Kubernetesアーキテクチャ

Kubernetesへようこそ！Kubernetesは、多数のマシンにまたがるコンテナ化されたアプリケーションを管理するための強力なシステムです。

アプリケーションの実行方法を学ぶ前に、その基本構造を理解することが重要です。車を運転する前に、まず車の各部を学ぶようなものです。

Kubernetesは、その中核でクラスターとして動作します。クラスターとは、連携して動作するマシンの集まりで、各マシンをノードと呼びます。

これらのノードは、主に次の2種類に分けられます。

• Control Plane（Master Node）：クラスターの中枢です。
• Worker Nodes：アプリケーションを実行する実働部隊です。

Control Plane（古いドキュメントではMaster Nodeと呼ばれることがあります）は、クラスターの管理を担当します。

アプリケーションのスケジューリングなど、クラスター全体に関する判断を行い、失敗したアプリケーションの再起動など、クラスターのイベントを検出して対応します。アプリケーションを直接実行することはありません。

API Serverは、Kubernetes Control Planeのフロントエンドです。Control Planeの中で、（kubectlを介して）利用者と直接やり取りする唯一のコンポーネントです。

Kubernetes APIを公開し、クラスター内のすべての通信を処理します。また、PodやServiceなどのAPIオブジェクトのデータを検証および設定します。

etcdは、一貫性と高可用性を備えたキーバリューストアです。クラスターの永続的な記憶領域だと考えてください。

設定、状態、メタデータなど、クラスターのすべてのデータを保存します。etcdが停止すると、クラスターは記憶領域を失い、正常に機能できなくなります。

Schedulerは、実行するworker nodeが割り当てられていない、新しく作成されたPod（アプリケーションのインスタンス）を監視します。

その後、リソース要件、ハードウェアの制約、ポリシーなどを考慮して、それぞれのPodを実行する最適なノードを選択します。

Controller Managerは、クラスターの状態を調整するバックグラウンドループである、さまざまなcontrollersを実行します。

たとえば、Node Controllerはノードの健全性を監視し、Replication Controllerは正しい数のPodが実行されるようにします。常に望ましい状態と現在の状態を一致させようと動作しています。

Worker Nodes（古いドキュメントではMinionsとも呼ばれます）は、実際のコンテナ化されたアプリケーション（Podsにパッケージ化されたもの）が実行されるマシンです。

各worker nodeには、Control Planeとの通信や、そのノード上で実行されるコンテナの管理を可能にするコンポーネントがあります。

各Worker Nodeには、次のものがあります。

• Kubelet：Pod内でコンテナが実行されていることを保証するエージェントです。API Serverから指示を受け取り、Podを管理します。
• Container Runtime：コンテナの実行を担うソフトウェアです（例：Docker、containerd、CRI-O）。Kubeletはこれを使ってイメージを取得し、アプリケーションを実行します。

Kube-proxyは各Worker Node上で実行され、Kubernetes Serviceのネットワークプロキシ処理を担当します。

ノード上のネットワークルールを維持し、クラスターの内部と外部の両方からPodへのネットワーク通信を可能にします。これにより、アプリケーションにアクセスできる状態を保ちます。

これまでに学んだ内容を踏まえて、次のコンポーネントのうち Kubernetes のコントロールプレーンに含まれるものはどれでしょうか？

よくできました！これで Kubernetes アーキテクチャの基礎を理解できました。

• コントロールプレーン（API Server、etcd、Scheduler、Controller Manager）がクラスターを管理します。
• ワーカーノード（Kubelet、Container Runtime、Kube-proxy）がアプリケーションを実行します。

次は、Kubernetes でデプロイできる最小単位であるPodについて詳しく学びます！