kubernetes-deployment-patterns

Kubernetes のデプロイパターン

クラウドネイティブアプリケーションの本番環境向け Kubernetes デプロイについて、デプロイ戦略、ワークロードの種類、構成管理、リソース最適化、自動スケーリングのパターンを専門的に解説します。

このスキルを使用する場面

• デプロイ戦略（ローリングアップデート、ブルーグリーン、カナリアリリース）の実装
• 適切なワークロードの種類（Deployment、StatefulSet、DaemonSet、Job）の選択
• ダウンタイムゼロのデプロイを実現するロールアウト戦略の設計
• ConfigMaps と Secrets による構成管理の実装
• リソース管理と自動スケーリング（HPA、VPA）の設定
• ヘルスチェックとプローブ戦略の構成
• Kubernetes 上での高可用性アプリケーションの設計
• バッチ処理とスケジュールジョブの実装

基本概念

デプロイ戦略

ローリングアップデート： 古い Pod を新しい Pod に段階的に置き換えます（ダウンタイムゼロ、デフォルト） 再作成： 新しい Pod の作成前にすべての古い Pod を終了します（短時間のダウンタイムあり） ブルーグリーン： 2 つの環境を稼働させ、トラフィックを即座に切り替えます（リソースが 2 倍必要） カナリア： 監視しながら新バージョンへトラフィックを段階的に移行します（リスクを軽減）

ワークロードの種類

Deployment： ステートレスアプリケーション（Web サーバー、API、マイクロサービス） StatefulSet： ステートフルアプリケーション（データベース、メッセージキュー） DaemonSet： ノードレベルのサービス（ログ収集エージェント、監視エージェント） Job： 1 回限りのタスク（バッチ処理、移行） CronJob： スケジュールされたタスク（バックアップ、定期レポート）

リソース管理

Requests： スケジューリング時に保証されるリソース Limits： kubelet によって適用されるリソースの上限 HPA： Horizontal Pod Autoscaler（メトリクスに基づいてレプリカをスケーリング） VPA： Vertical Pod Autoscaler（リソースの Requests／Limits を調整）

クイックリファレンス

タスク	参照先
デプロイ戦略（ローリング、ブルーグリーン、カナリア）	skills/kubernetes-deployment-patterns/references/deployment-strategies.md
ワークロードの種類（Deployment、StatefulSet、DaemonSet、Job）	skills/kubernetes-deployment-patterns/references/workload-types.md
構成管理（ConfigMaps、Secrets）	skills/kubernetes-deployment-patterns/references/configuration-management.md
リソース管理と自動スケーリング（HPA、VPA）	skills/kubernetes-deployment-patterns/references/resource-management.md
本番環境のベストプラクティスとセキュリティ	skills/kubernetes-deployment-patterns/references/production-best-practices.md

ワークフロー

1. デプロイ戦略を選択する

# Rolling update for standard deployments
strategy:
  type: RollingUpdate
  rollingUpdate:
    maxSurge: 1
    maxUnavailable: 0

# Recreate for incompatible versions
strategy:
  type: Recreate

2. ワークロードの種類を選択する

• ステートレスですか？ → Deployment を使用します
• 永続的な ID を持つステートフルなワークロードですか？ → StatefulSet を使用します
• 各ノードで Pod を 1 つ実行しますか？ → DaemonSet を使用します
• 完了まで実行するタスクですか？ → Job を使用します
• スケジュールに沿って実行しますか？ → CronJob を使用します

3. リソースを構成する

resources:
  requests:
    memory: "256Mi"
    cpu: "250m"
  limits:
    memory: "512Mi"
    cpu: "1000m"

4. 構成を追加する

# ConfigMap for non-sensitive config
envFrom:
- configMapRef:
    name: app-config

# Secret for sensitive data
env:
- name: DB_PASSWORD
  valueFrom:
    secretKeyRef:
      name: db-credentials
      key: password

5. ヘルスチェックを実装する

livenessProbe:
  httpGet:
    path: /healthz
    port: 8080
  initialDelaySeconds: 30
  periodSeconds: 10

readinessProbe:
  httpGet:
    path: /ready
    port: 8080
  initialDelaySeconds: 5
  periodSeconds: 5

6. 自動スケーリングを有効にする

apiVersion: autoscaling/v2
kind: HorizontalPodAutoscaler
spec:
  scaleTargetRef:
    kind: Deployment
    name: app
  minReplicas: 2
  maxReplicas: 10
  metrics:
  - type: Resource
    resource:
      name: cpu
      target:
        type: Utilization
        averageUtilization: 70

よくある間違い

1. latest タグを使用する： 再現性を確保するため、必ず特定のバージョンタグを使用してください
2. リソースの上限を設定しない： リソースの枯渇やクラスターの不安定化を招く可能性があります
3. ヘルスチェックがない： プローブがないと、Kubernetes は Pod の健全性を管理できません
4. 本番環境でレプリカが 1 つだけ： 高可用性や耐障害性を確保できません
5. Secrets を ConfigMaps に保存する： 機密データには ConfigMaps ではなく Secrets を使用してください
6. 更新戦略がない： 予測不能なデプロイ動作につながります
7. root で実行する： セキュリティ上の脆弱性となり、最小権限の原則に反します
8. 監視がない： 本番環境で問題を検出したり、デバッグしたりできません

Resources

• Official Docs: https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/
• Deployment Strategies: https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/controllers/deployment/
• StatefulSets: https://kubernetes.io/docs/concepts/workloads/controllers/statefulset/
• Autoscaling: https://kubernetes.io/docs/tasks/run-application/horizontal-pod-autoscale/
• Configuration: https://kubernetes.io/docs/concepts/configuration/
• Best Practices: https://kubernetes.io/docs/concepts/configuration/overview/