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Kubernetes の概念

ハンズオンラボに入る前に、Kubernetes がどのように機能するか、そしてこのワークショップを通じて使用するツールを理解することが重要です。このセクションでは、EKS 学習の基礎となるコアアーキテクチャ、主要コンポーネント、デプロイメントツールを紹介します。

始める前に

このセクションの環境を準備します:

~$prepare-environment introduction/basics


Kubernetes アーキテクチャ概要​


Kubernetes は コントロールプレーンとワーカーノードのアーキテクチャに従っており、コントロールプレーンがクラスターを管理し、ワーカーノードがワークロードを実行します。


Kubernetes Cluster Architecture
図: 簡略化された Kubernetes クラスターアーキテクチャ


コントロールプレーンコンポーネント​


コントロールプレーンはクラスターに関するグローバルな決定を行い、システムの望ましい状態を保証します。


    

  • API Server — Kubernetes のフロントエンドとして機能し、ユーザーとコンポーネントに Kubernetes API を公開します。
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  • etcd — すべてのクラスターデータを保持する高可用性のキーバリューストアです。
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  • Scheduler — リソースの可用性と制約に基づいて、Pod をノードに割り当てます。
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  • Controller Manager — クラスターの健全性を維持し、実際の状態と望ましい状態を調整するバックグラウンドプロセス（コントローラー）を実行します。
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ワーカーノードコンポーネント​


各ノードは Pod をホストし管理するために必要なコンポーネントを実行します。


    

  • kubelet — コントロールプレーンと通信し、コンテナが期待どおりに実行されていることを確認します。
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  • Container Runtime — コンテナを実行します（例: containerd、CRI-O）。
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  • kube-proxy — ネットワークルールを維持し、Pod とサービス間の通信を管理します。
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Amazon EKS アーキテクチャ​


Amazon Elastic Kubernetes Service (EKS) は、クラスター運用を簡素化するマネージド Kubernetes サービスです。
コントロールプレーンの管理、アップグレード、高可用性を担当するため、ワークロードに集中できます。


EKS では以下が可能です:


    

  • 運用オーバーヘッドを削減してアプリケーションをより迅速にデプロイ
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  • 変化するワークロードに対応するためにシームレスにスケール
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  • AWS IAM とマネージドアップデートを使用してセキュリティを強化
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  • コンピューティングモデルを選択 — 従来の EC2 ノードまたは EKS Auto Mode によるサーバーレス
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責任共有モデル​


Amazon EKS では:


    

  • AWS がコントロールプレーンを管理 — API Server、etcd、Scheduler、コントローラーを含みます。
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  • お客様がワーカーノードを管理 — アプリケーションが実行される EC2、Fargate、またはハイブリッドオプション。
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  • AWS サービスがネイティブに統合 — ロードバランサー、IAM ロール、VPC ネットワーキング、ストレージを含みます。
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Amazon EKS Architecture
図: Amazon EKS アーキテクチャと AWS サービスとの統合


覚えておくべき重要なポイント​


Kubernetes アーキテクチャを理解することは、効果的なクラスター管理とトラブルシューティングに不可欠です:


コントロールプレーン vs ワーカーノード​


    

  • コントロールプレーンコンポーネント（API Server、etcd、Scheduler、Controller Manager）は、クラスター全体の決定と状態管理を処理します
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  • ワーカーノード（kubelet、Container Runtime、kube-proxy）は、アプリケーションの実行とネットワーキングに重点を置いています
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  • この分離により、スケーラブルで回復力のあるクラスター運用が可能になります
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EKS の利点​


    

  • 運用負荷の軽減 — AWS がコントロールプレーンの複雑性、パッチ適用、高可用性を管理します
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  • ネイティブな AWS 統合 — VPC、IAM、Load Balancers、その他の AWS サービスとのシームレスな接続
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  • 柔軟なコンピューティングオプション — ワークロードのニーズに基づいて EC2、Fargate、または Auto Mode から選択
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設計原則​


    

  • 宣言的な設定 — 望ましい状態を定義し、Kubernetes コントローラーがそれを達成するために動作します
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  • API 駆動 — すべてのインタラクションは一貫性と監査可能性のために Kubernetes API を経由します
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  • 拡張可能 — カスタムリソースとコントローラーにより Kubernetes の機能を拡張できます
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これらのアーキテクチャの概念は、アプリケーションのデプロイ、Helm と Kustomize による設定管理、高度なクラスター機能の実装を進めていく上で不可欠です。