Kubernetes Managed Service Column ＜Kubernetes運用コラム＞Kubernetesデプロイメントとは？運用面におけるメリットから効率化のポイントまで徹底解説

デプロイの自動化と効果的な運用監視により、運用の安定化と効率化を両立する方法を解説

コンテナ技術の普及に伴い、 Kubernetes を導入する企業が増えています。しかし、導入後に最初に直面するのが、「どのようにアプリケーションをデプロイし、運用していくか」という課題です。

Kubernetes ではこの課題を解決する仕組みとして「デプロイメント」が用意されており、活用することでアプリケーションのデプロイや管理を効率化できます。本記事では、 Kubernetes のデプロイメントの基本から具体的な運用監視のポイントまでを詳しく解説します。

1. Kubernetesデプロイメントの概要

Kubernetes は、コンテナ化されたアプリケーションの管理・運用を自動化し、効率的なアプリケーションのデプロイやスケーリングを実現する製品です。ここではまず、 Kubernetes の機能のひとつである「デプロイメント」の概要と、導入することで運用にどのようなメリットをも足らずかを解説します。

Kubernetesデプロイメントとは

Kubernetes のデプロイメントとは、アプリケーションを Pod （コンテナを含む最小単位）単位で管理し、宣言的に記述することで自動的に状態を維持する機能です。具体的には、デプロイメントに対して希望の状態（例えばPodの数や使用するコンテナイメージなど）を指定すると、 Kubernetes がその状態を維持するために必要なPodの作成や更新、スケーリングを自動的に行います。

デプロイメントは次のような特徴を持っています。

• 宣言的な設定： YAML ファイルに期待する状態を定義すれば、 Kubernetes がその状態を自動で維持する。
• 可用性の向上：障害発生時に自動的に Pod を再起動・再配置し、アプリケーションの高い可用性を保つ。
• ローリングアップデートとロールバック：新しいバージョンの展開やトラブル発生時のロールバックをシンプルに実現可能。

Kubernetes のデプロイメントは、複数のレプリカ（同一 Pod のコピー）を管理する ReplicaSet を内部で利用しています。 ReplicaSet が指定されたレプリカ数を常に保つため、障害発生時にも自動で復旧が可能となり、サービスのダウンタイムを最小限に抑えられます。

デプロイメントがもたらす運用の変化

デプロイメントを利用すると、開発や運用のプロセスに次のような変化が生まれます。

このようにデプロイメントを活用することで、運用の効率化や人的コスト削減が期待できます。特に、頻繁に更新が発生する開発環境や大規模運用ではメリットが大きく、開発者はよりアプリケーションの開発や改善に集中できるようになります。

2. Kubernetesデプロイメントの実装手順

Kubernetes でデプロイメントを実装するには、 YAML ファイルに設定を記述し、それをクラスタに適用します。ここでは、基本的な作成方法から適用・更新・ロールバックまでの流れを順に解説します。

基本的なデプロイメントの作成

デプロイメントの設定は YAML 形式で記述します。主な項目はデプロイメント名、コンテナイメージ、 Pod のレプリカ数、ポート番号などです。また、記述する際はインデントに注意してください。インデントが崩れると構文エラーになります。

デプロイメントの適用

作成した YAML ファイルは、 kubectl apply コマンドでクラスタに適用します。適用すると指定したレプリカ数の Pod がすぐに生成されます。生成された Pod の状態は kubectl get pods で確認できます。また、デプロイメントのステータス自体も kubectl get deployments でリアルタイムに確認できます。

デプロイメントの更新

デプロイメントを更新する場合、「ローリングアップデート」方式を利用します。新しい設定（例えばコンテナイメージの変更）を YAML ファイルに記述し、再度 kubectl apply コマンドを実行することで更新されます。この方式では、古い Pod が段階的に新しい Pod に置き換わるため、アプリケーションを停止せず、安全かつユーザーへの影響を抑えた更新が可能です。

ロールバック

更新後に問題が発生した場合は、以前の安定したバージョンに戻す「ロールバック機能」を利用できます。具体的には、 kubectl rollout undo コマンドを実行するだけでロールバックが可能です。この機能により、障害発生時も迅速に元の状態に戻せるため、運用担当者は安心して頻繁なデプロイメント更新を行えます。

3. Kubernetesデプロイメントの運用と監視

Kubernetes でデプロイメントを適用した後は、その運用・監視体制を整えることが不可欠です。ここでは、デプロイメント運用時の監視ポイントや有効なツール、また自動化による効率化方法について解説します。

デプロイ後の監視の重要性

Kubernetes においてデプロイメントを導入すると、アプリケーションのスケールや更新は自動化されます。しかし、自動化された環境でも問題が完全に排除されるわけではありません。特に以下のような課題が発生する可能性があります。

• リソース枯渇によるパフォーマンス低下
• 障害時の Pod 再起動の繰り返し（クラッシュループ）
• コンテナ間の通信障害

これらの問題を早期に発見するためには、適切な運用監視体制を構築し、迅速に対応できる環境を整備しておくことが重要です。

管理ツールとオートスケーリングの活用

Kubernetes では運用監視をサポートする監視ツールを利用できます。代表的なものとして、以下の監視ツールが挙げられます。

Prometheus

Podやノードのリソース使用状況をリアルタイムに監視し、異常検知やアラート通知が可能。

Grafana

Prometheusやその他のデータソースと連携し、監視データを視覚的にわかりやすくダッシュボード化できる。

さらに、 Kubernetes には「 Horizontal Pod Autoscaler （ HPA ）」というオートスケーリング機能があり、 CPU やメモリの使用状況に基づいて自動的に Pod の数を増減できます。 HPA により、負荷変動への柔軟な対応が可能となり、リソース利用の最適化やアプリケーションの安定稼働が実現できます。

CI/CDの導入による運用効率化

デプロイメントの運用効率をさらに高めるためには、継続的インテグレーション／継続的デリバリー（ CI/CD ）の仕組みを統合することが推奨されます。 CI/CD を導入することで、アプリケーションのビルド、テスト、デプロイまでのプロセスを完全に自動化できます。

例えば Azure Pipelines などの CI/CD ツールを使えば、ソースコード変更後、自動的にコンテナイメージをビルドし、 Kubernetes 環境へデプロイできるようになります。人的エラーを大幅に削減できるほか、迅速かつ安全にデプロイを行えるようになり、開発スピードの向上にもつながります。

4. まとめ

本記事では、 Kubernetes デプロイメントの基礎知識から実装手順、運用監視におけるポイントやCI/CD の活用方法までを解説しました。デプロイメントを導入することで、アプリケーション運用の負担が大きく軽減され、開発者は本来の開発業務に集中できるようになります。また、 CI/CD との統合により、人為的ミスを防ぎつつ迅速なリリースが可能になります。運用効率化の実現のために、ぜひデプロイメントの導入を検討してはいかがでしょうか。

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