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Krustlet101
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- 2. Agenda • Kubernetes とは •WebAssembly とは • Krustlet とは • Demo • まとめ
- 3. Kubernetes とは コンテナベースのアプリを分散環境で動作するためのプラットフォーム ここ最近プロダクション環境での利用が増え、セキュリティやコストに注目 コンテナアプリの特徴 •ポータブル • 軽量 Kubernetes の特徴 • 宣言的設定 • 自己修復
- 4. Kubernetes のしくみ ControlPlaneがClusterをdesired state (望ましい状態)に維持するよう動作 kubeletのPod Lifecycle Event Generator(PLEG)モジュールは、Containerの状態を 調整し、最新の状態に保つ api-server controller -manager kubelet scheduler etcd master node Kubernetes cluster High-Level Container Runtime Low-Level .yaml Containers
- 5. WebAssembly（WASM）とは ブラウザにダウンロードして実行できるバイナリ Firefox／Chrome／Safari／Edgeなどの主要なブラウザに対応 Google／Microsoft／Mozilla／Appleなどが共同で仕様策定 C/C++／Rust／Golang／TypeScriptなどからLLVMベースの コンパイラーでコンパイル可能 WASMの目指すところ • ポータブル • 軽量・高速 • 安全
- 6. Compile Once, RunAnywhere 引用: https://hacks.mozilla.org/2019/03/standardizing-wasi-a-webassembly-system-interface/ • POSIX の場合 異なるバージョンのlibcでコンパイルし 異なるマシンをターゲットにする • WebAssembly の場合 ポータブルなバイナリを提供
- 7. Security 引用: https://hacks.mozilla.org/2019/03/standardizing-wasi-a-webassembly-system-interface/ POSIX の場合 •ユーザーがプログラムを起動 • ユーザーがファイルにアクセスでき る場合 プログラムも同じアクセス 権を持つ WebAssembly の場合 • サンドボックス化されコードはOSに 直接通信不可 • プログラムごとに実行制限できる
- 8. WASI (WebAssembly SystemInterface) とは WebAssembly をブラウザ以外の環境で実行できるよう ホストのファイルやネットワークなどの資源に安全にアクセスする ための仕様 Fastly／Mozilla／Node.jsなどが共同でWASIの策定を開始 POSIXに似たAPIが定義されている 最初から必要なAPIをすべて策定するのではなくモジュール形式で 順次拡張していく方針 https://wasi.dev/
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- 10. Kubernetes meets WebAssembly api-server controller -manager scheduler etcd masternode Kubernetes cluster WASM Runtime .yaml WASM modules Kubernetesの世界 Krustlet WebAssemblyの世界 • WASMのバイナリフォーマットは そのまま実行できない • WASM Runtimeがネイティブコード に変換して実行 ✓ ポータブル ✓ 軽量・高速 ✓ 安全
- 11. Krustlet とは • Rustによるkubeletの実装 「Kubernetes-rust-kubelet」を略したもの •Kubernetes NodeでWASM Mosuleを実行・管理 Kubernetesインターフェイスを使用 ◼ セキュリティ アクセス明示的なアクセ ス許可なしで、OSに直接 できない ◼ 軽量・高速 Containerより軽量 Nodeごとに実行できる Moduleの数が多くなる ◼ ポータブル 任意のOSで WASM Module をコンパイルし任意の Nodeで実行
- 12. Krustlet のしくみ • Krustletは、KubernetesのNodeとして KubernetesClusterに登録 • Krustletで使用できるランタイムは 現時点ではwasccまたはwasi • Kubeletと同じくPodの生成・削除・更新 を行う • Krustlet Nodeは、Taint/ Toleration nodeSelectorを使用 • Kubernetesのapi-serverと通信して 新たなPod requestを待機し、WASM ModuleをNodeで実行 apiVersion: v1 kind: Pod metadata: name: hello-world-wasi-rust spec: containers: - name: hello-world-wasi-rust image: xxx.azurecr.io/hello-world-wasi-rust:v1 nodeSelector: kubernetes.io/arch: "wasm32-wasi" tolerations: - key: "krustlet/arch" operator: "Equal" value: "wasm32-wasi" effect: "NoExecute" - key: "node.kubernetes.io/network-unavailable" operator: "Exists" effect: "NoSchedule"
- 13. 対応するProvider WASI • WASIに準拠した`wastime`を使用 •ネットワーク機能が現時点で利用できない waSCC • WebAssembly Secure Capabilities Connector • Actor Modelを採用 • ネットワーク機能をサポート • クラウドネイティブサービス（メッセージブローカー／データベース） 連携やIoT／組み込みハードウェアなどでの利用 • 強固なセキュリティモデル・JSON Web Tokenで署名が必要 https://wascc.dev/
- 14. WASM Module の管理wasm-to-oci clang(c)/cargo(Rust)などを使用してWASM moduleをBuild OSSのwasm-to-ociを使用し、WebAssembly moduleをPush OCI ArtifactsをサポートしたレジストリにBlobとして格納 $ wasm-to-oci push hello.wasm <oci-registry>.azurecr.io/hello:v1 https://github.com/engineerd/wasm-to-oci • Google Container Registry • Harbor Container Registry v2.0 • Distribution • Azure Container Registry
- 15. Demo 環境 api-server controller -manager scheduler etcd master node #1 AzureKubernetes Service .yaml wassc WASM modules Krustlet WaSCC Docker Container Kubelet node #2 OCI Registry
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- 20. Linux Containerとの違い Linux ContainerとWebAssembly を比較すること＝両方の技術にとって不公平 開発者は、2つの長所と短所を使い分けるとハッピー！ WebAssembly • ハードウェアに関係なくどこでも実行で きるポータブルバイナリ形式を提供 • OS レベルのSandbox環境と同じ柔軟性は 提供されない Linux Container • OS レベルのSandbox環境を提供す るように設計 • インテル・チップセット用にコン パイルされたコードは ARM ハード ウェア上で実行できない https://deislabs.io/posts/introducing-krustlet/
- 21. まとめ • Krustlet とはKubernetesCluster上でWebAssemblyを動かす ためのRust製Kubelet • WebAssemblyの特徴であるポータブル・軽量・安全なアプリ ケーションとKubertetesの宣言ベースでの実行環境を組み合 わせるというおもしろアプローチ • WebAssembly ModuleはOCI Registryにて管理可能 • 既存のコンテナエコシステムとうまく共存させるのが良い
- 22. 参考文献 • Krustlet(GitHub) https://github.com/deislabs/krustlet • IntroducingKrustlet, the WebAssembly Kubelet https://deislabs.io/posts/introducing-krustlet/ • WebAssembly meets Kubernetes with Krustlet https://cloudblogs.microsoft.com/opensource/2020/04/07/announcing-krustlet-kubernetes-rust-kubelet-webassembly-wasm/ • WebAssembly on Kubernetes!(Matt Fisher) https://www.youtube.com/watch?v=epdUIS5FDyQ • Getting Started With Krustlet https://www.youtube.com/watch?v=9U_ldSwQNJU • WebAssembly, Krustlet, and the Future https://www.youtube.com/watch?v=sygr4qZ-X8g • WASI https://wasi.dev/ • Pod Lifecycle Event Generator: Understanding the “PLEG is not healthy” issue in Kubernetes https://developers.redhat.com/blog/2019/11/13/pod-lifecycle-event-generator-understanding-the-pleg-is-not-healthy-issue-in-kubernetes/ • Standardizing WASI: A system interface to run WebAssembly outside the web https://hacks.mozilla.org/2019/03/standardizing-wasi-a-webassembly-system-interface/ • Kevin Hoffman — Building a Containerless Future with WebAssembly https://www.youtube.com/watch?v=vqBtoPJoQOE • Distributing WebAssembly modules using OCI registries https://radu-matei.com/blog/wasm-to-oci/
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