Kubernetesとは？メリット・デメリットや使い方をわかりやすく解説

IT業界で話題のコンテナ技術を管理するためのツールが「Kubernetes」です。しかし、そもそも「Kubernetes」とは何かについて、理解されていない方もいらっしゃるのではないでしょうか。

この記事を読むことで、Kubernetesの基本的な概念から、実際の利用シーンでのメリットとデメリット、そして効果的な使い方までを理解できるようになります。システム管理者や開発者といったエンジニアだけでなく、ビジネス拡大を目指す企業経営者の方にもわかりやすく解説します。ぜひ最後までご覧ください。

Kubernetesとは何か

Kubernetes「読み方：クバネティス、クーバネティス」とは、コンテナ化されたアプリケーションを自動でデプロイ、スケーリング、運用するためのオープンソースプラットフォームです。また通称「K8s（ケーエイツ）、クーべ」とも呼ばれます。

Googleが開発し、現在はCloud Native Computing Foundationがメンテナンスを行っています。Kubernetesの基本構成は上図のようになっており、複数のコンテナをまとめて管理する管理単位に「Pod」と呼ばれるものがあります。

また、複数のPodをまとめたものを「Node」と呼びます。さらに、Nodeを複数まとめたものが「クラスター」です。

Kubernetesは、クラスター単位で管理を行っています。コンテナを配置する、削除するといった操作を行う場合、クラスター単位で指示を出します。

複数コンテナを動かす場合は、ネットワークやストレージを連携させるための設定が必要になり、連携を行う役割をKubernetesが担っています。

コンテナとは

コンテナとは、アプリケーションとミドルウェアをパッケージ化したものを指します。コンテナのメリットは以下の4点です。

コンテナはアプリケーションを実行・稼働する機能を持っています。しかし、コンテナの管理やコンテナ同士の連携など、ほかのサーバーと連携する機能を有していません。

このような、他コンテナと連携できない問題点を解決できるツールがKubernetesです。

Dockerとの違い

コンテナ技術の領域でよく取り上げられるKubernetesとDockerは、役割や機能は以下のように大きく異なります。

	実行される場所	利用の目的
Kubernetes	クラスター	コンテナ管理のため
Docker	単一ノード	アプリをコンテナへ分離する

簡単に言うと、Dockerはアプリケーションをコンテナ化するためのツールです。一方、Kubernetesはそれらのコンテナを大規模に管理するためのシステムです。

Dockerは、アプリケーションをコンテナとして実行するためのプラットフォームです。コンテナ技術のデファクトスタンダードとして広く知られており、一つのシステム上で独立して動作するアプリケーションを作成、実行するのに利用されます。

Kubernetesは、多数のコンテナをクラスター全体で管理・運用するためのオーケストレーションツールです。オーケストレーションツールとは、コンテナやクラスターの構築や運用、管理を自動化することです。複数のノード上でコンテナのスケジューリング、ローリングアップデート、スケーリングなどのタスクを効率的に実行します。

これらは相互補完的な関係にあり、多くの場面で連携して使用されます。

Kubernetesの主な機能

Kubernetesには、コンテナを管理するための多くの機能が実装されています。Kubernetesの6つの主な機能について表にまとめます。

機能	内容
自動スケーリング	クラスターの負荷に応じてコンテナの数を自動的に増減させる機能
自動ロールバック	問題が発生した場合エラーが起きる前の状態に自動的に戻す機能
ローリングアップデート	サービスの中断を避けながらアプリを段階的に更新する機能
自動ビンパッキング	各ノードのリソースを効率的に利用しコンテナを適切に配置する機能
自己修復機能	ノードやコンテナに障害が発生した場合、自動的に再起動や置き換えを行い、サービスの継続性を保つ機能
機密情報と構成管理	センシティブな情報やアプリケーションの設定を安全に保存、管理し、コンテナに提供する機能

Kubernetesを使うメリット

Kubernetesは近年、多くの企業や開発者から注目されているコンテナオーケストレーションツールです。Kubernetesを利用することで、インフラ構築やアプリ開発の効率化を図れるメリットがあります。

ほかにも以下のようなメリットがあります。

一つずつ見ていきましょう。

アプリケーションの公開を効率化できる

Kubernetesを使用すると、アプリケーションのデプロイメント、更新、スケーリングなどのプロセスが自動化されます。自動化により手動での繁雑な作業やミスを大幅に削減されるため、アプリケーションの公開を効率化できます。

また、ローリングアップデートの機能を活用すれば、新しいバージョンのリリース時にもダウンタイムなくスムーズに更新することが可能です。Kubernetesは迅速かつ安定的にアプリケーションを公開・運用するための強力なサポートを提供しています。

アプリケーションの公開を効率化することで、バグ修正やマイナーアップデートにかかる時間も短縮されてエンジニアの負担も軽くなります。

オンプレミス・クラウドのどちらの環境でも利用できる

オンプレミス環境、クラウド環境の両方で利用できる点もKubernetesのメリットです。Kubernetes等のコンテナ技術はオンプレミス環境だけでなく、３大クラウドサービス（AWS・Azure・GCP）などのクラウド上でも利用可能です。

たとえば、機密情報やデータベースなどのネット上に公開したくないリソースはオンプレで管理し、ネット上に公開するリソースはクラウド上で管理する、といったハイブリット構成を簡単に構築できます。

コストや管理の面でハイブリット環境を望む企業が多いことも、Kubernetesの需要が高まっている理由です。

オンプレ上のコンテナだけでなく、クラウド上のコンテナも一括管理できることがKubernetesの特長です。

これにより今まではオンプレミス上のアプリケーションとクラウド上のアプリケーションは、管理が別々で管理の工数もかかっていましたが、Kubernetesで管理も容易になりエンジニアの負担が軽減します。

起動が高速になり開発スピードを上げられる

ユーザー目線からは、従来の仮想化と比べてアプリの起動が高速になり軽量化することがKubernetesを利用するメリットです。

一般的な仮想化では、アプリケーションの数に合わせてゲストOSを用意する必要がありました。一方Kubernetesでは、コンテナエンジン上に直接アプリケーションをデプロイ可能なため、サーバーのリソース消費を抑えることが可能です。

最適なリソース配置や、コスト効率の面でもメリットが大きいでしょう。

サーバーやOSのリソース消費を抑えることで、起動が高速になり処理速度も向上し、ユーザーが快適にアプリケーションを利用できるようになります。

加えてリソース消費が減ることで、起動速度が早くなるだけでなく必要なサーバー台数も減り、さらに開発の効率化が図れます。

自社の規模に合わせて柔軟にスケーリングできる

Kubernetesの最も魅力的な特徴の一つは、自動スケーリング機能です。トラフィックの増減やアプリケーションのリソース使用量に応じて、コンテナのインスタンス数を自動的に増減させることができます。

さらに、急激なトラフィックの増加時でもサービスの品質を維持しつつ、リソースの無駄遣いを防ぐことが可能です。

ノードの追加や削除も簡単に行えるため、企業の成長や変化するビジネスニーズに合わせてインフラを柔軟にスケーリングできます。ピーク期と閑散期の差が激しいシステムや、アプリケーションにも対応できる点は大きなメリットといえるでしょう。

自動スケーリングによって、ピーク時のトラフィック量や必要なサーバー台数を把握し管理する必要がなくなり、作業面でもコスト面でも効率よく運用が可能になります。

動いているアプリケーションを把握できる

Kubernetesは動作中のアプリケーションの状態や、パフォーマンスをリアルタイムで監視・管理する機能を備えています。開発者や運用担当者は、ダッシュボードやロギング機能を通じて、稼働中のコンテナやPodの詳細な状態を確認できます。

特に問題が発生した際、原因を迅速に特定し適切な対応ができるようになります。Kubernetesでコンテナを管理することで、どのアプリケーションが動いているかを把握し、ダウンタイムを減らすことができる点もメリットの一つです。

また、Kubernetesを利用することで、開発の現場だけでなく運用・監視・保守のエンジニアの業務効率が向上します。

セキュリティを強化できる

Kubernetesはセキュリティの面でも多くの機能を提供しています。新たなサービスの導入やクラウドサービスを利用する際、セキュリティリスクが潜んでいることで導入へ踏み切れない企業も多いでしょう。

Kubernetesはユーザーごとにアクセス制御を細かく設定できるため、不正なアクセスを防ぐなど厳格な管理が可能です。

また、シークレット管理機能を利用することで、重要な情報や資格情報を安全に保管し、コンテナ間でのセキュアな共有が可能となります。さらに、ネットワークポリシーを設定すれば、コンテナ間やPod間の通信を制御し、不要なトラフィックや不審なアクセスをブロックできます。

管理者用のさまざまなセキュリティ機能が実装されているため、安全に利用できる点もKubernetesの大きな特長です。

データの改ざんや、ランサムウェアといったサイバー攻撃への対策も可能なためKubernetesは安全に利用できます。

Kubernetesを使うデメリット

Kubernetesのメリットについて解説しましたが、Kubernetesを利用するうえで考慮するべきデメリットも存在します。主なデメリットは以下の４点です。

デメリットについて、１つずつ詳しく解説します。

初期投資のコストがかかる

Kubernetesを導入する際、まず考慮しなければならないのが初期投資のコストです。導入時に必要な管理・運用するためのサーバーやネットワークリソース、さらには専門的な知識を持ったスタッフの教育やトレーニングにも費用が発生します。

既存のシステムとの統合や新しいワークフローの確立など、導入初期のプロジェクト実施には時間と労力がかかる場合が多いです。特に小規模な組織やスタートアップ企業にとっては、大きなハードルとなることも考えられます。

Kubernetes導入には、初期投資のコストが必要となることを理解しておきましょう。

※レガシーシステムではKubernetesを実装できず、新たなシステムを導入することになり高額な費用が発生した事例もあるので注意しましょう。

継続的に学習する必要がある

Kubernetesは、継続的な学習が必要な点がデメリットとなる場合もあります。サーバーやネットワークの知識、クラウド上で動かす場合はクラウドの知識など、さまざまな領域の知識が必要です。Kubernetesは、需要こそ拡大していますが学習教材が豊富とは言えません。

Kubernetesは機能が豊富で進化し続けるため、導入後も最新の知識を維持する必要があります。新しいバージョンや機能、セキュリティアップデートが頻繁にリリースされるため、ユーザーは継続的に学習することが求められます。

エンジニア業界ではよくあることですが、最新の情報は英語版で記載されているケースがあります。Kubernetesを使いこなすためには、最新情報をキャッチするスキルが求められます。

頻繁な更新への対応が必要になる

Kubernetesはアップデートの頻度が多く、その都度、検証やテストが必要な点はデメリットといえます。Kubernetesは発展中のサービスということもあり、新しい機能の追加やセキュリティの改善が頻繁に行われます。

ユーザーや管理者は更新のたびにアップデートをする必要があります。アップデートによって、一部機能の停止などもあるため、更新を適用するためにはテストや確認作業が必須です。

なお、Kubernetesはおよそ4か月に1度アップデートがあり、時期によっては月に数回更新がかかることもあります。その都度、実装中の環境のテストが必要になるでしょう。

物理サーバーの数が多くなる場合がある

Kubernetesには、物理サーバーの利用台数が多くなるケースがあります。Kubernetesを導入する際、高可用性や冗長性を確保するためにクラスター内のノード数を増やすことが一般的です。

しかし、ノード数を増やすと物理サーバーの数も増加します。特に大規模システムの構成になると、各サービスの分散やリソースの最適化を考慮しながら、サーバーを配置する必要が出てきます。予想以上に物理インフラの拡充が必要になるケースもあります。

サーバーの台数削減や管理の手間を削減するためにKubernetesを導入したが、物理サーバーが多くなる可能性もあるため注意しましょう。

サーバー管理の複雑さも増し計画的な運用が不可欠となるため、複雑化しないためにも継続的な学習でサービスの理解を深めることが大切です。

Kubernetesの使い方

Kubernetesを利用するための手順を6ステップで紹介します。早速Kubernetesを使いたい企業はぜひ参考にしてください。

クラスターの作成

Kubernetesを利用するうえで、まず行うべきことはクラスターを作成することです。Kubernetesは、クラスター単位で実行されます。クラスターを作成しなければコンテナの配置や実行の指示が出せません。

コンテナ、Pod、Nodeを作成し、組み合わせてクラスターを作成しましょう。

アプリケーションのデプロイ

アプリケーションをクラスターに入れることを「デプロイ」と言います。デプロイすることでアプリケーションがKubernetes上で動作を開始します。

アプリケーションの探索

アプリケーションが正しく動いているか確認するために行う作業が探索です。クラスター内に正しくコンテナが配置されているかを確認します。

また、テスト環境で各コンテナが正しく動作するかも探索の工程で確認します。

アプリケーションの公開

テスト環境で正しく動作することを確認した後、本番環境でアプリケーションを公開します。アプリケーションの公開をすることで、初めてほかのユーザーがアプリケーションを利用できるようになります。

アプリケーションのスケーリング

アプリケーションの公開と共にスケーリングの設定を行います。Kubernetesのメリットで、柔軟なスケーリングができることを紹介しました。

サーバーの負荷に合わせて自動でスケーリングさせるために、管理画面から設定が必要になります。

アプリケーションのアップデート

Kubernetesでクラスターを本番環境に公開して終わりではありません。アプリケーションを運用するために定期的にアップデートを行う必要があります。

Kubernetesに関するよくある質問

ここでは、Kubernetesに関してよくある2つの質問について解説します。

それぞれ解説します。

Kubernetesはもう使わないって本当？

Kubernetesは、多くの企業やプロジェクトで広く採用されているコンテナオーケストレーションツールです。

近年、様々なテクノロジーが登場している中で「Kubernetesがもう使われない」という噂も聞かれますが、実際にその人気は依然として非常に高いです。

ほかの新しい技術やツールが次々に出てきていますが、Kubernetesはその人気や地位を維持しています。

コンテナ管理サービスの種類には何がある？

現在では、コンテナ技術が注目されており、3大クラウドサービスを初めとして多くのコンテナ管理サービスが提供されています。

その中でも、代表的なコンテナ管理サービスを以下に紹介します。

Google Kubernetes Engine (GKE)

Google Cloudに実装されているKubernetesベースのコンテナ管理サービスです。

高度なセキュリティ機能や自動スケーリング機能、負荷分散などコンテナを運用するうえで重要な基本的な機能が備わっています。

Azure Kubernetes Service (AKS)

Microsoft Azureで利用可能なKubernetesサービスです。コンテナ環境を簡単にデプロイ、管理できる点が特徴です。ほかのAzureサービスとの連携や統合された開発ツールとの互換性もあるため、利用している企業も多いです。

cloud tap

国産のデータセンターを所有するKAGOYAが提供する国産マネージドサービスであるcloud tap。Rancherを使ったKubernetes環境が構築済みで、Kubernetesクラスターの構築・アップデートをGUIで操作可能。利用用途にあわせて拡張も容易にできリーズナブルな価格設定であるため、試験的に使い始めてからの本格導入が可能です。

Amazon EKS (Elastic Kubernetes Service)

AWSで実行されるKubernetesベースのコンテナ管理サービスです。オンプレミス環境との相互運用を実装したい企業におすすめです。

Amazon ECS (Elastic Container Service)

AWS専用のコンテナ管理サービス。AmazonがKubernetesを知らない人でもコンテナ技術を活用できるように、運用や管理を容易にできることを目指したサービスです。

ECSを使うことで、Dockerコンテナのデプロイ、管理、スケーリングが可能になります。

Red Hat OpenShift

公式HPでRed Hat OpenShift は、エンタープライズ対応の Kubernetes コンテナ・プラットフォームであり、アプリケーションを大規模に構築、モダナイズ、デプロイするための統合プラットフォームと紹介されています。

コンテナで、大規模システムの構築、運用を行う企業向きと言えるでしょう。

まとめ

Kubernetesとは、コンテナをクラスター単位でデプロイ、動作させるためのオーケストレーションツールです。

アプリケーションやシステム開発の効率化などメリットが多く、Kubernetesを取り入れる企業も増えています。オンプレミスでもクラウド環境でも実装できるため、環境を選ばずアプリケーションを動かせる点が最大の特徴です。

アプリ開発やWebサービスの運用において、コスト面や管理の効率化を図りたいといった企業は、導入を検討されてはいかがでしょうか。