注：筆者は韓国在住のため、本文には韓国特有の文脈が含まれることがあります。

  • k get pod <podname> -o または k describe pod <podname>：状態情報を詳細に確認
  • k logs -f <podname> -c <container-name>：ログを確認
  • k get pod <podname> --show-lables：Label情報を確認

1. Pod

  • 1つ以上のContainerの集合

  • 実行の最小単位

  • 特徴

    • 複数のContainerで構成されている場合、常に同一Nodeに割り当てられる
    • 固有のPod IPが割り当てられる（Podごとに1つ）
    • Pod内のContainerはネットワークを共有するため、Localhostでアクセス可能
    • Volumeを共有

  • Podが取り得るState

    • Pending：Master Nodeに生成命令は伝わったが、まだ生成されていない状態
    • ContainerCreating：特定のNodeに割り当てられて生成中（イメージのダウンロードなど）
    • Running：正常に実行中
    • Completed：一度実行されて終了するPod（バッチ処理など）の作業が完了した場合
    • Error：Podに問題が発生した場合
    • CrashLoopBackOff：エラーが継続的に発生し、Crashが繰り返されている状態

  • spec.restartPolicy

    • Always：終了時に常に再起動（default）
    • Never：再起動しない
    • OnFailure：失敗した場合のみ再起動（正常終了時は再起動しない）

  • 状態確認

    • livenessProbe：Podが正常に動作しているかを確認
    • readinessProbe：Podが生成された後、トラフィックを受け取る準備が完了したかを確認（READY 0/1 の状態で確認可能）

2. Service

  • Reverse Proxyだと思えば分かりやすいです。Podは不安定ですが、その前に立って安定したEndpointを提供します

  • DNSのようにService名で接続可能。myserviceというserviceを作成した場合、myserviceという名前で接続可能

  • ServiceのDNS

    • <ServiceName>.<Namespace>.svc.cluster.local
    • 例：default Namespaceのmyservice -> myservice.default.svc.cluster.local
    • svc.cluster.localはK8Sのデフォルト値

  • ServiceはどのようにDNSを持つのか？

    • k exec client -- cat /etc/resolv.conf でPodのDNS設定を確認 -> NameserverのIPが分かる
    • k get svc -n kube-system を入力すると表示されるCoreDNSがそのIP
    • CoreDNSというサービスを通じてDNSを利用可能

  • Serviceの種類

    • ClusterIP：（default）K8Sクラスタ内部からのみアクセス可能。
    • NodePort：Localhostの特定のPortをServiceの特定のポートと接続（Dockerをイメージ）
      • ただし、NodeportはすべてのNodeの特定のポートを当該Serviceに接続する
      • 例えば32000番のNodeportがあれば、master:32000、worker01:32000 全てが32000番ポートに接続される
    • LoadBalancer：Load Balancerを生成して（Cloud提供、もしくはSoftware）Podに分散
      • 外部からはLoadBalancerのIPだけ知っていれば良いので便利です。（ClusterIP -> Podの安定したサービスEndpoint、LoadBalancer -> Nodeの安定したサービスEndpoint）
      • External-IPを通じて外部からアクセス可能
    • ExternalName：外部のサービスをK8Sネットワーク内で使いたいとき
      • 例：google.comをExternalNameとしてgoogle-svcに設定すると、curl google-svc でgoogle.comのデータを取得できる

3. Controller

  • Current StateとDesired Stateを比較し、一致するようにTaskを繰り返す

  • ReplicaSet

    • Podを複製して一定の個数を維持する
    • spec.replicas: 2 のように複製するPodの個数を宣言可能
    • selector.matchLables を通じてlabelがMatchするPodを選択可能

  • Deployment

    • ReplicaSetを使って一定数のPodを生成し、そこにデプロイ機能を追加（Deployment -> ReplicaSet -> Pod）
    • Rolling Updateをサポートし、更新されるPodの比率を調整可能
      • spec.strategy.type: RollingUpdate でUpdate戦略を設定
      • spec.strategy.rollingUpdate.maxUnavailable: 25%：（小数点以下切り捨て）デプロイ中に最大停止可能なPodの%を指定。10個に対して25%なら2個のPod
      • spec.strategy.rollingUpdate.maxSurge: 25%：（小数点以下切り上げ）デプロイ中に最大超過可能なPodの%を指定。10個に対して25%なら3個のPod
    • Update Historyを保存し、Rollback可能
      • k rollout undo deployment <Deployment名>

  • StatefulSet

    • Podごとに固有の識別子が存在
    • Podごとに固有のデータをストレージに保存可能（例：Database）
    • Pod生成の順序を保証 -> 順序に敏感なアプリケーション（最初のアプリケーションはMaster、2番目以降はSlaveなど）に使用
    • name-<連番>（0から開始）の形式でPod名を付与
    • 削除される場合は逆順削除（番号が大きいものから削除）

  • DaemonSet

    • すべてのNodeに同じPodを実行させたいとき -> モニタリング、ログ収集など

4. Job

  • Job

    • 単発で実行されて終了するプログラム（ML学習、Batch Jobなど）
    • spec.backoffLimit: 2 のように失敗時の再試行ポリシーを設定可能（2回再試行）

  • CronJob

    • 周期的にJobを実行できるよう、Crontabのような機能を提供
    • spec.schedule: "*/1 * * * *" のように指定

Namespace

  • クラスタを論理的に分割するために使用

  • default：基本Namespace

  • kube-system：K8Sのコアコンポーネント（DNS、ネットワークなど）のPodが存在する

  • kube-public：外部に公開可能なリソースを置くNamespace

  • kube-node-lease：Nodeが生きていることをmasterに知らせる用途？のnamespace

ConfigMap, Secret

  • ConfigMap

    • Metadata（設定値）を保存

    • Key-value形式で値を保存

    • 次のようにYamlで宣言可能

    yaml
    # game-volume.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: game-volume
spec:
  restartPolicy: OnFailure
  containers:
  - name: game-volume
    image: k8s.gcr.io/busybox
    command: [ "/bin/sh", "-c", "cat /etc/config/game.properties" ]
    volumeMounts:
    - name: game-volume
      mountPath: /etc/config
  volumes:
  - name: game-volume
    configMap:
      name: game-config
    • その後、他のPodからVolumeで接続したり、環境変数として使用可能
      • Volume：
    yaml
    .....
    volumeMounts:
  - name: game-volume
    mountPath: /etc/config
volumes:
- name: game-volume
  configMap:
    name: game-config
    • Env：
    yaml
    .....
  envFrom:
  - configMapRef:
      name: monster-config

  • Secrets

    • tmpfs（メモリをファイルのように扱えるようにするシステム）を使ってセキュリティ上のメリットがある
    • 参照時はBase64エンコーディング（暗号化ではなく、単に一度エンコードしているだけ）

Appendix 1. 特定のNodeでのみPodを実行する

  • 例：SSD/HDD Nodeを区別して配置する方法

  • 各Nodeにlabelを付与

    • kubectl label node master disktype=ssd
    • kubectl label node worker disktype=hdd

  • その後、nodeSelectorでlabelを選択

yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: node-selector
spec:
  containers: 
  - name: nginx
    image: nginx
  # 特定のノードラベルを選択
  nodeSelector:
    disktype: ssd