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Kubernetesの永続ストレージ

Kubernetesの永続ストレージ

Kubernetesでは、様々な形式のストレージを利用することが可能です。KubernetesのPodには、StatelessとStatefulという2つ種類があります。Statelessは、ストレージを持たないPodで、Dockerコンテナが破棄されるとデータは消失します。そのため、Dockerコンテナで扱うデータを保管したい場合には、StatefulなPodを使い、永続ストレージを設定して保管する必要があります。ここでは、後者の永続ストレージについて紹介します。

Kubernetesの永続ストレージ画面

Kubernetesの永続ストレージとしては、以下の3種類あります。アクセス方式の違いから次のように用途が異なってきます。

  • NFSサーバ

    Kubernetesの永続ストレージとしてNFSサーバを利用する場合には、Podにマウントして利用します。複数のPodからアクセスすることができ、大規模で負荷分散が必要な場合に利用することができます。そのため、WWWサーバのサービスを提供するストレージの場合には、NFSサーバがよく利用されます。

  • ブロックストレージ

    Kubernetesが扱うデータの整合性を考慮することができます。書き込み要求の排他性により1台のPodのみからアクセスする場合に利用できます。RDBなどの用途に向いています。

  • オブジェクトストレージ

    Kubernetesクラスタ内外からS3 API互換でアクセスする場合に利用できます。HTTPSプロトコルなので、Kubernetes外部への連携も可能です。

Kubernetesで永続ストレージを利用する場合の注意点

Kubernetesでは、マスターノードがPodの状態を管理しています。Kubernetesのマスターノードは、指定した数だけPodのレプリカを動作させます。レプリカが停止した場合には、Kubernetesのマスターノードが自動的に新しいレプリカを起動し、常に指定してした数のPodのレプリカを維持します。

このように、Kubernetesでは、同じDockerコンテナを別々のノードで動作させることができます。これにより冗長性が担保され、ホストが停止した場合の影響を最小限にすることができます。Kubernetesで永続ストレージを利用する場合には、必ずデータの冗長化を考慮する必要があります。

Kubernetesの永続ストレージの冗長化を実現するためには、次のような仕組みが必要になります。

  • Dockerコンテナごとのデータを冗長化できること
  • 大きなストレージをDockerコンテナごとに切り出して利用できること
  • ネットワーク越しにディスクを利用できること

Kubernetesの永続ストレージは用途に合わせて選択可能

NFSサーバ(ファイルストレージ)

Kubernetesの永続ストレージとしてNFSサーバを利用することで、データの冗長性を維持することができます。NFSサーバ専用機器は、一般的に大きなディスク容量を持つ製品が多く、非常に高価です。特に、冗長性を維持できる製品は高価になります。

Ceph(オブジェクトストレージ)

KubernetesのストレージにCephを利用すると、動的に拡張していくことができる高可用ストレージを実現することができます。Cephは、データを任意のサイズに分割して分散配置でき、冗長性も確保することができます。また、ファイルストレージにもブロックストレージにも対応できるという特徴があります。オブジェクトストレージは、ファイルストレージよりも、データの分散管理や複製が行いやすく、大容量のデータを保存するのに適しています。Cephで分散ストレージを構成する場合には、最低3台の構成となります。

DRBD SDS(ブロックストレージ)

DRBDもKubernetesのストレージとして利用可能です。DRBD SDSを使うと、高可用ストレージを作ることができます。Cephとは異なり、ブロックストレージ専用ですが、書き込みと読み込みの性能がCephと比較して高速です。そのためデージーネットでは、ブロックストレージとしては、DRBD SDSを推薦しています。また、Cephが最低3台からの構成なのに対して、DRBD SDSは2台から構成可能なため、スモールスタートにも適しています。

Minio(オブジェクトストレージ)

Minioはシンプルなオブジェクトストレージです。一台から起動可能で容易に利用できます。S3互換のインタフェースからファイルのアップロードが可能です。ただし、ノード追加やストレージ容量の増加ができないため、あらかじめ決まったサイズの中で運用していくことになります。Minioでノードをまたいでデータを冗長化するためには、最低3台の構成となります。

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