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エンジニアのための勉強会 #5
Container
• コンテナとは何かを知る
• コンテナオーケストレーションが何かを知る
• よく聞くDockerやKubernetesが何かを知る
• マイクロサービスが何かを知る
• コンテナとマイクロサービスの関連を知る
今回の内容
• 開発(dev)と本番(prod)で環境が違う
• アプリのバージョン
• OSのパッチ
• 環境変数 … etc
• リリース(デプロイ)と戻し(ロールバック)が大変
• リリース手順が複雑
• 作業の漏れが発生する可能性
コンテナの活用へ
開発でよくある課題
※リリースとデプロイの単語の違いは割愛。以後デプロイを使います
• サーバやアプリを仮想化する技術の一種
• 環境とアプリをまとめてコンテナ化する。コンテナ化されると、
どの環境でも同じように動作する
• コンテナは従来の仮想化と比較して非常に軽量
• コンテナの代表例がDocker
コンテナとは何か
• サーバやアプリを仮想化する技術の一種
→従来の仮想化と何が違う?
• 環境とアプリをまとめてコンテナ化する。コンテナ化されると、
どの環境でも同じように動作する
→具体的にどういうこと?
• コンテナは従来の仮想化と比較して非常に軽量
→どうして?
• コンテナの代表例がDocker
コンテナとは何か +疑問
従来の仮想化(ハイパーバイザー型)のイメージ
ハイパーバイザー
ハードウェア
ゲストOS
ライブラリ
アプリ
カーネル
ゲストOS
カーネル
仮想サーバ
ライブラリ
アプリ
仮想サーバ
• ハイパーバイザーと呼ばれるソフトをハー
ドウェアに直接インストール
• ハイパーバイザー上で、複数のゲストOSが
起動。またそれぞれのOSにカーネルが存在
• ゲストOS上にライブラリ、ミドルウェアや
アプリをインストール
• これらが「仮想サーバ」と呼ばれる単位
■具体例
ハイパーバイザー:VMware など
ゲストOS :Red Hat, Debian など
コンテナによる仮想化のイメージ
• ホストOSにコンテナエンジンをインストー
ル
• エンジン上で複数のコンテナが起動
• コンテナのOSはホストOSとカーネルを共有
するため、非常に軽量。起動も速い
• コンテナのOS上にライブラリやアプリをイ
ンストールしてまとめた単位がコンテナとし
て動作する
ハードウェア
ホストOS
カーネル
軽量OS
コンテナ
ライブラリ
アプリ
軽量OS
ライブラリ
アプリ
コンテナ
コンテナエンジン
■具体例
ホストOS, 軽量OS : Red Hat, Debian, Alpine など
コンテナエンジン :Docker など
• OSの中核部分
• RedHatとかDebianとか呼んでるものは、正確には
「Linuxディストリビューション」
• カーネルだけだとOSが動作しないので、シェルや
ライブラリを追加してパッケージ化している。こ
れがLinuxディストリビューション
補足:カーネルとは
Linuxディストリビューション
シェル
カーネル
コンテナのデプロイ
ハードウェア
ホストOS
カーネル
軽量OS
コンテナ
ライブラリ
アプリ
軽量OS
ライブラリ
アプリ
コンテナ
コンテナエンジン
軽量OS
コンテナ
ライブラリ
アプリ
軽量OS
コンテナ
ライブラリ
アプリ
• 開発環境でテストした
アプリをコンテナごと
本番にデプロイ
• コンテナまるごとなの
で、複雑な手順も不要
• 旧バージョンは廃棄
• 併存させることも可能
DevProd
• 従来の仮想化と何が違う?
→コンテナ上のOSがホストOSとカーネルを共有する
• 「環境とアプリをまとめてコンテナ化する。コンテナ化された
イメージは、どの環境でも同じように動作する」とは?
→コンテナにOSやライブラリ、アプリも含まれる
• なぜ軽量?
→カーネルの共有により、コンテナ内のOS自体が非常に軽量
疑問への回答
例:Webサーバをコンテナで置き換えた場合
出展:AWS Innovate [S-11] ところで、コンテナ化ってどうやればいいの?
• Webサーバにも様々なサービスがある(httpサーバ, 監視エージェント, fooアプリ…)
→それぞれをコンテナ化する(1サービス=1コンテナが基本)
• コンテナの設定や監視など、管理する情報が増える
• コンテナのデプロイが煩雑になる
• コンテナ間通信の管理
• コンテナのログ管理
• ロードバランシング
• コンテナが死んだ場合にどうやって気付くか … etc
コンテナオーケストレーションツールの活用
コンテナが増えたときの課題
• 複数のコンテナを統合的に管理するツール
• コンテナを複数のサーバへ安定的にデプロイ
• アプリケーションをスケーリングさせる
• コンテナ間通信を楽に管理
• コンテナが死んだ時に自動再起動してくれる … etc
• コンテナを安定的に運用する
• 代表例がKubernetes (k8s)
コンテナオーケストレーションとは何か
Kubernetesのイメージ図
出展:https://qiita.com/Kta-M/items/ce475c0063d3d3f36d5d
• サーバレス
• AWS Lambdaの裏側はコンテナ
• Lambdaを実行すると、AWS上でコンテナが起動して処理される
• マイクロサービスアーキテクチャ
• 各マイクロサービスをコンテナで分離できる
コンテナはどう活用されている?
• アプリケーションが複数の小さなサービスによって構成される
• 各サービスについて独立したチームによって管理される
• サービス間が通信をして機能を提供する
• 対して、密結合なアプリケーションをモノリシック(Monolithic)と言う
マイクロサービスアーキテクチャとは?
ソフトウェア開発の技法の1つであり、1つのアプリケーションを、ビジネス機能
に沿った複数の小さいサービスの疎に結合された集合体として構成するサービス
指向アーキテクチャ(service-oriented architecture; SOA)の1種である。
出展:https://ja.wikipedia.org/wiki/マイクロサービス
マイクロサービスのイメージ図 (例:Netflix)
出展:https://www.slideshare.net/AmazonWebServices/pfc304-effective-interprocess-communications-in-the-cloud-
the-pros-and-cons-of-microservices-architectures-aws-reinvent-2014?from_action=save
マイクロサービスの処理イメージ (例:レコメンド)
Catalog
DB
User
DB
※Netflixの実際の処理は知らないので、あくまでイメージとして捉えてください
Account Service
Recommendation
Service
Catalog Service
• レコメンドする動画の決定は、Recommendation Serviceの中で完結
→レコメンドのロジックを修正したい場合、Recommendation Serviceだけ修正すれば良い
• ユーザや動画カタログなど、必要な情報は他のマイクロサービスを経由して取得
→他のサービスのDBには直接アクセスしない=疎結合なアーキテクチャ
• ユーザの属性
(性別や年齢)
からどういう動
画が好みか推定
• 好みに一致する
動画を決定
ユーザ情報の取得
(REST APIなど)
動画カタログ情報の取得
(REST APIなど)
• 開発観点
• 独立して開発、デプロイを行えるため、サービスの開発速度が向上する
• サービスの規模が小さいため仕様の把握が容易
• サービスごとに独自の言語、フレームワークを採用できる
(極端な話、サービスAはOracleでサービスBはSQL Serverとかもできる)
• 運用観点
• サービスごとに起動/停止できるため耐障害性が高い
• スケーリングもサービスごとに行える
マイクロサービスアーキテクチャのメリット
• マイクロサービスを実現する技術としてコンテナが優れている
• コンテナ自体が独立しており、マイクロサービスを疎結合にしやすい
※必ずしもそうではないが、1コンテナ=1サービスだとわかりやすい
• コンテナ内に言語やフレームワークの実行環境を構築できる
• マイクロサービスごとの自動再起動が、k8sなどにより実現できる
• スケーリングもk8sを利用して実現できる
• サービスへのデプロイも、コンテナを活用することができる
マイクロサービスとコンテナの関連
マイクロサービスとコンテナのイメージ
Catalog
DB
User
DBAccount Service
Recommendation
Service
Catalog Service
k8s
※Netflixの実際の処理は知らないので、あくまでイメージとして捉えてください
• 各マイクロサービスがコンテナで構成される
• Account Serviceが死んでもCatalog Serviceの一部は使える
• サービスによっては複数のコンテナで構成される場合も
死んだら自動再起動
• 開発観点
• トランザクション管理が難しく、データの整合性が取れないことがある
• 適切に疎結合となるアプリの設計が非常に難しい。一部は「モノリシックなマイクロ
サービス」が生まれてしまう
• 高いスキルを持ったエンジニアを多数確保する必要がある
• 運用観点
• 管理するサービスが複数になるため、運用が複雑化する
• 複数のサービスが絡んだ処理の場合、障害発生時に原因追求が難しくなる
マイクロサービスアーキテクチャのデメリット
• AWSのサーバにDockerをインストール
• Dockerコンテナを起動してみる
• Dockerで構築されたサンプルのマイクロサービスSock Shopを
デプロイ(時間あれば)
※Sock Shopまでやる場合、無料枠のt2.microではスペックが足りません。
AMIなどを使ってt2.xlargeで作り直してください。
ハンズオン
ハンズオン 手順1
# Dockerのインストール
$ sudo yum update -y
$ sudo yum install -y docker
$ sudo service docker start
$ sudo usermod -a -G docker ec2-user
$ cat /etc/group |grep docker
# 一度ログアウトしたあと、再度ログイン。Dockerがインストールされていることを確認
$ docker info
# サンプルDockerイメージの起動
$ docker run -it --name pyenv python:3.8.2-alpine3.11 /bin/sh
$ echo "print('hello, from container')" > sample.py
$ chmod 755
$ python sample.py
ハンズオン 手順2
# Docker-composeのインストール
$ sudo curl -L "https://github.com/docker/compose/releases/download/1.25.4/docker-compose-$(uname -s)-$(uname -
m)" -o /usr/local/bin/docker-compose
$ sudo chmod +x /usr/local/bin/docker-compose
$ docker-compose –version
# gitのインストール
$ sudo yum install git -y
$ git clone https://github.com/microservices-demo/microservices-demo
$ cd microservices-demo
# サンプルサービスの起動
$ docker-compose -f deploy/docker-compose/docker-compose.yml up -d
• コンテナとはアプリなどを1つにまとめて仮想化する技術
• 複数のコンテナを管理するためのコンテナオーケストレーショ
ンツールがある
• DockerやKubernetesはその代表例
• 複数の小さなサービスから構成されるアプリをマイクロサービ
スアーキテクチャという
• コンテナはマイクロサービスを実現するのに適している
サマリ
• https://www.atmarkit.co.jp/ait/articles/1901/29/news005_3.html
• https://tracpath.com/works/devops/microservices/
• https://qiita.com/hhiroshell/items/f5d9c0de71f2a509350c
• https://qiita.com/niisan-tokyo/items/88a53a1b4aa7ad60723e
• https://qiita.com/Kta-M/items/ce475c0063d3d3f36d5d
• https://postd.cc/microservice-trade-offs/
• https://www.geekly.co.jp/column/cat-technology/1902_047/
• https://pfs.nifcloud.com/navi/tech/container_virtualization.htm
• https://www.itmedia.co.jp/enterprise/articles/1612/19/news041.html
• https://thinkit.co.jp/story/2012/10/17/3722
• AWS re:Invent 2014 (PFC304) Effective Interprocess Communications in the Cloud: The Pros and Cons of
Microservices Architectures
• https://www.slideshare.net/AmazonWebServices/pfc304-effective-interprocess-communications-in-the-cloud-the-pros-and-cons-of-
microservices-architectures-aws-reinvent-2014?from_action=save
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Fin

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