Exploring the Philosophy behind Docker/Kubernetes/OpenShift

Exploring the Philosophy behind
Docker/Kubernetes/OpenShift
〜Docker/Kubernetes/OpenShiftの「心」を考えてみる
レッドハット株式会社
中井悦司 / Etsuji Nakai
Senior Solution Architect
and Cloud Evangelist
v1.1 2016/05/10

2
Exploring the Philosophy behindDocker/Kubernetes/OpenShift
Contents
 Dockerが生まれた背景から読み解くDockerの「心」
 Googleの公開文書から読み解くKubernetesの「心」
 PaaSのユースケースから読み解くOpenShiftの「心」
 まとめ

Dockerが生まれた背景から読み解く
Dockerの「心」

4
Dockerが提供する基本機能
Dockerfile
① Dockerイメージを自動作成
OSイメージ
アプリケーション
ライブラリー
フレームワーク
イメージの
作成手順を記載
Docker
イメージ
OS上にインストール可能な
ものはすべてイメージ化可能
② Dockerイメージを保存・公開
③ Dockerサーバーに
　イメージを配布・実行

5
History
 2011年　米dotCloud社がパブリックのPaaSサービスを提供開始
 2013年　dotCloudのコア技術を「Docker」として公開
 2014年　dotCloud社は、Docker, Inc.に社名を変更して、Dockerを
　　　　活用したサービス、製品にビジネスを切り替えることを表明 (*)
(*) dotCloudのPaaSサービスは、米cloudControl社が事業を引き継いでサービスを提供中
　　https://www.dotcloud.com/about.html

6
クラウドサービスとしてのPaaS環境の課題 (1)
 PaaSのメリット
⇒ 実行環境の構築・管理に手間をかけず、アプリケーション開発に集中
アプリケーション実行環境
（フレームワーク／ライブラリー）
サーバー／OS
開発したコードを
クラウドにデプロイ
プログラム

7
アプリケーション実行環境
（フレームワーク／ライブラリー）
サーバー／OS
プログラム
クラウドサービスとしてのPaaS環境の課題 (2)
 アプリケーションのコードと実行環境は、多くの場合、密結合しており、
「ありもの」の実行環境だけでは、不便が生じることも多い
「悪魔は細部に宿る」
・使いたいフレームワークが無い
・必要なライブラリーが不足
・ライブラリーバージョンの不整合
・etc...

8
dotCloudが実行環境のメンテナンスに用意した仕組み
 dotCloudは、クラウド内部の仕組みとして、アプリケーションの実行環
境を自動構築して「Dockerイメージ」に固める技術を開発
– さらに、クラウド以外の環境でも利用できるようにオープンソースとして公開
Dockerサービス
サーバー／OS
プログラム
さまざまな実行環境を
Dockerイメージとして
作成・メンテナンス
Docker
イメージ

9
DevOpsの課題は開発と運用の「プロセスの断絶」
運用
変化が激しくて
内容を伝えきれない
受け入れテストの
時間が足りない
内容が分からないから
運用手順書が更新できない
サービスを止めずに
更新する方法が分からない
開発環境と本番環境の違いが
不明でデプロイ時に
何がおきるが分からない
「越えられない壁？」
設
計
要
件
定
義
テ
ス
ト
コ
　
デ
ィ
ン
グ
ー

10
Dockerの「心」とは？
 アプリケーション実行環境のイメージ化
– アプリケーション開発者が責任を持って「確実に動く環境」を用意する
– 本番環境へのデプロイを別手順で実施しない
 アプリケーションのポータビリティ
– Dockerデーモンがある環境ならどこでも実行可能
– アプリケーションに合わせたサーバー／OS環境の準備を個別に実施しない
Dev（アプリ）とOps（インフラ）の境界を明確にすることでDevOpsを
よりスムーズに実現
Dev視点
Ops視点

Googleの公開文書から読み解く
Kubernetesの「心」

12
元ネタ
 Large-scale cluster management at Google with Borg
– http://research.google.com/pubs/pub43438.html
 Borg, Omega, and Kubernetes
– http://research.google.com/pubs/pub44843.html
おすすめ

13
Application Oriented Infrastructure
 「コンテナによる隔離と依存性の最小化は、グーグル社内で非常
に効果的であることがわかったので、グーグルの社内インフラで
は、唯一コンテナだけを利用できるようにした」
 「個々のサーバーではなく、コンテナを管理するAPIを用意することで、データセ
ンターの『プライマリーキー』をサーバーからアプリケーションへ変化させた」
– アプリケーション開発者、および、運用担当者は、個々のサーバーやOSの設定を気にす
る必要がなくなった。
– インフラチームは、実行中のアプリケーション、あるいは、その開発者に大きな影響を
与えることなくハードウェアやOSの更新を実施できるようになった。
– リソースのモニタリングをサーバーではなく、アプリケーション単位で実施するように
変わり、アプリケーション監視や問題判別の精度が向上した。
⇒ 個々のハードウェアやOSの違いをアプリケーション開発者に意識させず、　　
　「1つのコンピューターであるかのように利用可能にした」

14
サーバーの境界を意識しないアプリケーションデプロイ
 コンテナの配置先を自動的に振り分ける仕組みを用いて、複数ホストを「１つの
コンピューティングリソース」として活用します。
 アプリケーションを機能単位に分割してコンテナ化することで、さらなるメリッ
トが得られます。
– 必要な機能を負荷に応じてオートスケールします。
– 機能単位でコンテナを入れ替えることにより、稼働中のアプリケーションの動的な機能
変更が可能になります。
Dockerホスト Dockerホスト Dockerホスト・・・
複数ホストを束ねて「１つのコンピュータ」として活用
マイクロサービス化

PaaSのユースケースから読み解く
OpenShiftの「心」

16
サーバー／仮想マシン
Docker
サーバー／仮想マシン
Docker
Kubernetes
DevOps環境
・・・
実行リソース提供
コンテナー管理
複数サーバーに跨る
オーケストレーション
UI、モニタリング、
イメージ作成ワークフロー
etc.
RHEL7
OpenShift v3
OpenShift v3：DockerによるDevOps環境を実現
・・・
・・・
 OpenShift v3は、Docker/Kubernetesをコアコンポーネントとして、インテグレートされた
DevOps環境を提供します。

17
OpenShiftが提供する主な追加機能
 Dockerイメージのバージョン管理
– イメージストリームとイメージビルドシステム
– 「開発環境」そのものを開発可能に
 同一の開発環境のクラウド上への配布
– テンプレート機能
– それぞれの開発者に「自分専用」の開発／検証環境を提供
 マルチテナントでの利用
– プロジェクト単位でのネームスペースの分割
– 開発機能（ブランチ）単位で独立した開発／検証環境を提供
 サーバーの境界を意識しないコンテナのデプロイ
– Kubernetesによるコンテナのオーケストレーション
– マイクロサービス型アプリケーションのDevOps環境を実現

18
従来のPaaSの利用形態
アプリ開発者
開発環境
テンプレート
新しいコードをPushすると
開発・テスト環境に展開してビルド
開発したコードの
稼働確認

19
従来のPaaSの利用形態
アプリ開発者
開発環境
テンプレートテンプレートそのものの
メンテナンスはどうする？
開発中に開発環境の
アップデートは可能？
開発が終わったアプリは
どうやって本番展開する？

20
OpenShiftにおける役割分担
アプリ開発者
開発環境
構成テンプレート
テンプレート管理者
公式RHEL
イメージ
Dockerfile
テスト担当者
開発環境
イメージ
テスト環境
開発中
アプリイメージ
ソースコード
動作確認
コード開発
テスト用
デプロイ環境
動作確認
本番環境
開発用デプロイ環境
本番用
デプロイ環境
開発済み
テスト済み
リリース担当者

21
テンプレートとGUIの組み合わせによるPaaSの提供
 テンプレート機能とGUIを組み合わせることで、アプリケーション開発者には、従来型の
「PaaS」環境として見せることができます。
アプリケーション開発者は
コードの開発のみに集中

23
今後の方向性
 コンテナ化とマイクロサービス化は、アプリケーションの特性に応じた併用が可
能だと考えます。
– 複数サービスの共通機能（ある程度固定化した機能）は、コンテナ化でSaaS的に提供
– サービス特有の機能（頻繁な変更が求められる部分）は、マイクロサービス化して
OpenShiftで開発・実行
– いずれの場合もアプリケーションとインフラ環境の分離性を高めることで、クラウド間
での環境移行は圧倒的に容易
OpenStack
仮想
マシン
・・・
・・・
アプリケーションのコンテナ化で
本番デプロイを安全・迅速に
OpenStack
ベアメタル
サーバー
ベアメタル
サーバー
・・・
アプリケーションのマイクロサービス化
でオートスケール、動的機能拡張を実現
仮想
マシン
仮想
マシン
Dockerによるコンテナ化
OpenShiftによるマイクロサービス化

EMPOWER PEOPLE,
EMPOWER ENTERPRISE,
OPEN INNOVATION.

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