Kubernetesの基本を学ぶ

ケーススタディ:
厳しい小売環境下で数百万ドルのコスト削減を実現

企業名  Nordstrom     所在地  シアトル、ワシントン     業界  小売り

課題

NordstromはECサイトのNordstrom.comを含む技術的な運用の効率と速度を向上させたいと考えていました。同時に、Nordstrom Technologyでは技術的な運用コストを抑える方法を模索していました。

解決策

4年前にDevOpsを採用し、CI/CD(継続的インテグレーション/継続的デプロイ)プロジェクトを開始した後、同社はデプロイ時間を3か月から30分に短縮しました。ですが、環境間でさらに高速化するために、KubernetesでオーケストレーションされたDockerコンテナを採用しました。

影響

Kubernetesを使用するNordstrom Technologyの開発者はより迅速にデプロイし、「アプリケーションを書くことだけに集中できる」と、NordstromのKubernetesエンタープライズプラットフォーム構築チームのシニアエンジニアであるDhawal Patel氏は言います。チームはOpsの効率を向上させ、ワークロードに応じてCPU使用率を5倍から12倍改善しました。「私たちは何千もの仮想マシンを実行していますが、これらのリソースをすべて効率的に使用できているわけではありません。」とPatel氏は語ります。「Kubernetes を採用することで、クラスターの効率化に挑戦することなく以前の10倍効率化できています。」
私たちは常に、技術の最適化を通じてより大きな価値を提供する方法を探しています。Kubernetesを用いて私たちは開発効率と運用効率という2つの効率を示します。これは双方にとって好都合です。

-Nordstrom社シニアエンジニア Dhawal Patel
5年前にDhawal Patelが小売業者のウェブサイトのアプリケーション開発者としてNordstromに入社したとき、彼は開発サイクルをスピードアップする機会があることに気づきました。

DevOpsの初期の頃、Nordstrom Technologyは従来のサイロチームと機能モデルを引き続き採用していました。「開発者として、コードの記述やビジネスへの価値の追加よりも環境の修正に多くの時間を費やしました。」とPatel氏は言います。「私はそれについて情熱的だったので、修正する機会を与えられました。」

同社はまた、より早く行動することに熱心であり、2013年に最初の継続的インテグレーション/継続的デプロイ(CI/CD)プロジェクトを開始しました。このプロジェクトはNordstromのクラウドネイティブへの旅の第一歩でした。

開発チームと運用チームのメンバーは社内のオンプレミスサーバーを使ってCI/CDパイプラインを構築しました。チームはChefを選択し、仮想IPの作成、サーバー、および負荷分散を自動化したクックブックを作成しました。「プロジェクトの完了後、デプロイにかかる時間は3か月から30分になりました。」とPatal氏は言います。「開発環境、テスト環境、ステージング環境、本番環境という複数環境があったため、各環境でChefクックブックを流すのに30分かかりました。その時点で大きな成果でした。」

しかし、新しい環境はまだ立ち上がるのに時間がかかりすぎていたため、次のステップはクラウドでの作業でした。現在、Nordstrom Technologyはエンタープライズプラットフォームを構築しており、同社の1,500名の開発者はKubernetesでオーケストレーションされたDockerコンテナとして動作するアプリケーションをクラウド上にデプロイできるようになりました。
「私たちはKubernetesに人気が出ることに賭けました。コミュニティのサポートとプロジェクトの速度の初期の指標に基づいて、Kubernetesを中心にシステムを再構築しました。」
「オンプレミスで仮想マシン(VM)を取得するのに数週間かかったため、クラウドはリソースへの高速なアクセスを提供しました。」とPatal氏は言います。「しかし、今ではたった5分で同じことができます。」

Nordstromがクラスター上のコンテナのスケジューリングに初めて進出したのはCoreOS fleetベースの自社開発のシステムでした。彼らは、Kubernetesに切り替えるときに、Kubernetes 1.0がリリースされるまでそのシステムでいくつかのPoCプロジェクトを始めました。「コミュニティのサポートとプロジェクトの速度の初期の指標に基づき、Kubernetesの人気が出るだろうと確信したため、Kubernetesを中心にシステムを再構築しました。」とNordstromのKubernetesチームのシニアマネージャーMarius Grigoriuは述べます。 Kubernetesは多くの場合、マイクロサービスのプラットフォームと考えられていますが、NordstromにおいてKubernetesで始動した最初の重要なプロダクションの役割を担うアプリケーションはJiraでした。「最初のアプリケーションとして期待していた理想的なマイクロサービスではありませんでした。」とPatal氏は認めます。「しかし、それに取り組んでいたチームは本当にDockerとKubernetesに情熱を傾けており、実際に使いたいと考えていました。彼らは自社運用のアプリケーションをオンプレミスで実行しており、それをKubernetesに移行したいと考えていました。」

参加したチームにとってメリットはすぐに現れました。「Kubernetesクラスターを使っているチームは心配する問題が少ないという事実を気に入っていました。インフラストラクチャーやオペレーティングシステムを管理する必要はありませんでした。」とGrigoriu氏は言います。「初期の導入者は、Kubernetesの宣言的な性質を好んでいます。彼らは対処しなければならなかった領域が減少したことを好んでます。」
「Kubernetesクラスターを使っているチームは心配する問題が少ないという事実を気に入っていました。インフラストラクチャーやオペレーティングシステムを管理する必要はありませんでした。」とGrigoriu氏は言います。「初期の導入者は、Kubernetesの宣言的な性質を好んでいます。彼らは対処しなければならなかった領域が減少したことを好んでます。」
これらの初期の導入者をサポートするため、Patelのチームはクラスターの成長とプロダクションレベルのサービスの構築を開始しました。「私たちは監視のためのPrometheusとGrafanaフロントエンドを組み合わせました。また、Fluentdを使用してログをElasticsearchにプッシュしたため、ログの集約が可能になりました。」とPatel氏は語ります。チームはまたCNCFプロジェクトを含む多数のオープンソースコンポーネントを追加し、Kubernetes、Terraformおよびkube2iamに貢献しました。

現在、Nordstrom TechnologyにはKubernetesを使っている開発チームは60以上あり、成功事例が出てくるにつれて、より多くのチームが参加するようになりました。「これを試してみようと思った最初の顧客基盤は次のユーザに勧め始めています。」Patel氏は言います。「初期の導入者の1人はDockerコンテナを使用しており、本番環境での実行方法がわかりませんでした。私たちは彼と一緒に座って、15分以内に本番環境に展開しました。彼はそれが素晴らしいと思い、彼の組織のより多くの人々が加わり始めました。」

Nordstrom Technologyの場合、クラウドネイティブへの移行によって、開発と運用の効率が大幅に向上しています。Kubernetesを利用する開発者はより迅速にデプロイでき、アプリケーションの価値の構築に専念できます。こうしたノウハウを取り入れるために、1つのチームにおいてクラウド上に仮想マシンを構築し、マージからデプロイまでに25分かかるところからスタートしました。Kubernetesへの切り替えにより、プロセスが5倍高速化され、マージからデプロイまでの時間が5分に改善しました。
「Kubernetesを使用することで、クラスタの効率化を図ることもなく、現在のCPU使用率は40%、つまり10倍になりました。直接クラウドに移行した場合には2600台以上のVMになるところが、同数の顧客用Podで済むようになりました。これらのPodを40台のVMで実行しているため、運用上のオーバーヘッドが大幅に削減されました。」
スピードは素晴らしく、簡単に実証できますが、より大きな影響はおそらくその運用効率にあります。「AWSで何千ものVMを実行する場合、全体的な平均CPU使用率は約4%です。」とPatel氏は言います。「Kubernetesを使用することで、クラスタの効率化を図ることもなく、現在のCPU使用率は40%、つまり10倍になりました。直接クラウドに移行した場合には2600台以上のVMになるところが、同数の顧客用Podで済むようになりました。これらのPodを40台のVMで実行しているため、運用上のオーバーヘッドが大幅に削減されました。」

Nordstrom TechnologyはオンプレミスのベアメタルでKubernetesを実行することも検討しています。Patel氏は言います。「オンプレミスのKubernetesクラスターを構築できれば、クラウドの力を活用してオンプレミスでリソースを迅速にプロビジョニングできます。次に、開発者にとってのインターフェースはKubernetesです。Kubernetesのみと連携しているため、自社のサービスがオンプレミスにデプロイされていることに気付かないこともあります。」 そのため、Patel氏はKubernetesのマルチクラスター機能の開発に熱心に取り組んでいます。「クラスターフェデレーションにより、オンプレミスをプライマリクラスターとして、クラウドをセカンダリバースト可能なクラスターとして使用できます。」と彼は言います。「つまり、アニバーサリーセールやブラックフライデーセールがあり、さらにコンテナが必要な場合は、クラウドにアクセスできます。」

この種の可能性とGrigoriuとPatelのチームがKubernetesを使用してすでに提供しているという反響が、Nordstromをそもそもクラウドネイティブジャーニーに導いた理由です。「現在の小売環境は、可能な限り即応性と柔軟性を高めようとしています。」とGrigoriu氏は言います。「Kubernetesにより、開発側と運用側の両方にとってバランスよく効率化されます。これは双方にとって好都合です。」