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マイクロサービスの基本
&NGINX解説セミナー
Fundamentals of
Microservices
F5ネットワークスジャパン合同会社
NGINX – テクニカルソリューションズアーキテクト
鈴木 孝彰
| ©2021 F5
2
本日のアジェンダ
• マイクロサービスについて
• コンテナ, Kubernetesについて
• Ingress Controllerについて
• Service Mesh について
• まとめ
• Q/A
| ©2021 F5
3
https://www.nginx.co.jp/resources/ebooks/nginx-cookbook-jp/
| ©2021 F5
4
NGINXによるアプリケーションモダナイズ例
NGINXの特性を生かし、
アプリ開発者はアプリの開発に注力し、セキュリティも担保できる基盤を実現する案。
APIマネジメント
モニタリング
自動化
NGINX App Protect
WAFモジュール
サービスメッシュ
2021
HTTP/HTTPS
レート/アクセス制限
軽量/高速処理
コンテンツキャッシュ
従来型アプリケーション
マイクロサービス
パブリッククラウド
OpenShift
NGINX Ingress
Operator
2020
NGINX Ingress
Controller
2016~
| ©2021 F5
5
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マイクロサービス
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NGINX Ingress
Operator
2020
NGINX Ingress
Controller
2016~
| ©2021 F5
6
あなたの組織のマイクロサービスに
関する状況を教えてください
1. マイクロサービスの情報収集をしている.
2. マイクロサービスアーキテクチャの採用を考えている.
3. マイクロサービスを本番環境に適用しようとしている.
4. マイクロサービスと従来型アーキテクチャの両方を運用しています.
5. 私たちは(ほぼ)完全にマイクロサービスを適用した組織です.
| ©2021 F5
7
造船の歴史と革命
ヨーロッパの造船 (1500年頃)
船は1つの場所と手作業で何ヶ月もかけて作られました.
ギルド制度が職人を提供し技術や訓練を独占.
ギルドは職人を保護し優れた品質の製品を生み出した
が時間がかかり非効率であった.
ブリガンティンを建造する船舶、1541年
| ©2021 F5
8
ヴェネツィア国立造船所は世界で最も強力で効率的な
造船所であった.
毎日1隻の船が建造され, 様々な仕様のガレー船
(人力でオールを漕いで進む軍艦)が100隻もストック
されていた.
現在のヴェネツィア国立造船所
マイクロサービスの起源は首都ヴェネツィア
| ©2021 F5
9
CONFI
| ©2021 F5
10
CONFI
船体製作
水漏れや亀裂を塞ぐ
帆
武器
ロープ
いかり
櫂
帆走
製造所
| ©2021 F5
11
https://www.toyota.co.jp/jpn/company/history/75years/
| ©2021 F5
12
マイクロサービスとどう関係しているのか?
| ©2021 F5
13
従来型アプリケーション マイクロサービス
| ©2021 F5
14
従来型アプリケーション
一般
UI
画像解析
検索 課金
支払
通知
予約
管理者
UI
マイクロサービス
全機能
Ruby
Go
Python
Ruby
Scala
JavaScript
Rust
TypeScript Python
巨大な1つのアプリケーション 機能ごとに複数言語のアプリケーションで構成
| ©2021 F5
15 https://paypay.ne.jp/
2018 2021
| ©2021 F5
16 https://paypay.ne.jp/
2018 2021
v
v
v v v v
v v v vc
vc v v
| ©2021 F5
17
マイクロサービスアーキテクチャは
アプリケーションが多くの疎結合で機能ごとに
小分けしたサービスで構成するアプローチです.
• 高いメンテナンス性とテストの容易性
• 機能単位でのスケールアップ/ダウン
• サービスファースト、素早いアップデートが可能
• コードがデータベースが分散されセキュア
• 様々な技術エンジニアチームで開発が可能
| ©2021 F5
18
マイクロサービスに関する
懸念事項はありますか?
1. 学習と知識 - 本番環境への適用の難しさ
2. 本番環境 - ロギング, 可視化, モニタリング
3. 本番環境 - セキュリティ
4. 本番環境 – アプリケーションや複数チーム組織のスケーリング
5. 特になし
| ©2021 F5
19
モダンアプリケーションには最新アーキテクチャが必要
FROM MONOLITHIC ...
...ダイナミックに
3層構造、J2EEスタイルのアーキテクチャ
高級言語や共通ライブラリ
持続的なデプロイメント
固定された静的インフラ
大規模な機能リリース
サイロ化したチーム(開発、テスト、運用)
マイクロサービス
軽量 (REST、JSON) APIコール
Dockerコンテナ、Kubernetes
自動化、コード化インフラストラクチャ
継続的デリバリー
様々な言語でのDevOps カルチャー
モノリシックから..
開発効率重視のプログラミング言語を選択して開発、迅速なアップデート、自動化
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20
コンテナとは,アプリケーションに必要な最低限のものを集めて, 1つのイメージとしてパッケージ化したものです.
• 実行可能なアプリケーションコード – コンパイル済みまたはフレームワーク
• ランタイムアーティファクト – ライブラリ、ログ基盤エージェント、ログファイルなど
• ランタイム要件の宣言 – ネットワーク、ストレージなど
コンテナとは?
開発 ビルド イメージ テスト デプロイ 運用
コード コンテナ
各機能を担当する開発者のラップトップからテスト/本番環境へコンテナイメージを展開できる
| ©2021 F5
21
Kubernetesは, 多数のサーバー ('ノード') を組み合わせてコンテナを実行するためのプラットフォームを作成します
Kubernetesとは?
Kubernetes
Master
API Server
Scheduler
Controller-
Manager
etcd
Kubernetes
Node
Kubelet
Kubernetes
Node
Kubelet
Kubernetes
Node
Kubelet
Ingress
Controller
Internal
Network
KubeProxy
KubeProxy
KubeProxy
External Load
Balancer
• BIG CIS
• NGINX
• Cloud LB
Users
コンテナのスケールアウト/イン、モニタリング、マルチテナント管理
| ©2021 F5
22
Kubernetesとは?
Kubernetes
Master
API Server
Scheduler
Controller-
Manager
etcd
Kubernetes
Node
Kubelet
Kubernetes
Node
Kubelet
Kubernetes
Node
Kubelet
Ingress
Controller
Internal
Network
KubeProxy
KubeProxy
KubeProxy
External Load
Balancer
• BIG CIS
• NGINX
• Cloud LB
Users
Ingress Service Deployment
Pod
Pod
Pod
コンテナのスケールアウト/イン、モニタリング、マルチテナント管理
Ingress – 外部からのリクエストをコントロール
Service – Podへのアクセスを可能にする
Deployment – アプリケーションをデプロイする
Pod – コンテナが動作する最小単位
| ©2021 F5
23
本番サービスを支えるKubernetes環境
開発者
運用チーム
Infrastructure
Dataplane
Application
Dataplane
Application
Runtime
アプリケーション
Code Repo CI/CDパイプライン
自動化
コンテナ
ModSecurity AppProtect
認証 モニタリング ログ収集
WAF
ユーザー
| ©2021 F5
24
Development
Operations
Infrastructure
Dataplane
Application
Dataplane
Application
Runtime
App
Code Repo CI/CD pipeline
Automation
Pod
ModSecurity AppProtect
Auth Monitoring Logging
WAF
Users
本番サービスを支えるKubernetes環境
| ©2021 F5
25
マイクロサービスを支える NGINX ソリューション
NGINX Ingress Controller
NGINX Service Mesh
| ©2021 F5
26
Ingress Controllerについて
| ©2021 F5
27
Ingress Controllerを使用してますか?
1. Default Kubernetes Ingress Controller
2. Default OpenShift Router
3. NGINX Ingress Controller
4. F5 Container Ingress Services
5. その他
6. 特になし
| ©2021 F5
28
• Kubernetes プラットフォームの外部からのトラ
フィックを受け入れ、プラットフォーム内で実行
されているPod(コンテナ) に負荷分散します。
• Kubernetes API を使用して設定され、
「Ingressリソース」と呼ばれるオブジェクトを
利用する
• Kubernetes で実行中のポッドを監視し、例えば
ServiceにPodが追加または削除された場合に、
ロードバランシングルールを自動的に更新します
Ingress Controller
Internal
Network
ユーザー
Ingress
Controller
Kubernetes 環境用のロードバランサー
Ingress
| ©2021 F5
29
NGINX Ingress Controller
ロードバランサー, キャッシュ, API Gateway, WAF オールインワンソフトウェア
アプリケーションをコントロールし保護する
• NGINX Ingress Controller
大規模アプリケーショントラフィックを実現
• JWT認証:
OpenID接続を介して承認されたユーザーを検証する
• NGINX App Protect:
F5 WAFに基づいて開発された最新のアプリセキュリティ
ソリューション
Ingress
| ©2021 F5
30
L7リクエストルーティング
トラフィック分割
レート制限
JWT認証
Web Application Firewall
NGINX Snippets
URLパス, リクエストメソッド
A|B テスト, Canaryリリース
不正クライアント対策
認証機能をNGINXにオフロード
アプリケーション脆弱性対策
既存のNGINXコンフィグを適用
NGINX Plus Ingress Controller ユースケース
| ©2021 F5
31
スケールにおいて2つの課題
マルチテナント (チーム)
複数チームがアプリケーションコンテナ
環境を安全に共有する方法
複雑なアプリケーション
複雑なアプリケーションに必要
な高度な設定するにはどうすれ
ばよいでしょうか
| ©2021 F5
32
Host
TLS
Upstreams
Routes
- Path
Action
Split
Match
Route
ErrorPage
pass
redirect
return
proxy
delegation
optional
Host
TLS
Upstreams
Routes
- Path
Action
Split
Match
Route
ErrorPage
pass
redirect
return
proxy
delegation
optional
NGINX Ingress Resources – 豊富な機能
Host
TLS
Policies
Upstreams
Routes
- Path
Policies
Action
Split
Match
Route
ErrorPage
pass
redirect
return
proxy
delegation
VirtualServer
ドメインやURLパスの設定
pass
redirect
return
proxy
pass
redirect
return
proxy
Host
Upstreams
Subroutes
- Path
Policies
Action
Split
Match
ErrorPage
pass
redirect
return
proxy
VirtualServerRoute
URLパスの詳細設定
NGINX server configuration
NGINX http configuration
Server and HTTP snippets
NGINXコンフィグ拡張
NGINX location configuration
Location snippets
NGINXコンフィグ拡張
Policies
レート制限や認証
Access Control
Rate Limiting
Auth (JWT, OIDC)
MTLS (Ingress/Egress)
App Protect WAF
| ©2021 F5
33
NGINX Ingress Resource – 分散設定
| ©2021 F5
34
NGINX Ingress Resource – 分散設定
インフラ アプリケーション
開発者
SRE
認証管理
セキュリティ
| ©2021 F5
35
NGINX Ingress Resource – 分散設定
SI 開発会社A
開発会社B
開発会社C
本社
認証管理
セキュリティ
| ©2021 F5
36
アプリケーション
Internet
Ingress
アプリケーション
NGINX Ingress Controller
Cloud Shell
productpage.takaaki-nginx.xyz
Kubernetes API
Ingress Resources
NGINX Ingress Resource – ユーザーとの関係性を管理
マルチテナント, 様々なチーム
L7リクエスト
コントロール
| ©2021 F5
37
Service Meshについて
| ©2021 F5
38
本番環境でサービスメッシュを使用していますか?
1. はい、 Istioを利用中です
2. はい、その他のサービスメッシュ製品
3. いいえ、積極的に評価しています
4. いいえ、予定はありません
| ©2021 F5
39
サービスメッシュ活用範囲
Users
Ingress
Controller
“North-South” トラフィック
“East-West” トラフィック
productpage.takaaki-nginx.xyz
| ©2021 F5
40
サービスメッシュとは
K8Sに欠けているもので何が必要ですか?
サービスメッシュは、分散システムの
アプリケーショントラフィック制御、監視、
セキュリティの向上を目的としています。
- The New Stack
| ©2021 F5
41
サービスメッシュ
サービスメッシュはアプリ間トラフィック管理, テレメトリー収集をします.
セキュアトラフィック
エンドツーエンド暗号化(相互 TLS/mTLS), ACL
すべてのサービス トラフィックの管理
ロードバランス, サーキットブレーカ, B|G, レート制限
オーケストレーション
インジェクションとサイドカー管理, k8s API統合
トラフィックの測定
トランザクション・トレースとリアルタイム・モニタリング
Istioはオープンプラットフォーム
トラフィック管理
ポリシー適用
テレメトリー収集
https://developer.ibm.com/jp/videos/new -builders-istio4/
マイクロサービス マイクロサービス
設定管理
| ©2021 F5
42
NGINX Service Mesh 概要
• NGINX サービスメッシュは K8s クラスタ内で動作します
• 外部サービスへの入力/出力トラフィックを安全に管理
• 任意のK8sクラスタプラットフォームに展開可
AWS EKS, AzureAKS, GoogleGKE
| ©2021 F5
43
アプリに「トラフィック制御, アクセス制限, 外部通信を許可する」という
メッシュポリシーを適用することが可能です。
(kubectl apply –f policy.yaml)
NGINX Service Mesh サイドカー
アプリケーションA
Pod
アプリケーションB
Pod
通信制御: ポリシー
| ©2021 F5
44
Mutual TLS
Instrumentation
Tracing
Rate Limiting
Traffic Splitting
Access Control
Egress Control
暗号化、セキュリティ保護
パフォーマンス、待機時間、可用性を監視する
トランザクションのデバッグと障害の特定
脆弱なアプリを保護、クライアントを制限する
A|Bテスト, Canaryリリース, Blue-Green
トラフィックを正確に管理, アクセスリスト
内部から外部サービスへのトラフィックの管理
サービスメッシュのユースケース
| ©2021 F5
45
トラフィック分割
サーキットブレーカー
productpage.takaaki-nginx.xyz
NGINX サービスメッシュ – システム観点での管理
アクセス制御
暗号化
| ©2021 F5
46
Istio と NGINX Service Mesh
o 概念とレイヤーが増えるので、ネットワークは複雑になってくる.
o Service MeshデータプレーンはNGINX基本機能と専用モジュールで実現.
o データプレーンやログがNGINXなので属人化しにくい.
o マルチクラウドで共通のNSM環境が利用が可能
o NGINXパフォーマンスはサイジング可能.
o SMI仕様を共有利用できるので運用難度を軽減.
o F5 NGINXサポートで導入しやすい.
o ロードマップにより破壊的アップデートを避け安定リリース.
istioctl
o 概念とレイヤーが増える、ネットワークは複雑になってくる
o 高機能、高い知名度
o K8s, Nomad, Consul 様々なオーケストレーション
o 独自のサービスメッシュ環境を構築
o 学習コストが高く属人化しやすい
o コミュニティが活発、陳腐化しやすい
o 運用負荷が高い
o Google, IBM, Amazonなどでマネージドメッシュサービス
nginx-meshctl
| ©2021 F5
47
✓ マイクロサービスを取り入れ、Kubernetesを利用しています.
✓ 自動化された CI/CD パイプラインを使用します.
✓ アプリケーションを頻繁にリリースします (平日1回程度).
✓ ゼロトラストネットワーク環境にしていきます(mTLS, 暗号化).
✓ コンテナのトラフィックのモニタリングを行います.
サービスメッシュを活用するには
| ©2021 F5
48
まとめ
| ©2021 F5
49
本日お伝えした内容
マイクロサービスアーキテクチャを適用するサービスやアプリケーション.
アプリケーションを反復して機能改善やリリースを行う必要性.
マイクロサービス向け技術選定ではコンテナやKubernetesを考えることになります.
アプリケーションの開発と運用のための組織変更が必要になることもあります.
Ingress Controller, Service Meshを活用するのが鍵となります.
無償トライアルを利用してNGINX Ingress Controller, Service Meshをお試しください!
Fundamentals of Microservices Japanese Webinar

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