クラウドネイティブテクノロジー: OpenStackとK8S、クラウドコンピューティング管理プラットフォーム

オープンソースのクラウド コンピューティング テクノロジーは、一般的に 2 世代にわたる開発を経てきました。第 1 世代は、OpenStack や KVM に代表される仮想マシンに基づくオープンソース クラウド コンピューティング テクノロジであり、第 2 世代は、Kubernetes や Docker に代表されるコンテナーに基づくオープンソース クラウド コンピューティング テクノロジです。一般的に、Kubernetes はコンテナを管理するためのツールであり、OpenStack は VM を管理するためのツールです。

OpenStack と KVM

OpenStack は、NASA (アメリカ航空宇宙局) と Rackspace が共同で開発および開始したプロジェクトであり、現在非常に完全なエコシステムを備えています。 OpenStack Foundation は多くの大手国際企業の参加を誘致しており、2015 年 7 月には Google も OpenStack Foundation に加盟しました。

KVM (カーネルベースの仮想マシン) は、Linux カーネルに基づくオープンソースの仮想化テクノロジであり、VMWare の ESXi テクノロジを置き換えることができます。

KVM は Linux の一部です。 KVM は 2006 年に初めて発表され、1 年後に主流の Linux カーネル バージョンに統合されました。 Linux 2.6.20 以降のバージョンには KVM が含まれています。 KVM は Linux をハイパーバイザーに変換し、ホストが複数の分離された仮想環境 (VM) を実行できるようにします。

KVM は OpenStack のデフォルトのハイパーバイザーであり、OpenStack プラットフォームの約 95% は KVM によって駆動されています。 OpenStack + KVM は、最も広く使用されているオープンソースの仮想マシン管理ソリューションになりました。

上図に示すように、KVM は CPU の動作をシミュレートするために使用される最下位レベルの仮想マシン モニター (ハイパーバイザー) です。 KVM はネットワークと I/O をサポートしていないため、直接使用することはできません。 QEMU-KVM は、完全なネットワークと I/O サポートを提供する KVM 上に構築された完全なエミュレーターです。

Openstack は QEMU-KVM を直接制御するのではなく、Libvirt と呼ばれるライブラリを介して間接的に制御します。 Libvirt は、仮想化プラットフォームを管理するためのオープンソース API、バックグラウンド プログラム、および管理ツールです。 KVM、Xen、VMware ESX、QEMU などの仮想化テクノロジーを管理するために使用できます。

K8Sの誕生

Kubernetes という単語はギリシャ語に由来し、操舵手または航海士を意味します。 K8S はその略称であり、「ubernete」の 8 つの文字を数字の「8」に置き換えたものです。 K8S は Google とより深い関係を持っています。 K8S の前身は、Google が 10 年以上にわたって改良を続けてきた Borg システムです。これは前回の記事「クラウド ネイティブ テクノロジー: CNCF の最初の卒業生、Kubernetes」で紹介しました。

Google ではコンテナ テクノロジーが長年にわたって使用されており、Borg システムによって何千ものコンテナ アプリケーションが実行および管理されています。 Borg システムでは、多数のアプリケーションによって送信された数百のジョブが毎分処理され、これらのジョブは受信、スケジュール、開始、停止、再開、監視されます。

Google の競争上の技術的優位性として、Borg は当初オープンソース化されることを意図していませんでした。しかし、ティウッター氏が独自の Borg システム (Mesos) を開発したとき、Google もその機会を利用して、独自の技術理論に基づいたオープンソース ツールを立ち上げました。 2014 年 6 月、Google は K8S を正式に発表し、オープンソースであると宣言しました。

同年7月には、Microsoft、Red Hat、IBM、Docker、CoreOS、Mesosphere、Saltstackなどの企業が相次いでK8Sに加盟した。翌年にはVMware、HP、Intelなどの企業も参加しました。 K8S プロジェクトは Borg から始まりました。ボルグの設計思想の真髄を体現し、ボルグシステムの経験と教訓も生かしていると言えるでしょう。

Docker テクノロジーは 2013 年 3 月に誕生しました。これは LXC 上に構築されたコンテナ エンジンです。名前空間と cgourp を通じてリソースの分離と割り当てを実装し、階層化ストレージを使用してイメージを構築します。これは、Google がリリースした Go 言語に基づいています。 Docker とコンテナ テクノロジーの詳細については、前回の記事「コンテナ ランタイム: Docker から Containerd へ」を参照してください。

K8S と Docker のテクノロジーの組み合わせは、一緒に使用されることがよくあります。ただし、K8S は最近 Docker コンテナ ランタイムのサポートを停止し、デフォルトでサポートされるコンテナ ランタイムは Containerd になりました。前回の記事「クラウドネイティブテクノロジー：K8S が Docker を放棄する理由」でこの件について紹介しました。興味のある友人は見てみてください。

要約する

Openstack は IaaS プラットフォームとして位置付けられており、主にプライベート クラウドやプライベート クラウドに基づくシナリオの構築に適しています。 K8S は PaaS プラットフォームとして位置付けられており、特にマイクロサービス アプリケーションの展開に適しています。