KubernetesとDockerの根本的な役割や性質の違い

DockerとKubernetesのどちらを使用しようかお悩みですか？この2つには根本的な違いがあり、直接比較することは難しく、明確な答えはありません。

とは言え、両者を比較するなら、それぞれの特徴や機能を理解することが重要です。開発プロセスにおける両者の位置付けを理解するため、DockerとKubernetesの機能やメリットをご紹介します。

KubernetesとDockerの違いについて動画での解説もご用意しています。

KubernetesとDockerの機能

最近のアプリケーションは複雑で、様々なフレームワークやライブラリをデバイスにインストールしなければなりません。幸い、アプリケーションと必要なリソースは統合することができます。

このプロセスはコンテナ化と呼ばれ、アプリケーションと必要な依存関係をすべて、「コンテナ」単位で管理します。これによってアプリケーションはポータブル化され、デプロイや管理がより簡単になります。

さらに、テスト用にデプロイ環境を複製する際に発生し得る課題を軽減することもできます。テスト環境を別途構築しなければならない従来のアプリケーションアーキテクチャとは対照的に、コンテナ化されたアプリケーションでは、アプリをデプロイする場所と同じ環境でテストを行うことができます。

またコンテナ化によって、マイクロサービスアーキテクチャ全体で複数のアプリケーションコンポーネントをデプロイ、実行することも可能です。これは、アプリのリソースが同じハードウェアを共有し、各コンポーネントとそのライフサイクルをより詳細に管理できることを意味します。コンテナはホストOSのカーネルを使用するため、ハイパーバイザーは不要。そのため、仮想マシンよりも軽量になります。

クラウド環境では、コンテナ化技術により運用効率、移行時の互換性、環境の一貫性、シームレスなスケーリングが可能になります。

Dockerとは

コンテナ技術は複数存在しますが、最も人気が高く、広く使用されているのがDockerです。Dockerはオープンソースのコンテナ化ツールで、アプリケーションのデプロイ、管理、共有を可能にするエコシステムを構築します。

2013年Dockerがリリースされたことで、効率的かつ容易なコンテナ化が可能になりました。その革新的な機能により、それまでのコンテナベース開発における課題もいくつか解消されました。

中核となるコンポーネントは、コンテナをホストするDocker Engine。Docker EngineはホストOS上で実行され、コンテナと相互作用してシステムリソースにアクセスします。Dockerでは、コンテナの構築方法とコンテナ内での実行内容を指定するのにYAML設定ファイルが使用されます。このファイルこそが、Dockerをポータブルでトラブルシューティングを容易にする要素の1つです。

Dockerコンテナは、定義されたチャネルを介して互いに通信することができ、各コンテナには固有のアプリケーション、ライブラリ、設定ファイルが割り当てられます。Dockerコンテナには任意のアプリを格納し、任意のサーバーで実行可能です。これによって、アプリケーションの柔軟性と互換性が高まり、オンサイト、パブリック、プライベートクラウドなど、さまざまな環境で実行できるようになります。

Kubernetesによるコンテナオーケストレーション

最新のソフトウェアは、マイクロサービスに大きく依存しています。マイクロサービスは、デプロイや更新が容易で、各サービスが独立して機能します。コンテナは、マイクロサービスアーキテクチャをホストするのに便利ですが、アプリケーションが複雑化するにつれ、手動で管理、保守、移行などの作業を行うのが困難になります。そのため近年では、コンテナオーケストレーションツールが台頭しています。

コンテナオーケストレーションとは、コンテナ化されたワークロードの実行に必要な、デプロイメント、管理、スケーリング、ロードバランシング、ネットワーキングなどの操作を自動化するプロセス。クラスタと呼ばれる複数のノードで大規模に実行されるため、アプリケーションを停止することなくさまざまな環境にデプロイすることができます。

K8sとして知られるKubernetesは、拡張性の高いオープンソースのコンテナオーケストレーションシステムです。APIを使用してネットワーク全体でアプリケーションを実行するプロセスを自動化し、そこから生じる複雑な問題に対処します。Googleによって開発され、2015年にCloud Native Computing Foundationによってオープンソース化されました。

Kubernetesのリソースは宣言的な仕組みになっており、まずはYAML設定ファイルですべての要件を定義します。コンテナをデプロイするために、Manifest.ymlファイルのすべての要件を満たすホスト（ノードをホストするマシン）を探し、そのノードへのクラスタデプロイが自動的にスケジュールされます。また、定義された構成に基づいたコンテナのライフサイクルも自動で管理できます。

Kubernetesは、以下の主要コンポーネントを使ってコンテナオーケストレーションを実現します。

• ノード：コンテナをデプロイするワーカーマシン
• クラスタ：接続されたノードのグループ（複数のノードで負荷のバランスをとり、ノードに障害が発生してもアプリケーションが実行されるようにする）
• Kubelet：各ノード上で実行され、コンテナが適切に実行されていることを確認するエージェント
• コントロールプレーン：クラスタ内のワーカーノードとPodを管理
• Pod：ノード上にデプロイされたコンテナをカプセル化するオブジェクト（基本的にはアプリケーションインスタンスで、Kubernetesで作成できる最小のユニット）

Kubernetesは、大量のコンテナをデプロイして管理する必要のある状況で有用になります。オーケストレーションツールを使ったコンテナのライフサイクルの管理は、コンテナをCI/CDに統合するDevOpsチームにとっても役立ちます。

Docker Swarm

Docker Swarmは、Dockerが開発および管理するオープンソースのコンテナオーケストレーションツールであり、Kubernetesの代替ソリューションです。スケーリング、マルチホストネットワーキング、自動ロードバランシングなど、コンテナの大量デプロイと管理に必要になる機能が一式揃っており、サードパーティのオーケストレーションツールに依存する必要がなくなります。容易にインストールでき、軽量で、Dockerエコシステムに慣れていればすぐに使い始めることができます。

Docker Swarmは、少数のノードと比較的シンプルなアプリケーションを扱う場合に適した選択肢です。クリティカルなアプリのために大規模なノードをオーケストレーションする場合は、セキュリティ機能、常時監視、柔軟性、弾力性に優れたKubernetesを使用するのが得策です。

DockerとKubernetesのどちらを選ぶか

ここまでで、DockerとKubernetesが、異なるユースケースを持つことがわかりました。Dockerはアプリケーションをパッケージ化・出荷し、単一のノードで作業するために使用します。対するKubernetesは、ノードのクラスタ全体でアプリケーションのデプロイとスケーリングを行うものです。また、Kubernetesはコンテナを管理するためのソリューションで、コンテナをビルドするには別のソフトウェアが必要になります。

KubernetesとDockerは根本的に異なるツールですが、スケーラブルなコンテナ化アプリケーションを提供するという点では共通しています。つまり、どちらかを選択するのではなく、併用することも可能ということです。

DockerとKubernetesの併用

すでにお分かりのとおり、Dockerは単一ノード上でアプリケーションの出荷とデプロイを行い、Kubernetesはノードのクラスタ全体でアプリケーションを管理するものです。一緒にデプロイすることで、DockerとKubernetesのいいとこ取りができ、アプリケーションにスケーラビリティ、アジリティ、回復力を与えます。

Kubernetesでは、クラスタ内の各ノードの状態を追跡することで、Dockerコンテナの耐障害性を高めることができます。自動的に再起動して、故障したノードを交換し、ヘルスチェックに応答しないノードは強制終了。ロードバランシングによって、各ノードに負荷がかかりすぎることもありません。

KubernetesとDockerは、どちらも異なるアプリケーションコンポーネントの実行方法を決定するのに役立つさまざまな機能を搭載しているため、アプリを柔軟かつ容易に更新することができます。また、Dockerコンテナを即座に構築し、Kubernetesで最小限の手間でクラスタを拡張できるため、スケーリングもシームレスです。

他にも、以下のようなメリットがあります。

• リソース使用量の最適化
• ソフトウェアの健全性の監視
• デプロイや自己修復などの操作の自動化
• ストレージオーケストレーション

さらに、Dockerコンテナはシステムに依存せず、Docker Engineをサポートするあらゆる環境で実行できるため、移行にも手間がかかりません。

まとめ

DockerとKubernetesを戦略的に併用することで、アプリケーション開発にさらなる可能性が生まれます。どちらも幅広いタスクを実行できる強力なソフトウェアであり、この組み合わせはサーバーレスコンピューティング、マルチクラウドのデプロイ、マイクロサービスの管理、機械学習などで活用されています。

DockerとKubernetesを使って、適応性が高く効率的なソフトウェア開発環境を構築してみてください。Dockerでアプリケーションの速度とシステムの非依存性を確保し、Kubernetesで高い稼働率、適切なロードバランシング、クラスタのスケーリングを行うことができます。

Kinstaの高性能クラウドプラットフォームには、最大のスケーラビリティを実現するKubernetesが搭載されています。

Steve Bonisteel Kinsta

Steve Bonisteel is a Technical Editor at Kinsta who began his writing career as a print journalist, chasing ambulances and fire trucks. He has been covering Internet-related technology since the late 1990s.