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Open Shift v3 主要機能と内部構造のご紹介

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Open Shift v3 主要機能と内部構造のご紹介

  1. 1. OpenShift v3 主要機能と内部構造のご紹介 レッドハット株式会社 中井悦司 / Etsuji Nakai Senior Solution Architect and Cloud Evangelist v1.1 2016/01/29
  2. 2. 2 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 Contents  Dockerが生まれた背景  OpenShiftの主要機能  OpenShiftのイメージ管理機能  アプリケーションのデプロイ方法  参考資料
  3. 3. Dockerが生まれた背景
  4. 4. 4 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 クラウドサービスとしてのPaaS環境の課題  PaaSのメリット ⇒ 実行環境の構築・管理に手間をかけず、アプリケーション開発に集中 アプリケーション実行環境 (フレームワーク/ライブラリー) サーバー/OS 開発したコードを クラウドにデプロイ アプリケーション プログラム
  5. 5. 5 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 アプリケーション実行環境 (フレームワーク/ライブラリー) サーバー/OS アプリケーション プログラム クラウドサービスとしてのPaaS環境の課題  アプリケーションのコードと実行環境は、多くの場合、密結合しており、 「ありもの」の実行環境だけでは、不便が生じることも多い 「悪魔は細部に宿る」 ・使いたいフレームワークが無い ・必要なライブラリーが不足 ・ライブラリーバージョンの不整合 ・etc...
  6. 6. 6 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 dotCloudが実行環境のメンテナンスに用意した仕組み  dotCloud社は、クラウド内部の仕組みとして、アプリケーションの実行 環境を自動構築して「Dockerイメージ」に固める技術を開発 – さらに、クラウド以外の環境でも利用できるようにオープンソースとして公開 Dockerサービス サーバー/OS アプリケーション プログラム さまざまな実行環境を Dockerイメージとして 作成・メンテナンス Docker イメージ
  7. 7. 7 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 Dockerが提供する基本機能 Dockerfile ① Dockerイメージを自動作成 OSイメージ アプリケーション ライブラリー アプリケーション フレームワーク イメージの 作成手順を記載 Docker イメージ OS上にインストール可能な ものはすべてイメージ化可能 ② Dockerイメージを保存・公開 ③ Dockerサーバーに  イメージを配布・実行
  8. 8. OpenShiftの主要機能
  9. 9. 9 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 OpenShiftが提供する主な追加機能  Dockerイメージのバージョン管理 – イメージストリームとイメージビルドシステム – 「開発環境」そのものを開発可能に  同一の開発環境のクラウド上への配布 – テンプレート機能 – それぞれの開発者に「自分専用」の開発/検証環境を提供  マルチテナントでの利用 – プロジェクト単位でのネームスペースの分割 – 開発機能(ブランチ)単位で独立した開発/検証環境を提供  サーバーの境界を意識しないコンテナのデプロイ – Kubernetesによるコンテナのオーケストレーション – マイクロサービス型アプリケーションのDevOps環境を実現
  10. 10. 10 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 従来のPaaSの利用形態 アプリ開発者 開発環境 テンプレート 新しいコードをPushすると 開発・テスト環境に展開してビルド 開発したコードの 稼働確認
  11. 11. 11 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 従来のPaaSの利用形態 アプリ開発者 開発環境 テンプレートテンプレートそのものの メンテナンスはどうする? 開発中に開発環境の アップデートは可能? 開発が終わったアプリは どうやって本番展開する?
  12. 12. 12 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 OpenShiftにおける役割分担 アプリ開発者 開発環境 構成テンプレート テンプレート管理者 公式RHEL イメージ Dockerfile テスト担当者 開発環境 イメージ テスト環境 構成テンプレート 開発中 アプリイメージ ソースコード 動作確認 コード開発 テスト用 デプロイ環境 動作確認 本番環境 構成テンプレート 開発用デプロイ環境 本番用 デプロイ環境 開発済み アプリイメージ テスト済み アプリイメージ リリース担当者
  13. 13. 13 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 OpenShiftにおける「開発環境」のメンテナンス機能 RHELイメージ 開発環境イメージ テスト用アプリ イメージ セキュリティ問題等の修正が入った 新しいRHELイメージをアップロード Dockerfileを用いて 開発環境イメージを更新 アプリケーションを 自動ビルドして機能テスト 開発環境イメージ 修正・テスト済みの 開発環境イメージを参照 開発中アプリ イメージ 新しいコードをPushすると アプリイメージを自動更新 テンプレート管理者 アプリ開発者
  14. 14. 14 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 マルチテナントによる機能別の並行開発 アプリ開発者 開発環境イメージ アプリケーション イメージ  開発機能ごとにコードのブランチを分けて、各ブラ ンチ専用の開発環境を個別に用意します。 アプリ開発者 開発環境イメージ アプリケーション イメージ テスト担当者 開発環境イメージ アプリケーション イメージ マスターブランチ 開発済み機能をマージした マスターブランチのコードを検証 機能Aの開発 機能Bの開発 開発した機能を マージ 開発した機能を マージ
  15. 15. 15 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 OpenShiftによるDevOpsの実現  開発/テストとサービス用でプロジェクトを分割することで、OpenShift上でのDevOps環境 が実現できます。 内部レジストリー ImageStream BuildConfig Deployment Config Route Service Service エイリアス テスト済みイメージを エイリアスで参照 Deployment Config 開発/テスト プロジェクト サービス用 プロジェクト イメージの 実体を保存アプリケーションの元ネタ (Dockerfile/ソースコード) を保存 Route RHEL7 MyApp MyApp
  16. 16. 16 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 テンプレートとGUIの組み合わせによるPaaSの提供  テンプレート機能とGUIを組み合わせることで、アプリケーション開発者には、従来型の 「PaaS」環境として見せることができます。 アプリケーション開発者は コードの開発のみに集中
  17. 17. OpenShiftの内部構造
  18. 18. 18 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 OpenShiftの基本サーバー構成 etcd ・・・ バックエンドデータベース(KVS) マスター ノード ・・・ クラスタ構成で 負荷分散可能 Docker Docker Docker 必要に応じて 追加可能  1台のマスターから複数のノードを管理するシンプルなアーキテクチャーです。 – 各ノードのエージェントとマスターが直接に通信します。 – バックエンドデータベースは、etcd(分散KVS)を使用します。 – OpenShiftの利用者(CLI)は、マスターが公開するAPIにアクセスします。 利用者(CLI)
  19. 19. 19 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 OpenShiftのネットワーク構成 etcd マスター オーバーレイネットワーク として構成 ・・・  物理的には、全サーバーを共通のサービスネットワークに接続するだけで利用可能です。 – コンテナ間通信用の内部ネットワークは、オーバーレイネットワークとして構成されます。 – 外部からのアクセスは、ルータ用コンテナを経由します。 • ルータがあるノードの80番ポート宛のパケットは、iptablesでルーターに転送されます。ルータ は、URLベースで接続先のコンテナを決定します。 サービスネットワーク ノード 内部ネットワーク コンテナ コンテナ ブリッジ コンテナ コンテナ ルータ ブリッジ ノード
  20. 20. 20 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 「サービス」によるコンテナ間接続  コンテナで起動したアプリケーションに対して、「サービス」を定義すると、内部ネット ワーク上の「サービスアドレス」が割り当てられます。 – 他のコンテナから「サービスアドレス」にアクセスすると、対応するコンテナにパケットが転送され ます。(複数のコンテナがある場合は、ラウンドロビンで負荷分散が行われます。) – 事前に「サービス」を定義した状態で、新規のコンテナを起動すると、サービスのIPアドレス/ポー トを示す環境変数が自動的にセットされます。 # oc get service NAME CLUSTER_IP EXTERNAL_IP PORT(S) SELECTOR AGE etherpad-lite 172.30.14.201 <none> 9001/TCP deploymentconfig=etherpad-lite 7d mysql 172.30.86.51 <none> 3306/TCP name=mysql 7d apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: mysql spec: ports: - name: mysql port: 3306 protocol: TCP targetPort: 3306 selector: name: mysql-pod sessionAffinity: None mysql-service.yml MYSQL_SERVICE_HOST=172.30.86.51 MYSQL_SERVICE_PORT_MYSQL=3306 サービス定義ファイルの例 割り当てられた サービスアドレス 新規のコンテナに セットされる環境変数の例
  21. 21. 21 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 「ルーティング」による外部接続  「サービス」に加えて「ルーティング」を定義すると、外部からのURLアクセスが可能にな ります。 – HAProxyが稼働するルータコンテナがURLベースのルーティング処理を行ないます。 – 下記の例では、「*.oso.example.com」が「ルータコンテナが稼働するノードのパブリックIP」に解 決されるように外部DNSが事前設定されています。 – 複数のルータコンテナを起動して、DNSラウンドロビンで負荷分散することも可能です。 # oc get route NAME HOST/PORT PATH SERVICE etherpad-lite-route eplite.project01.oso.example.com etherpad-lite apiVersion: v1 kind: Route metadata: name: etherpad-lite-route spec: host: eplite.project01.oso.example.com to: kind: Service name: etherpad-lite etherpad-lite_route.yml ルーティング定義ファイルの例 アプリケーションのURL
  22. 22. 22 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 「サービス」と「ルーティング」のパケット経路  「サービス」として定義されたIPアドレス宛のパケットは、iptables設定によって、ノード 上の「openshift-nodeエージェント」に転送されます。 – openshift-nodeエージェントは、実際にサービスを提供するコンテナにラウンドロビンでパケットを 転送します。  「ルーティング」を定義すると、ルータコンテナ上のHAProxyに、対応する設定がなされる ことで、URLベースでのルーティングが実施されます。 openshift-node エージェント オーバーレイネットワーク ブリッジ コンテナ コンテナ ルータ コンテナ iptables iptables DNS ラウンドロビン ラウンド ロビン リースト コネクション コンテナ間のアクセス 外部からのアクセス openshift-node エージェント ブリッジ コンテナ コンテナ ルータ コンテナ iptables iptables ラウンド ロビン リースト コネクション
  23. 23. OpenShiftのイメージ管理機能
  24. 24. 24 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 OpenShiftにおけるイメージ管理  Docker Hub、もしくは、Dockerホストローカルのイメージは、「ユーザー名/リポジトリ名 : タグ」という名称で識別されます。 – タグによるバージョン管理が可能ですが、自由に付け替えができるため、利用者自身が意識的にタグ 名を操作する必要があります。  OpenShiftで取り扱うイメージは、専用の内部レジストリーに保存して、独自のバージョン 管理を行ないます。 – 内部レジストリーの中では、「プロジェクト名/リポジトリ名@<sha256ハッシュ>」という名称でイ メージを識別します。ハッシュ値が、GitのコミットIDに相当するユニークな識別子になります。 – バージョン情報(イメージが更新された時系列)については、別途、「イメージストリーム」を定義 して、そちらで管理します。 # oc get is NAME DOCKER REPO TAGS UPDATED centos7 172.30.84.64:5000/project01/centos7 latest 7 days ago etherpad-lite 172.30.84.64:5000/project01/etherpad-lite latest 7 days ago nodejs-base 172.30.84.64:5000/project01/nodejs-base latest 7 days ago # oc describe is etherpad-lite Name: etherpad-lite Created: 7 days ago Labels: <none> Annotations: openshift.io/image.dockerRepositoryCheck=2016-01-03T09:53:25Z Docker Pull Spec: 172.30.84.64:5000/project01/etherpad-lite Tag Spec Created PullSpec latest <pushed> 5 days ago 172.30.84.64:5000/project01/etherpad-lite@sha256:9b5e7f9fc58... 7 days ago 172.30.84.64:5000/project01/etherpad-lite@sha256:05c4600b8ab... project01のイメージストリーム一覧 イメージストリーム 「etherpad-lite」 に含まれるイメージ
  25. 25. 25 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 OpenShiftにおけるイメージ管理  イメージストリームには、次のような際に新しいバージョンのイメージが登録されます。 – 内部レジストリーにイメージをPushした時 • プッシュ時の「プロジェクト名/レジストリー名」から、対応するプロジェクトの(レジスト リーと同名の)イメージストリームに新バージョンとして登録されます。 – OpenShiftのイメージビルドシステムを用いて、新しいイメージをビルドした時 • イメージビルドシステムは、GitHubで公開したDockerfile、アプリケーションのソースコードな どを用いて、新しいイメージを作成、内部レジストリーに保存する機能です。 # docker pull centos:7 # docker login -u enakai -e enakai@example.com -p $(oc whoami -t) registry.oso.example.com # docker tag docker.io/centos:7 registry.oso.example.com/project01/centos7:latest # docker push registry.oso.example.com/project01/centos7:latest # oc get is NAME DOCKER REPO TAGS UPDATED centos7 172.30.84.64:5000/project01/centos7 latest 7 seconds ago # oc describe is centos7 ame: centos7 Created: 24 seconds ago Labels: <none> Annotations: openshift.io/image.dockerRepositoryCheck=2015-12-28T11:32:19Z Docker Pull Spec: 172.30.84.64:5000/project01/centos7 Tag Spec Created PullSpec latest <pushed> 24 seconds ago 172.30.84.64:5000/project01/centos7@sha256:b04ac... CentOS7のイメージを 内部レジストリーに Pushする例
  26. 26. 26 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 OpenShiftのイメージビルドシステム  イメージビルドシステムは、「ビルド設定(BuildConfig)」を定義して利用します。次は、 GitHubで公開したDockerfile(および、ビルドに必要な関連ファイル)からイメージをビル ドする設定の例です。 apiVersion: v1 kind: BuildConfig metadata: name: nginx-sample spec: output: to: kind: ImageStreamTag name: nginx-sample:latest source: git: uri: https://github.com/enakai00/openshift_nginx_sample type: Git strategy: dockerStrategy: from: kind: ImageStreamTag name: centos7:latest type: Docker triggers: - imageChange: {} type: ImageChange nginx-sample_bc.yml – Docerfileの「FROM:」行は、イメー ジストリーム「centos7」のイメー ジで置き換えられます。 – 作成されたイメージは、内部レジス トリーに保存された後、イメージス トリーム「nginx-sample」に自動登 録されます。 – 「start-build」コマンドを明示的に 実行する他に、イメージストリーム 「centos7」のイメージが更新され たタイミング、GitHubに新たな Commitが行われたタイミングでも 自動的にビルドが実行可能です。
  27. 27. アプリケーションのデプロイ方法
  28. 28. 28 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 イメージストリームからのコンテナのデプロイ  「デプロイ設定(DeploymentConfig)」を用いて、イメージストリームに登録したイメー ジからコンテナをデプロイします。 apiVersion: v1 kind: DeploymentConfig metadata: name: nginx-sample spec: template: metadata: labels: name: nginx-sample spec: containers: - name: nginx-sample-latest image: nginx-sample:latest ports: - containerPort: 8080 protocol: TCP replicas: 4 selector: name: nginx-sample triggers: - type: ImageChange imageChangeParams: automatic: true containerNames: - nginx-sample-latest from: kind: ImageStreamTag name: nginx-sample:latest - type: ConfigChange nginx-sample_dc.yml – レプリカ数で指定した数のコンテナが起動します。 先に説明した「サービス」の定義により、複数コン テナに対するロードバランスが行われます。 – イメージストリームに新しいイメージが登録される と、自動で再デプロイを実施することができます。 再デプロイ時は、新バージョンのコンテナを追加起 動して、新しいセッションから新バージョンに振り 分けるといった動作が可能です。
  29. 29. 29 OpenShift v3主要機能と内部構造のご紹介 複数コンテナが連携するシステムの構築例  下記のBlog記事に従って、MySQL + node.jsのアプリケーション環境を構築してみます。 – OpenShift OriginによるDockerイメージ管理(4)〜S2Iによるイメージビルド • http://enakai00.hatenablog.com/entry/2016/01/03/174854 – OpenShift OriginによるDockerイメージ管理(5)〜複数コンテナの連携設定 • http://enakai00.hatenablog.com/entry/2016/01/03/200920
  30. 30. EMPOWER PEOPLE, EMPOWER ENTERPRISE, OPEN INNOVATION.

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