Four steps for large-scale container landing

クラウドネイティブ時代の進展に伴い、従来の IT インフラはクラウド化を加速させており、クラウドネイティブ化はクラウド上の必然的なトレンドとなっています。クラウドネイティブの代表的な技術の一つであるコンテナ技術は、企業の IT アーキテクチャの俊敏性向上、アプリケーションイノベーションの加速を支援し、事業開発における不確実性への柔軟な対応を可能にします。パンデミックの際、オンライン教育、音声・映像、公衆衛生などの業界は大幅な成長を遂げました。クラウドコンピューティングとコンテナ技術を活用した企業の中には、急速なビジネス成長の機会を捉え、飛躍的な発展を遂げた企業もあります。

コンテナの大規模導入は企業開発の「必須課題」に
パンデミックは企業のデジタル化プロセスを加速させました。低遅延・高同時実行のオンラインシナリオは、企業の日常業務で頻繁に発生しています。ビジネスイノベーションのニーズも、企業に新興技術の継続的な活用を促しています。現在、Kubernetes はクラウドネイティブ時代のインフラとして徐々に定着し、コンテナ技術は人工知能、ビッグデータ、ブロックチェーン、エッジコンピューティングなどのシナリオで広く利用されています。軽量なコンピューティングキャリアとして、より多くのシナリオに高い俊敏性を提供しています。日常業務とビジネスイノベーションの二重のプレッシャーのもと、ますます多くの企業が小規模な試験からコンテナの大規模導入へと移行し、ビジネスの健全かつ長期的な発展を確保しています。

中国情報通信研究院による「2020 年中国クラウドネイティブユーザー調査レポート」によると、60% 以上のユーザーが本番環境でコンテナ技術を導入しており、80% 近いユーザーの本番要件で 1,000 以上のノード規模が必要とされています。13% 以上のユーザーはコンテナ技術の利用規模が 5,000 ノードを超え、9% のユーザーはコンテナ規模が 10,000 ノードを超えています。クラウドネイティブ技術のさらなる普及に伴い、ますます多くの企業がコアビジネスをコンテナに移行しており、企業の本番環境におけるコンテナクラスターの規模は爆発的な成長傾向を示しています。コンテナの大規模導入は企業開発の「必須課題」となっています。現在のオープンソース版 Kubernetes は最大 5,000 ノードと 150,000 Pod までサポートしていますが、増大するビジネスニーズを満たすには不十分です。

コンテナの大規模導入における課題とは
大規模コンテナクラスターは、より大きなビジネス負荷処理能力、より高いトラフィック急増対応能力、より効率的なクラスター管理方法を提供できます。クラウドネイティブ分野のプラクティショナーおよびリーダーとして、Alibaba Cloud は単一クラスターで 10,000 ノードと 100 万 Pod の規模突破をいち早く実現しました。スケールは 6.7 倍に拡大しました。数百万のお客様へのサービス提供経験に基づき、Alibaba Cloud は「コンテナ大規模導入 4 ステップ」アプローチを策定しました。このアプローチにより、企業はコンテナの大規模導入プロセスにおける課題を克服し、増大するスケール要件に容易に対応できます。

ステップ 1：コンテナクラスターのスケールアップが必要かどうかをどう判断するか
トラフィックの急増、複雑なコンピューティング業務、運用保守効率のさらなる向上といったビジネス要件や IT 要件に直面したとき、単一クラスターの容量が現状の発展を阻害するボトルネックとなります。たとえば、遺伝子解析やオンラインフラッシュセールなどのビジネスでは短期間に大量の負荷が発生し、単一クラスターが収容できるコンピューティングリソースに深刻な課題を突きつけます。単一クラスターで大規模ノードをサポートし、Pod をバッチ実行できることが切実に求められています。これに基づき、企業はクラスターの拡張を検討し始めます。しかし、大規模クラスターの追求は即効性のある特効薬ではありません。企業は自身の事業開発特性に応じてクラスター機能を最適化し、ビジネス価値を実現する必要があります。大規模クラスターを盲目的に追求すると、障害ドメイン全体のリスクを拡大することになります。

ステップ 2：コンテナのスケーリングは単なる規模拡大ではない——基盤から上位までシステム全体をどう最適化し、エンドツーエンドの最適化を実現するか
クラウドネイティブ時代のオペレーティングシステムとして、Kubernetes 自体とそのデプロイ環境は非常に複雑で大規模です。そのため、コンテナのスケーリングは、基盤となるクラウドリソースから上位のアプリケーションまでのエンドツーエンドの最適化システムです。エンタープライズユーザーは 3 つのレベルでの最適化に注力する必要があります。1. クラウドプロダクトレベルでのクラウドリソースクォータの制限を解除する。2. クラスターコンポーネントレベルでリソース規模の上限を引き上げる。3. Kubernetes リソースレベルでクラスター設定戦略を最適化し、リソースのスケーラビリティを確保する。

ステップ 3：コンテナのスケールアップ後に元のパフォーマンスを維持できる保証はない——どのようにパフォーマンスをさらに向上させ、「しなやかな巨人」となるか
コンテナクラスターの規模が N 倍に拡大すると、ストレージ、クラスターネットワーク、アプリケーション配信のパフォーマンスに大きな課題が生じます。たとえば、大規模クラスターのデータセンター内のネットワークトラフィックは通常多く、ネットワーク遅延やジッターの問題も増幅され、クラスターネットワークの伝送効率と安定性に影響を及ぼします。また、大規模クラスターでのアプリケーションの一括リリースと更新も一般的なシナリオです。10,000 ノードでの瞬時のイメージプルはネットワークに大きな影響を与え、イメージサービスとネットワーク帯域幅に多大な負荷をもたらします。コンテナスケーリングの本来の目的は、より強力なテクニカルサポートを提供することであり、元のパフォーマンスを維持するだけでなく、全体的なパフォーマンスをさらに向上させることです。エンタープライズユーザーは 4 つの観点から最適化に注力できます。Node と Pod のスケール効率、ネットワーク効率（スループットと遅延）、DNS 名前解決効率、イメージのプル高速化です。

ステップ 4：コンテナのスケーリング後における最大の課題は「安定性」
クラスター規模の拡大が第一歩だとすれば、数万台のノードを持つクラスターの安定運用はさらに難易度が高いものです。大規模システムで最も重要なのは、障害ドメインをコントロールし、アバランチを防止することです。規模と比べ、スケーリング後のコンテナの安定性の方がより重要です。大規模クラスターの復旧は、単なる再起動では解決できないからです。一度アバランチが始まれば、全体の崩壊は避けられず、業務継続性に深刻な影響を及ぼします。企業にとって、大規模クラスターの安定性はオンラインビジネスの安全性を意味します。エンタープライズユーザーは、事前予防策、リソースインデックス化とシステムコンポーネントの最適化、すべてのノードのモニタリングによる自己修復プロセスの随時起動を検討する必要があります。

Alibaba Cloud によるコンテナの大規模導入のワンストップ支援

企業における大規模クラスター導入のさまざまな課題に対応するため、Alibaba Cloud は ACK Pro をベースとしたエンタープライズグレードのコンテナクラスター管理機能を提供し、APIServer とスケジューラに多数のパフォーマンス最適化を施しています。リソース規模の制限を打破し、パフォーマンスの上限を引き上げ、クラスターの安定性を確保しています。自社開発の高性能コンテナネットワーク Terway により、Pod の遅延を 30% 最適化し、大規模サービスのパフォーマンスオーバーヘッドを削減しています。大規模クラスターのネットワークボトルネック問題を解決するだけでなく、クラウド上でほぼネイティブなネットワーク性能を提供し、クラスターのレスポンスをより高速にします。エンタープライズグレードのイメージレジストリ ACR EE は専用ストレージをサポートし、イメージのオンデマンドロード機能を提供して、起動時間を 60% 短縮し、大規模ノードからのイメージプルの遅さを解決できます。Alibaba Cloud のストレージ、ネットワーク、セキュリティ機能を統合し、大規模コンテナ運用に最適なパフォーマンスをワンストップで提供します。より効率的なネットワーク転送、よりスケーラブルなストレージ、より効率的なアプリケーションとイメージの配信、より安定的かつ安全な大規模クラスター管理を実現します。

特筆すべき点として、2020 年の Cloud Native Industry Conference で、Alibaba Cloud は中国情報通信研究院の大規模コンテナ性能テストに合格した最初のクラウドサービスプロバイダーとなり、最高レベルの「excellent」認証を取得しました。中国情報通信研究院によるコンテナの大規模評価において、Alibaba Cloud Container Service はフルロードストレステスト、ネットワーク遅延、ネットワーク性能損失のいずれの項目でも、評価に参加したベンダーを大きく引き離しています。

これに基づき、Alibaba Cloud は柔軟な「サービスケイパビリティスペース」を備え、企業のビジネスに応じて現在のニーズに合わせたコンテナクラスターサービスのカスタマイズが可能です。また、「独身の日」前後で多くのエコシステム企業や ISV 企業に、長年の大規模コンテナ技術を輸出してきました。世界中のあらゆる業界のコンテナクラウドをサポートすることで、Alibaba Cloud Container Service はユニット型アーキテクチャ、グローバルアーキテクチャ、弾性アーキテクチャをサポートするクラウドネイティブアプリケーションのホスティングのミドルプラットフォーム機能を蓄積し、10,000 以上のコンテナクラスターを管理し、エンタープライズグレードの信頼性あるサービスを提供しています。

Alibaba Cloud は中国最大のコンテナクラスター、最も豊富なクラウドネイティブプロダクトラインナップ、最も包括的なオープンソース貢献を有し、クラウドネイティブのベアメタルサーバ、クラウドネイティブデータベース、データウェアハウス、データレイク、コンテナ、マイクロサービス、DevOps、サーバレスなど、100 以上の革新的なプロダクトを提供しています。小売、行政、医療、交通、教育などの分野をカバーしています。Alibaba Cloud Container Service は、Gartner の 2019 年および 2020 年の「Competitive Landscape: Public Cloud Container Service」レポートで 2 回選出された中国で唯一のベンダーです。