Red Hat Enterprise Linux OpenStack Platform環境でのDocker活用テクニック

Red Hat Enterprise Linux
OpenStack Platform環境での
Docker活用テクニック
レッドハット株式会社
v1.3 2015-11-04

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Red Hat Enterprise Linux OpenStack Platform環境でのDocker活用テクニック
自己紹介
 中井悦司（なかいえつじ）
– Twitter @enakai00
 日々の仕事
– Senior Solution Architect and
Cloud Evangelist at Red Hat K.K.
企業システムでオープンソースの活用を希望される
お客様を全力でご支援させていただきます。
 昔とった杵柄
– 素粒子論の研究（超弦理論とか）
– 予備校講師（物理担当）
– インフラエンジニア（Unix/Linux専門）
好評発売中！
本日のデモで使用する
コンテナイメージの作り方は、
この本に記載されています。

3
デモの詳細はブログを参照してください
 デモの手順（スクリプトやコマンド）の詳細は下記のブログに掲載しています。
– OpenStack上でRHEL7のDockerを使う手順
– http://enakai00.hatenablog.com/entry/2015/10/06/194542
 本スライドに記載のスクリプトやコマンドは、一部を抜粋したものです。スクリプ
トの全体像は上記のブログを参考にしてください。

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Contents
 OpenStackの機能概要（復習）
 Dockerの機能概要（復習）
 OpenStackとDockerを組み合わせるメリット
 Docker用仮想マシンの構成
（ブロックボリュームを使わない例）
 Docker用仮想マシンの構成
（ブロックボリュームを使う例と複数コンテナの連携例）
 Kubernetes/OpenShiftによるオーケストレーション

OpenStackの機能概要（復習）

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OpenStackが提供するコンピューティングリソース
 OpenStackのユーザは、Webコンソール/APIを利用して、
次のようなコンピューティングリソースを利用します。
– 仮想ネットワーク
– 仮想マシンインスタンス
– ブロックボリューム
データ領域ブロックボリューム
仮想ルータ
仮想スイッチ
外部ネットワーク
プロジェクト環境
OpenStackユーザ
OS領域
 各ユーザは特定の「プロジェクト」に
所属します。
– プロジェクト内でリソースを共有
– プロジェクト全体でのリソース使用
量の上限設定、リソース使用状況の
レポーティングなどが可能
仮想マシンインスタンス

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カスタマイズ・スクリプト（UserData）による自動化
 仮想マシンインスタンス起動時に「カスタマイズ・スクリプト（UserData）」を与えると任
意のテキストをメタデータとしてゲストOSに受け渡すことができます。
 Cloud-Initは、カスタマイズ・スクリプトを解釈して、さまざまな自動化を実現します。
– 下図はシェルスクリプトを渡して、「/etc/motd」を設定しています。
– この他にもCloud-Init独自の構文で、処理内容を指示することができます。
$ curl http://169.254.169.254/2009-04-04/user-data
#!/bin/sh
echo 'Hello, World' > /etc/motd
exit 0

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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
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

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データベース
ライブラリー
Dockerイメージを
本番環境に展開！
 テストが実施された「確実動くアプリケーション」をそのままDockerイメージに
固めて、本番環境に自動デプロイするという運用を想像してみましょう・・・。
サービス環境へのDocker適用のメリット

OpenStackとDockerを
組み合わせるメリット

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OpenStackによる自動化（オーケストレーション）手法
 Dockerが無かった時代は・・・
– 仮想マシン、ストレージ、ネットワークなどのインフラは、OpenStackで自動構成
– ゲストOS上のアプリはChef/Ansible/Puppetなどの構成管理ツールで自動構成
 ゲストOSとアプリの管理が別れているため「Immutable」な運用が困難！
– ゲストOSのテンプレートはOpenStack側で管理
– 仮想マシン起動時に動的にアプリの導入・設定を実施
「第14章 Dockerを利用したアプリケーション展開」より引用
ゲストOSの変更に起因する
アプリ導入の失敗が発生

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OpenStackとDockerの組み合わせ手法
 Dockerを用いた運用だと・・・
– OpenStackは、「インフラ＋DockerホストOS」の提供に専念
– アプリの実行環境は、Dockerイメージで作成・管理・デプロイ
 インフラとアプリの管理を分離することで「Immutable」な運用が容易に！
– ゲストOSのテンプレートはDockerの稼働環境を提供
– 事前作成済みのDockerイメージを配布してアプリを起動
「第14章 Dockerを利用したアプリケーション展開」より引用
アプリの導入・管理を
OpenStackから分離可能

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Docker用仮想マシンの構成（全体像）
永続データ
領域
イメージ
保存領域
OS領域Docker導入済み
VMテンプレート
ホストLinuxの
/dataにマウント
仮想マシン
ブロックボリューム
追加の
エフェメラルディスク
コンテナ
（アプリケーション）
/data
コンテナ
イメージ
Dockerデーモン
ゲストOS
（ホストLinux）
/var/lib/mysql
永続データは特定の
ディレクトリに保存
Dockerで管理
OpenStackで管理

Docker用仮想マシンの構成手順
（ブロックボリュームを使わない例）

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Railsアプリをコンテナで起動する構成例
イメージ
保存領域
仮想マシン
追加の
コンテナ
（Railsアプリ）
コンテナ
イメージ
DockerデーモンDockerで管理
OpenStackで管理フローティングIP
コンテナ内で
Railsアプリを起動
Railsアプリ（伝言板）
のイメージを事前登録
フローティングIPにアクセス

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ゲストOSとイメージ保存領域の用意
イメージ
保存領域
仮想マシン
 OS領域とイメージ保存領域のディスクを用意します。
– RHEL7の公式ゲストイメージにdockerパッケージを導入
したスナップショットを用意します。
– また、イメージ保存領域用に「一時ディスク」の容量を
設定したフレーバーを定義しておきます。
# subscription-manager register
# subscription-manager attach --pool=<pool id>
# subscription-manager repos --disable=*
# subscription-manager repos --enable=rhel-7-server-rpms --enable=rhel-7-server-extras-rpms
# yum -y update
# yum -y install docker lvm2

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仮想マシンの作成とコンテナの起動（Railsアプリ）
イメージ
保存領域
テンプレート
仮想マシン
 Nova APIから仮想マシンを作成します。
– 先ほど準備したスナップショットとフレーバーで仮想マシンを起動します。
– 起動後に外部からアクセス可能なフローティングIPを割り当てます。
 UserData（カスタマイズスクリプト）を用いて、下記の処理を実施します。
– イメージ保存領域をセットアップ
– コンテナイメージを取得して、コンテナを起動
cat <<'EOF' >/etc/sysconfig/docker-storage-setup
VG=vg_pool
DATA_SIZE=18G
EOF
rm -rf /var/lib/docker/*
pvcreate -f /dev/vdb
vgcreate vg_pool /dev/vdb
docker-storage-setup
docker run -itd -p 8000:80 --name dengonban01
registry01:5000/enakai00/rails:ver1.0
「/dev/vdb」にVGを作成して、
イメージ保存領域として構成
ゲストOSからは
「/dev/vdb」として認識
8000番ポートへのアクセスを
コンテナの80番ポートに転送

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コンテナー
（参考）Dockerの内部ネットワーク構成
 それぞれのコンテナーには独立した仮想NICとプライベートIPアドレスが割り当てられて、ホ
ストLinuxの仮想ブリッジ（docker0）に接続します。
– IPアドレスは自動で割り当てられますが、他のコンテナーからは環境変数で参照できるように設定が
可能です。
 外部ネットワークからアクセスする際は、ホストLinuxで受信したパケットをコンテナー内に
転送するように設定します。
ホストLinux
vethXX
eth0
docker0
eth0
外部ネットワーク
– 外部のクライアントはホストLinuxにアクセスするので、コン
テナーの存在を意識することはありません。
– OpenStack環境の場合、外部からは、仮想マシンに割り当てた
「フローティングIP」にアクセスします。
172.17.42.1
# docker run -it -p 8000:80 ...
ホストLinuxの
IPアドレスに接続
TCP 8000
TCP 80
ポート
フォワー
ディング

Docker用仮想マシンの構成手順
（ブロックボリュームを使う例と
複数コンテナの連携例）

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MySQLをコンテナで起動する構成例
永続データ
領域
イメージ
保存領域
テンプレート
ホストLinuxの
/dataにマウント
仮想マシン
ブロックボリューム
追加の
コンテナ
（MySQL）
/data
コンテナ
イメージ
Dockerデーモン
/var/lib/mysql
MySQLのデータ領域
「/var/lib/mysql」に
ブロックボリュームの
ディクレクトリを割り当て
Dockerで管理
OpenStackで管理
コンテナ内で
MySQLを起動
MySQLのイメージを
事前登録

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仮想マシンの作成とコンテナの起動（MySQL）
– 起動後にフローティングIPとブロックボリュームを割り当てます。
– ブロックボリュームが割り当てられるのを待って、ホストLinuxの/dataにマウント
mkfs.xfs -f /dev/vdd
mkdir /data
mount /dev/vdd /data
chcon -Rt svirt_sandbox_file_t /data
docker run -itd --name mysql01 -v /data:/var/lib/mysql -p 10000:3306 registry01:5000/enakai00/mysql:ver1.0
sleep 5
docker exec mysql01 mysql -u root -e "GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO 'nodeuser'@'localhost';"
docker exec mysql01 mysql -u root -e "GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO 'nodeuser'@'%' IDENTIFIED BY 'pas4mysql';"
docker exec mysql01 mysql -u nodeuser -e "CREATE DATABASE shorturl_service;"
docker exec mysql01 mysql shorturl_service -u nodeuser -e "
CREATE TABLE url_list (
hash CHAR(12) PRIMARY KEY,
url VARCHAR(256) UNIQUE NOT NULL COLLATE utf8_bin
);"
EOF
この後で起動するnode.jsアプリで
使用するデータベースを作成

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MySQLにアクセスするコンテナの構成例
永続データ
領域
イメージ
保存領域
OS領域
コンテナ
（MySQL）
/data
コンテナ
イメージ
Dockerデーモン
/var/lib/mysql
フローティングIP
イメージ
保存領域
OS領域
コンテナ
（node.jsアプリ）
コンテナ
イメージ
Dockerデーモン
フローティングIP フローティングIPにアクセス
フローティングIPにアクセス
var DBHOST = process.env.DB_PORT_3306_TCP_ADDR;
var DBPORT = process.env.DB_PORT_3306_TCP_PORT;
接続先DBのIP/ポートは
環境変数で参照

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仮想マシンの作成とコンテナの起動（node.jsアプリ）
仮想マシン
– 起動後に外部からアクセス可能なフローティングIPを割り当てます。
docker run -itd --name shorturl01 -p 8000:80
-e DB_PORT_3306_TCP_ADDR=192.168.1.104
-e DB_PORT_3306_TCP_PORT=10000
registry01:5000/enakai00/shorturl:ver1.0
接続先DBのIP/ポートを
環境変数に設定して
コンテナを起動
接続先DBのIP/ポートは
環境変数で参照
コンテナ
（node.jsアプリ）
コンテナ
イメージ
Dockerデーモン
var DBHOST = process.env.DB_PORT_3306_TCP_ADDR;
var DBPORT = process.env.DB_PORT_3306_TCP_PORT;

Kubernetes/OpenShiftによる
オーケストレーション

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Docker活用パターン１：アプリのデプロイを安全／簡単に
 仮想マシン上のアプリケーションをコンテナイメージ化することで、アプリケー
ションのデプロイを安全／簡単にします。
– 「１仮想マシンに１アプリケーション」という配置はあえて変更しないことで、運用方
法やアプリケーションのデザインへの影響を最小限に留めます。
– 外部からアプリケーションに接続するユーザー／外部システムは、アプリケーションが
コンテナ化されていることを意識する必要がありません。
– コンテナイメージを開発する環境（OpenShiftなど）は、別途、必要となります。
OpenStack／仮想化基盤
仮想マシン
（ゲストOS）
アプリA
・・・
・・・
これまでの環境
アプリケーションの
コンテナイメージ化
仮想マシン
（Dockerホスト）
アプリA
（コンテナ
　イメージ）
仮想マシン
アプリB
（コンテナ
　イメージ）
・・・
・・・
仮想マシン
（ゲストOS）
アプリB

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Docker活用パターン２：コンテナ化によるリソース有効活用
 コンテナの配置先を自動的に振り分ける仕組みを用いて、複数ホストを「１つの
コンピューティングリソース」として活用します。
– Kubernetesなどのオーケストレーションツールを使用します。
 アプリケーションを機能単位に分割してコンテナ化することで、さらなるメリッ
トが得られます。
– 必要な機能を負荷に応じてオートスケールします。
– 機能単位でコンテナを入れ替えることにより、稼働中のアプリケーションの動的な機能
変更が可能になります。
仮想マシン
仮想マシン
仮想マシン
・・・
複数ホストを束ねて「１つのコンピュータ」として活用
マイクロサービス化

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Kubernetes：Dockerをより高度に管理する仕組みを提供
http://jp.techcrunch.com/2014/07/11/20140710google-microsoft-ibm-and-others-collaborate-to-make-managing-docker-containers-easier/
今後は、Kubernetesを利用した
DevOps基盤が開発されていきます

OpenShift
仮想マシン／
ベアメタルサーバー
Docker
Kubernetes
実行リソース提供
複数サーバーに跨る
オーケストレーション
UI、モニタリング、
イメージ作成ワークフロー
etc.
・・・
OpenStack
・・・
コンテナ化
仮想マシン／
ベアメタルサーバー
Docker
OpenShift v3：DockerによるDevOps環境を実現
 OpenShift v3は、Docker/Kubernetesをコアコンポーネントとして、インテグレートされた
DevOps環境を提供します。

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まとめ
 サービス環境でDockerを使用するメリットは、大きく２種類あります。
 アプリケーションのデプロイを簡単／安全に実施する。
– 開発側で、テスト済みのアプリケーション環境をイメージ化する仕組みを用意する必要
があります。OpenShiftの開発支援機能を活用してください。
– １VM（１ホスト）に１コンテナを配置することで、アプリケーションの設計／運用は従
来と同じ方法を踏襲します。
– OpenStack + Dockerにより、VMの作成とコンテナの配置を自動化する事も可能です。
 複数のホストをプール化して、リソースの有効活用を行う。
– Kubernetes, OpenShiftなど、コンテナの自動配置（オーケストレーション）を行うツー
ルと組み合わせる必要があります。OpenStackを用いて、Kubernetes/OpenShift環境を
自動構築する事も可能です。
– ハイパーバイザーのオーバーヘッドを回避したい場合は、OpenStackのベアメタルプロ
ビジョニング機能が利用できます。
– アプリケーションのマイクロサービス化により、機能単位のオートスケール、アプリ
ケーションの動的な機能変更が実現可能になります。
本日ご紹介した
利用パターン
先進企業が
取り組む世界

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参考資料
 OpenStack上でRHEL7のDockerを使う手順
– http://enakai00.hatenablog.com/entry/2015/10/06/194542
 "Docker is NOT Container." ~ Dockerとコンテナ技術、PaaSの関係を理解する
– http://www.slideshare.net/enakai/docker-is-not-container-dockerpaas
 Dockerイメージ管理の内部構造
– http://www.slideshare.net/enakai/docker-43975886
 Red Hat Enterprise Linux 7.1 Kubernetes入門
– http://www.slideshare.net/enakai/red-hat-enterprise-linux-71-kubernetes
 Open shift 3 technical architecture
– http://www.slideshare.net/hyoungseunglee/open-shift-3-technical-architecture

EMPOWER PEOPLE,
EMPOWER ENTERPRISE,
OPEN INNOVATION.

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