Kubernetes名前空間は、複数のユーザーまたはプロジェクト間でクラスター リソースを分割して管理する方法です。クラスタ内に分離された環境を作成することで、リソースの重複を防ぎ、管理者が特定のリソースへのアクセスを制御できるようにします。名前空間を使用すると、Kubernetesクラスターの組織を改善し、システム構成を簡素化し、セキュリティを強化できます。
Kubernetesの名前空間は、クラスターの仮想的な下位区分を提供することで分離された環境を作成し、リソースを個別にグループ化して管理できるようにします。名前空間を作成すると、その傘下のリソース名の一意のスコープが生成されます。これにより、明示的に許可されていない限り、異なる名前空間に属するリソースが互いに直接対話できなくなり、意図しない名前の衝突が防止され、分離が維持されます。
クラスター内のリソースを効率的に管理するために、KubernetesはPod、Service、Deployment、ReplicaSet、StatefulSets、DaemonSet、ConfigMapなどの組織単位を使用します。ポッドがこの組織階層の基盤を形成し、ノードが複数のポッドを収容するワーカーマシンとして機能する一方で、名前空間はより高い抽象化レベルで動作します。オブジェクトのセットを個別に分割し、Kubernetesクラスター内で論理的な分離を提供します。
各名前空間には、独自のリソース セットが格納され、ポリシーとロールベースのアクセス制御を定義するメカニズムが提供されます。その結果として、他の名前空間内のリソースに影響することなく、名前空間に固有のユーザー権限とクォータを割り当てることができます。
この分離は、個別のワークスペースを維持する必要性が高いマルチチームまたはマルチプロジェクトの環境で特にその力を発揮します。これにより、異なる名前空間で機能するアプリケーションとユーザー間の干渉を回避しつつ、論理的に構成された安全なKubernetesクラスターを維持できます。
Kubernetesには、主に「事前に定義されたシステム名前空間」と「ユーザー作成の名前空間」の2つのタイプの名前空間があります。事前定義されたシステム名前空間はKubernetesにバンドルされており、クラスター内で特定の目的を果たします。最も一般的なシステム名前空間には、次のものがあります。
一方、ユーザーが作成した名前空間は、その名前が示すように、ユーザーまたは管理者によって作成されたカスタム名前空間です。これらは、クラスタ内の特定のアプリケーションまたはプロジェクトに関連するリソースの分離と編成を提供します。ユーザーは、必要な数のカスタム名前空間を定義して、アクセス権限とリソースクォータのきめ細かな制御を維持しながら、ワークロードを効果的に分離および管理できます。
システム名前空間はクラスターを運用するうえで極めて重要であり、ユーザー作成名前空間では、単一のKubernetes環境内で複数のチームまたはプロジェクトにまたがるアプリケーションとリソースを柔軟に管理することができます。
Kubernetesの名前空間は、クラスターリソースの構成、管理、セキュリティに対応するさまざまな主要機能を提供します。前述のように、名前空間では、空間内で作成されたそれぞれのリソースに一意のスコープが提供されます。この分離によって、異なる名前空間にある同じ名前のリソースの競合がなくなり、同じクラスター内の複数のアプリケーションまたはプロジェクトがスムーズに機能するようになります。
名前空間は、次の機能も提供します。
これらの主要な機能を活用することで、Kubernetes名前空間は、マルチユーザーおよびマルチプロジェクト環境におけるクラスター リソースの効率的な編成と安全な管理を可能にします。ワークロードを分離する論理パーティションが作成され、リソースの割り当てが合理化されて、適切に構造化されたKubernetesエコシステムが実現します。
Kubernetesで名前空間を最大限に活用するには、名前空間を作成して管理し、それらを切り替える方法をよく理解することが重要です。名前空間の作成には、単純なYAMLファイルが使用されます。これらのファイルは、名前空間の名前とメタデータを定義します。たとえば、Kubernetesオブジェクトを名前空間に割り当てるのは、YAML定義に名前空間フィールドを含めるのと同じくらい簡単です。名前空間が指定されていない場合、Kubernetesは既定の名前空間内にオブジェクトを自動的に作成します。YAML設定ファイルの準備ができたら、kubectlの作成コマンドを使って適用します。 このコマンドは、設定と管理に関連する名前空間コマンドの大部分を実行します。
その他の便利なkubectlコマンドを次に示します。
複数のチームやプロジェクトが1つのKubernetesクラスターを共有している場合は、複数の名前空間を使用することが重要になります。このアプローチでは、よく整理された環境を維持しながら、リソースの分離とアクセス制御が可能になります。
Kubernetesで名前空間を使用する際にベストプラクティスを遵守することで、効率的で安全な環境が保証されます。何よりもまずは、組織全体で一貫性のある説明的な命名規則を順守することが大切です。こうすることで、リソースとそれに関連するプロジェクトやチームをすばやく特定できるようになります。
多数のプロジェクトやチームを抱える大規模な組織では、単一のKubernetesクラスターを共有することでリソースの割り当てに問題が生じることがあります。名前空間では、管理者が名前空間ごとにリソースクォータと制限範囲を設定できるようにすることで解決策が提供されます。
このきめ細かなリソース割り当ては組織化されたクラスターを維持するうえで重要な役割を果たし、それを効果的に行えることがKubernetesの達人の証とも言えます。1つのプロジェクトによるCPU、メモリ、ストレージの過剰な消費を防ぐために、名前空間ごとにリソースの制限とクォータを設定することが不可欠です。
リソース クォータを実装するには、リソースの種類ごとに必要な制限を定義するYAMLファイルを作成し、kubectl createコマンドを使用して目的の名前空間に適用します。その後、Kubernetesは、指定されたクォータを超える新しいリソースの作成を防ぐことで、これらの制限を適用します。
リソースに関するもう1つのベスト プラクティスは、制限範囲を定義することです。リソース クォータを使用すると、管理者は名前空間で使用されるCPU、メモリ、およびストレージの合計量に制限を設定できますが、制限範囲は、個々のリソースに対して許容される最小および最大のリソース消費に関する制約を設定します。
これにより、リソース割り当ての一貫性が維持されて、リソースの偶発的な過剰消費や未使用を防ぐことができます。これにより、1つのプロジェクトがクラスター リソースを独占するのを防ぎ、すべてのプロジェクト間で公平に分散されます。
制限範囲を構成するには、各リソースの種類 (CPU、メモリなど) の最小値と最大値を指定するYAMLファイルを作成し、目的の名前空間に適用します。その後、Kubernetesは、その名前空間内でリソースを作成または更新するときに、これらの制約を適用します。
アクセス制御とセキュリティはマルチユーザー環境で最も重要であるため、ロールベースのアクセス制御ルールを実装して、特定の名前空間とリソースへのユーザー アクセスを許可または制限することが重要です。この粒度により、セキュリティが強化され、さまざまなプロジェクトで作業するチーム間の秩序を維持するのに役立ちます。
ネットワークポリシーは、名前空間内または異なる名前空間間でのポッド間の通信を保護する上でも極めて重要な役割を果たします。名前空間レベルでネットワーク ポリシーを定義することで、管理者はポッド間のトラフィック フローを制御し、通信境界を確立できます。
名前空間の構成と同様に、ネットワーク ポリシーはYAMLファイルを使用して定義され、ポッド間の受信トラフィックと送信トラフィックを管理するルールによって定義されます。管理者は、これらのルールをポッド ラベル、IPアドレス、または特定のネットワーク ポートに適用できます。ネットワーク構成が作成されると、kubectl createコマンドを使用してネットワーク構成が適用されます。
いくつかの監視ツールを使用して、各名前空間のリソース消費量、ネットワーク トラフィック、およびその他の主要なメトリックを監視できます。Kubernetesダッシュボードは、Kubernetesクラスターの公式のWebベースUIです。これは、各名前空間のリソース使用量、ネットワーク トラフィック、およびその他の主要なメトリックの概要を提供します。
一方、Kubernetesには、豊富なツールエコシステムによるメリットもあります。Prometheusは、Kubernetesクラスタからさまざまなメトリックを収集して保存できる強力なオープンソースの監視システムです。アラート機能が組み込まれているため、Prometheusは潜在的な問題がエスカレートする前に管理者に通知できます。
もう1つの人気のあるツールはGrafanaで、これはPrometheusと統合して収集されたメトリックを視覚化するダッシュボードです。Grafanaは、名前空間の使用状況を包括的に把握し、傾向の特定や異常の特定を容易にします。
監視とトラブルシューティングは、Kubernetesクラスターで名前空間を管理する上で不可欠な側面です。名前空間内で問題が発生した場合、問題の特定と解決に役立ついくつかの手法があります。
名前空間の使用状況の監視は、潜在的なボトルネック、リソースの大量消費、または データの脆弱性を特定するために不可欠であるため、監視ツールとダッシュボードを使用して、各名前空間のリソース消費量、ネットワーク トラフィック、およびその他の主要なメトリックを監視することを忘れないでください。
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