Open Shift v3 主要機能と内部構造のご紹介

Open Shift v3 主要機能と内部構造のご紹介
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 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
Dockerが生まれた背景
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 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 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 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
OpenShiftの主要機能
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 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 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 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 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 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 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 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
OpenShiftの内部構造
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 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 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 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 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
OpenShiftのイメージ管理機能
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 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 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。
アプリケーションのデプロイ方法
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 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
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