Kubernetesはコンテナ向けのオープンソースオーケストレーションプラットフォームです。基盤インフラを抽象化し、コンテナ化されたアプリケーションやサービスのデプロイ、スケーリング、管理を自動化するプラットフォームを提供します。本質的にKubernetesは、開発者が宣言型設定ファイルを用いて望ましい状態を定義することを可能にし、Kubernetesがそれを自動的に管理・維持します。このガイドでは、Kubernetesのアーキテクチャやエコシステムを含む、主要な機能と利点を探ります。
Kubernetesがアプリケーションの信頼性とスケーラビリティをどのように強化するか学び、組織内でKubernetesを実装するためのベストプラクティスを発見してください。コンテナオーケストレーションを効果的に活用するには、Kubernetes を理解することが不可欠です。
多くの点で、コンテナは仮想マシンと非常に似ています。しかし、最大の違いは、分離特性がより緩やかで、アプリケーション間でオペレーティングシステムを共有できることです。コンテナは軽量（特にVMと比較して）で、独自のファイルシステムを持ち、CPU、メモリ、プロセス空間を共有します。
コンテナはアプリケーションをバンドルして実行する優れた方法ですが、管理が必要です。Kubernetesはコンテナオーケストレーションと管理におけるデファクトスタンダードです。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、管理のための包括的なプラットフォームを提供します。
Kubernetesを使用する理由とは？
Kubernetesが必要な理由をいくつかご紹介します：
- スケーラビリティと高可用性– Kubernetesは、必要に応じてアプリケーションのスケーリングを容易にします。障害が発生したコンテナの自動再起動、ノード障害時の他ノードへのコンテナ再スケジューリング、コンテナのレプリケーションによる高可用性を実現し、アプリケーションの常時稼働を保証します。
- 宣言型アプローチ– 構成 Kubernetesは宣言型アプローチを採用しています。アプリケーションの望ましい状態を記述するだけで、残りはKubernetesが処理します。これにより基盤インフラを気にせず、アプリケーションのロジックに集中できます。
- 自動化– Kubernetesは更新のロールアウト、スケーリング、自己修復など多くのタスクを自動化します。手動介入を排除することで人的ミスの可能性を減らし、チームの時間を解放します。
- 移植性– Kubernetesは移植性の高いプラットフォームであり、あらゆるクラウド、オンプレミス、ハイブリッド環境で動作します。基盤インフラを変更することなく、異なる環境間でアプリケーションをシームレスに移動できます。
- エコシステム– Kubernetesは、多くのツールやサービスが利用可能な、大規模かつ急速に成長しているエコシステムを有しています。
- 耐障害性– Kubernetesは、コンテナやノードが障害を起こした場合でもアプリケーションが常に利用可能であることを保証する組み込みのメカニズムを提供します。コンテナを自動的に再起動し、健全なノードへ移行させ、アプリケーションが確実に動作するよう保証します。
- 柔軟性– Kubernetesはアプリケーションのデプロイと管理のための柔軟なプラットフォームを提供します。Dockerコンテナを含む幅広いコンテナランタイムをサポートし、ストレージ、ネットワーク、監視ツールの利用を可能にします。
コンテナとは？
Kubernetesについて深く掘り下げる前に、まずコンテナとは何かを理解しましょう。コンテナ は、アプリケーションコードとその依存関係をすべて単一のバンドルにパッケージ化した、軽量で移植性の高い実行可能ユニットです。基盤となるインフラストラクチャに関係なく一貫した実行環境を提供するため、異なる環境間でのアプリケーションの移動が容易になります。
Kubernetesの仕組みとは？
Kubernetes は クラスタ にデプロイされ、クラスタを構成する物理サーバーまたは仮想マシンは ワーカーノード と呼ばれます。各ワーカーノードは、1 つ以上の コンテナ を論理的にグループ化した ポッド を複数実行します。
Kubernetes は、コンテナランタイム、ストレージ、ネットワークなどの基盤インフラストラクチャと通信するために一連の API を使用します。Kubernetes のコアコンポーネントには、以下のようなものがあります。
- API サーバー — Kubernetes のコントロールプレーン。クライアントが Kubernetes クラスタと通信できるようにする Kubernetes API を公開します。API サーバーは、クライアント要求の認証と認可、API オブジェクトの検証と処理、クラスタの状態の更新を担当します。
- コントローラー マネージャー– コントローラー（kube-controller-managerとも呼ばれる）は、アプリケーションの望ましい状態を維持する責任を負います。適切な数のポッドが稼働し、健全かつ最新の状態であることを保証します。コントローラーマネージャーはクラスターの望ましい状態を維持する責任があります。APIサーバーを通じてクラスターの状態を監視し、Kubernetesオブジェクトで指定された望ましい状態と比較します。現在の状態と望ましい状態に差異がある場合、コントローラーマネージャーはクラスターを望ましい状態に戻すための適切なアクションを実行します。
- スケジューラー – クラスターのワーカーノード上でのワークロードのスケジューリングを担当します。スケジューリングが必要な新しいワークロードを監視し、リソース要件とノードの可用性に基づいてワークロードを実行する適切なノードを選択します。
- Kubernetes Services– クラスター内または外部ネットワークに対して、1つ以上のクラスターポッドを公開するためのAPIオブジェクトです。
- etcd – クラスターの設定データを格納する分散キーバリューストアです。クラスター全体で設定データを保存・取得するための一貫性と信頼性の高い方法を提供します。
セキュリティ専門家が知っておくべきいくつかの機能：
- ネームスペース – クラスタ内のリソースを分離できる論理的な構造体。ネームスペースはユーザー、アプリケーション、リソースを特定のスコープに分離します。
- セキュリティコンテキスト – 個々のポッドおよびコンテナに対する権限と機能を定義します。
- Helm Chart – Kubernetesデプロイメントを構成するためのデプロイメント、サービス、シークレット、コンフィグマップ用のYAMLファイルのマニフェスト。
- デーモンセット – クラスター内の全ノード、または対象とするノードのサブセット上で特定のポッドが確実に実行されるようにする基本コントローラーです。クラスター全体で一貫した動作を必要とするシステムレベルのサービスをデプロイする際に不可欠です。例としては、ログ収集ツール、監視エージェント、ネットワーク管理ツールなどが挙げられます。デーモンセットコントローラーはこれらのポッドの管理を自動化し、新規ノード追加時には作成し、ノード削除時には削除することで、インフラ全体での完全な可観測性、セキュリティ、ネットワーク管理を確保します。
Kubernetes Deployment
Kubernetesはハイブリッドクラウド環境全体に展開可能ですが、大半のK8s実装はInfrastructure-as-a-Service（IaaS）ツール、例えばAmazonのElastic Kubernetes Service (EKS)、Google GCPのGoogle Kubernetes Engine (GKE)、またはMicrosoft AzureのAzure Kubernetes Service (AKS)。これらのKubernetes-as-a-Serviceツールを利用することで、チームは構築とデプロイに集中でき、クラウドサービスプロバイダー（CSP）がK8sサービスのコア部分を管理・更新します。 クラウドサービスプロバイダーでは常にそうであるように、セキュリティに関しては依然として責任分担モデルを考慮する必要があります。
結論
結論として、Kubernetesはコンテナ化されたアプリケーション管理に数多くの利点を提供しますが、セキュリティは常に企業にとって最優先事項であるべきです。Singularity Cloud Securityは、クラウドおよびコンテナ環境向けにプロアクティブかつリアクティブなセキュリティ制御を提供することで、現代の脅威から企業を保護します。Singularity Cloud Workload Securityはエージェントベースのセキュリティソリューションであり、ライフサイクルに関わらず、すべてのクラウドコンピューティングおよびコンテナ環境において自律的な実行時保護とフォレンジックテレメトリ収集を実現します。Singularity Cloud Native SecurityはエージェントレスのCNAPPであり、ビルド環境と実行環境の両方に対する可視性とセキュリティ制御を提供します。 テンプレート、イメージ、ホスト、ID、特権、権限、関連設定に対するセキュリティを提供します。
Singularity Cloud SecurityをKubernetes環境に組み込むことで、企業はコンテナ化されたアプリケーションに追加のセキュリティ層を追加し、サイバー脅威から自身を守ることができます。
その結果、顧客はアプリケーションとデータの安全性を確信でき、サイバーセキュリティ問題を気にせずビジネス目標の達成に集中できます。
Kubernetes FAQ
Kubernetes は、サーバーのクラスタ上で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、管理を自動化するオープンソースのプラットフォームです。コンテナの実行状態を維持し、負荷を分散し、ロールアウトやロールバックを処理します。
Googleによって開発されたKubernetesは、コンテナをPodと呼ばれる論理単位にグループ化し、制御プレーンを使用してアプリケーションの望ましい状態を維持します。これにより、大規模なコンテナ運用を信頼性高く再現可能にします。
"Kubernetesクラスタは、コントロールプレーンとワーカーノードで構成されます。コントロールプレーンには、kube-apiserver（API フロントエンド）、etcd（キーバリューストア）、kube-scheduler、kube-controller-manager が含まれます。
ワーカーノードでは、kubelet（ノードエージェント）、kube-proxy（ネットワーキング）、containerd などのコンテナランタイムが実行されます。オプションのアドオン（DNS、ダッシュボード、ロギング、監視）は機能を拡張し運用を支援します。
DeploymentはステートレスなPodを管理し、指定された数のPodが実行されることを保証し、制御された方法で更新します。StatefulSet は、各 Pod に安定した識別子と永続ストレージを提供することでステートフルアプリケーションを処理し、データベースに最適です。DaemonSet はノードごと（または選択したノードごと）に 1 つの Pod を実行し、ログコレクターやノードエージェントなどのサービスのコピーがすべてのノードで実行されることを保証します。
"LinuxまたはWindowsではkubeadmを使用できます：Dockerまたはcontainerd、kubeadm、kubelet、kubectlをインストール後、kubeadm init（コントロールプレーン）またはkubeadm join（ワーカー）を実行します。ローカルのシングルノードクラスタには、Minikubeがコントロールプレーンとkubeletを備えたVMまたはコンテナをインストールします：minikube startで全てが自動設定されます。その後、kubectlを使用してクラスタとやり取りします。
"kubectl は Kubernetes のコマンドラインツールです。kube-apiserver に対して REST API リクエストを送信し、Pod、Deployment、Service などのリソースの作成、確認、更新、削除を可能にします。ターミナルから直接、ログの表示（kubectl logs）、コンテナへの実行（kubectl exec）、YAMLマニフェストの適用（kubectl apply -f）、クラスターのトラブルシューティングを行うことができます。
"PrometheusとGrafanaの組み合わせは、CPU、メモリ、カスタムアプリケーションデータの追跡を含むメトリクス収集と可視化を提供します。FluentdまたはFilebeatはコンテナログをElasticsearchに転送し、Kibanaで可視化できます。その他の選択肢としては、自動スケーリング用のKubernetes Metrics Server、EFK（Elasticsearch-Fluentd-Kibana）スタック、DatadogやSysdigなどのホスティングサービスがあります。
"SentinelOneは各ノードに軽量なSentinelエージェントをDaemonSetとしてデプロイし、静的および行動ベースのAIで稼働中のコンテナを実行時に保護します。事前スキャンを補完し、マルウェア、ファイルレス脅威、ランサムウェアに対するリアルタイムの防止、検知、対応を実現します。エージェントはSingularity XDRに統合され、統一された可視性と自動修復を実現します。
"はい。SentinelOneのKubernetes Sentinelエージェントは、コンテナ化されたワークロードに対してランタイム保護とEDR可視性を提供します。カーネルモジュールを一切使用せず、完全にユーザー空間で動作します。主要なLinuxディストリビューションやAWS EKS、Azure AKSなどのマネージドサービス全体で、脅威ハンティング、Storyline Active Response、完全なフォレンジックテレメトリを提供します。
"