Kubernetes入門・実践ガイド

1. Kubernetesとは？

Kubernetes（K8s）は、コンテナ化されたアプリケーションを自動的にデプロイ、スケール、運用するためのオープンソースのプラットフォームです。

🎯 Kubernetesの主な特徴

特徴	説明
自動スケーリング	負荷に応じて自動的にスケール
自己修復機能	コンテナがクラッシュしても自動で復旧
ローリングアップデート	ダウンタイムなしでアプリを更新
サービスディスカバリ	ネットワークの構成なしで通信可能
ストレージ管理	各種ストレージ（NFS, Ceph, AWS S3等）と統合

graph LR;
    A[Kubernetes] -->|マニフェスト適用| B[コンテナ管理];
    B -->|スケール管理| C[負荷分散];
    B -->|障害対応| D[自己修復];
    B -->|自動更新| E[ローリングアップデート];

2. 基本コンポーネント

Kubernetesの主なコンポーネントは以下の通りです。

コンポーネント	説明
Pod	1つ以上のコンテナをまとめた最小単位
Node	Kubernetesクラスタを構成するマシン（VM/物理）
Cluster	全体のコンテナオーケストレーションの単位
Service	Pod間の通信を管理する抽象化レイヤー
Deployment	アプリのデプロイ戦略（ローリングアップデート等）
Container	実際のアプリケーションが動作する環境（例: Docker）

graph TD;
    A[Kubernetes Cluster] --> B[Node];
    B --> C[Pod];
    C --> D[コンテナ];

🎯 KubernetesとDockerの関係

項目	Kubernetes	Docker
役割	コンテナオーケストレーション	コンテナ実行環境
管理対象	Pod（複数コンテナをまとめる）	個々のコンテナ
スケーリング	自動スケーリング可能	手動スケーリングが必要
ネットワーク	Serviceを介して通信	Docker Composeなどを利用

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3. 各クラウドプロバイダでのKubernetes利用

3.1 AWS - Amazon EKS

• 概要: AWSが提供するフルマネージドKubernetesサービス。
• 利用方法:

  aws eks --region ap-northeast-1 create-cluster --name my-cluster
  

• 特徴:
  • IAM統合でセキュリティ管理が容易
  • Fargateを利用可能（サーバレス）

3.2 GCP - Google Kubernetes Engine (GKE)

• 概要: Googleが提供するフルマネージドKubernetes。
• 利用方法:

  gcloud container clusters create my-cluster --zone=asia-northeast1-a
  

• 特徴:
  • Google Cloud Load Balancerと統合
  • AutoPilotモードあり（管理負担が少ない）

3.3 Azure - Azure Kubernetes Service (AKS)

• 概要: MicrosoftのフルマネージドKubernetes。
• 利用方法:

  az aks create --resource-group myResourceGroup --name myAKSCluster --node-count 3
  

• 特徴:
  • Azure ADと統合しセキュアな認証
  • Windowsコンテナ対応

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4. Kubernetesを使ったアプリケーションデプロイ

4.1 デプロイの基本（YAMLマニフェスト）

以下はNginxをKubernetes上にデプロイする基本的なマニフェストです。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80

# デプロイ適用
kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

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5. 専門者向けトピック

5.1 Helmを使ったデプロイの自動化

Helmは、Kubernetesのパッケージマネージャーです。

# Helmインストール
helm install my-release bitnami/nginx

5.2 KubernetesとCI/CDの連携

KubernetesをGitHub Actionsと連携する設定例:

name: Deploy to Kubernetes

on:
  push:
    branches:
      - main

jobs:
  deploy:
    runs-on: ubuntu-latest
    steps:
    - name: Checkout
      uses: actions/checkout@v2
    - name: Set up kubectl
      uses: azure/setup-kubectl@v1
    - name: Deploy to Kubernetes
      run: |
        kubectl apply -f deployment.yaml

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6. まとめ

• Kubernetesはコンテナ管理を自動化する強力なツール
• Dockerはコンテナを実行する技術であり、Kubernetesと組み合わせて利用される
• AWS/GCP/Azureでの利用方法を理解
• 実際のデプロイにはYAMLマニフェストを活用
• CI/CDを組み合わせると効率的な運用が可能

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これで、基本から専門的な内容まで幅広くカバーしました。