能だ。いずれにせよ、最終的にはどこかに存在する物理ストレージを利用することになる。
ポッドの内部からストレージを直接参照することもできる。ただし、コンテナやポッドの移植性に違反するためこの参照方式は推奨されていない。代わりに、ストレージとアプリケーションの要件を定義するためにPV(PersistentVolume)とPVC(PersistentVolumeClaim)を使用する。
PVとPVCは、ストレージの機能を実装から切り離し、ブロック、ファイル、オブジェクトストレージをポッドから移植可能な方法で使えるようにする。また、ユーザー/アプリケーションニーズとストレージ構成を切り離すのにも役立つ。
PVは、管理者がストレージとそのパフォーマンスや容量といったパラメーターを定義する場所になる。つまり、管理者はPVを使って永続ストレージボリュームを定義する。パフォーマンス/コストのクラス、容量、使用するボリュームプラグイン、パス、IPアドレス、ユーザー名とパスワード、ボリューム使用後の処理など、PVにはそのストレージに関する詳細が含まれる。PVはKubernetesのクラスタ間では移植できない。
一方、PVCはユーザーや開発者が自身のアプリケーションで必要なストレージを記述するために使われる。PVCは移植可能で、アプリケーションと共に移動する。Kubernetesは定義済みのPVから利用可能なストレージを見つけ出し、そのPVをPVCにバインドする。
PVCはポッドのYAMLで定義されるため、その指定はポッドと共に移動する。PVCは、例えば容量とストレージの層を指定するだけのごくシンプルなものでも構わない。
Kubernetesには、1つのPVCを共有するポッドの複数のクローンを作成してプロビジョニングするデプロイメントという方法がある。だが、これはクラッシュなどの問題を引き起こす恐れがある。その代替手段となるのが、ポッド間でPVCを複製するステートフルセットだ。
PVをグループ化するストレージクラス
PVのコレクションは1つのストレージクラスにグループ化できる。ストレージクラスはKubernetesのAPIで、ストレージのパラメーターを設定する。これは動的なプロビジョニング手法で、新しいボリュームのオンデマンド作成を可能にする。
ストレージクラスは、使用するボリュームプラグイン、(クラウドなどの)外部プロバイダー、CSI(Container Storage Interface)ドライバの名前を指定する。CSIは、コンテナからクラウドやストレージサプライヤーの製品の操作を可能にするドライバだ。
よく使われるのが、1つのストレージクラスを「デフォルト」としてマークする方法だ。これにより、PVCを使ってPVを呼び出す必要がなくなる。つまり、ユーザーがPVCでストレージクラスを指定しなくてもそのPVが呼び出される。
ストレージクラスは、コンテナアプリケーションがアクセスする必要が生じるかもしれない古いデータについても作成できる。
Kubernetesでストレージを扱うその他の方法
Kubernetesでストレージを作成する方法は他にもある。だが、そうした方法は移植性の欠如などの問題を伴う。
例えば、ホストパスがある。ホストパスはホストマシンのディレクトリを公開する。この方法は明らかに移植性がない。ポッドやコンテナが移動するとそのパスにはアクセスできなくなる。大半のポッドデプロイメントでは望まれないだろう。
ブロック、ファイル、オブジェクトのいずれかのストレージを使ってローカル永続ストレージを作成することもできる。例えばこの手法を使ってKubernetesの上位に分散ストレージシステムを構築することは可能だ。実際、Rookはこの手法を用いて仮想コンテナストレージプールを作成する。
後編(Computer Weekly日本語版 5月7日号掲載予定)では、Rookに着目してそのメリット/デメリットなどを解説する。
Copyright © ITmedia, Inc. All Rights Reserved.
Computer Weekly日本語版
この記事の著者
関連記事
新着ホワイトペーパー PR
-
比較資料
[セコムトラストシステムズ株式会社] 「自社に合うEDR」はどれか分かる? 比較・検討時の見極めポイントを解説 -
製品資料
[アルプス システム インテグレーション株式会社] まだ社内で眠らせたまま? AI活用の糧となる「データ資産」を有効利用するには -
市場調査・トレンド
[AvePoint Japan株式会社] “SCS評価制度”対応の第一歩、自社環境と要求事項とのギャップを把握する方法 -
製品資料
[株式会社BREXA Technology] 情報整理の自動化でインシデントの初動対応を効率化、AIエージェント活用のコツ -
製品レビュー
[ヴィーム・ソフトウェア株式会社] SCS評価制度を導入するだけで十分? 組織の防御力を高める活用方法とは
こんなメディアも見られています
TechTargetジャパンに関連する情報をお探しであれば、こちらのメディアもお役に立てるかもしれません。
ベンダーコンテンツ PR
From Informa TechTarget
SpecialPR
アクセスランキング
-
1
情シスの約8割が転職や退職を意識 調査で分かった“辞めたくなる最大の理由”
-
2
Claude Codeでは「エージェントを作るな、スキルを作れ」 Anthropicが示すAI構築術
-
3
「WSUS」終了の時限爆弾 “本命”移行先ツールとMicrosoft提唱の新管理手法
-
4
「企業におけるAIの運用」に関するアンケート
-
5
VMware離れの決め手は“機能”以外だった 情シス109人が選んだ新基準と死角は
-
6
「Wi-Fi 7」経由でWindowsが乗っ取られる? 最高権限奪取の恐怖
-
7
パッチなしで「今すぐサーバを落とせ」 Kiteworks異例警告の波紋
-
8
なぜAnthropicはClaude Codeで「エージェントを作るな、スキルを作れ」と言うのか
-
9
「企業内サーバ環境の利用実態」に関するアンケート
-
10
「ITインフラとデータ保護・バックアップ対策」に関するアンケート
ホワイトペーパーランキング PR
-
1
「Google Workspace」活用事例34選、先進の生成AIによる組織変革の全貌
-
2
Linuxのスキルを証明する“激推し”の認定資格はこれだ
-
3
バックアップは“取っているから大丈夫”なのか? ランサムウェア時代の備え方
-
4
ネットワーク遅延の原因、「パケットロス」の基礎知識と効果的な解決策
-
5
月1000枚の紙を削減 9年動けなかった組織が、業務改革のその先に得たもの
-
6
「改正物流効率化法対策」徹底解説 総物流費を抑制するサプライチェーン戦略
-
7
Windows PCとMacの選択制で生産性向上 LINEヤフーが実践する運用管理方法とは
-
8
ソフトウェア開発の属人化と手戻りをどう防ぐ? 速さと品質を両立させる方法
-
9
AI活用を停滞させる「2:6:2の壁」を乗り越えるためのポイントとは?
-
10
ドラマで分かる、標的型攻撃メールの被害を受ける企業と回避できる企業の分岐点
TechTargetジャパン SNS
インフォメーション
注目情報をチェック
TechTargetジャパンをフォロー