k8sで画像PFを1年半運用してみた振り返り #yjbonfire

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December 03, 19

スライド概要

「Bonfire#4 Kubernetesで課題解決」で使用した資料になります。
https://yj-meetup.connpass.com/event/153658/

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k8sで画像PFを1年半 運⽤してみた振り返り 2019年12⽉3⽇ ヤフー株式会社 ⼭⽥ 拓也 Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved.

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⾃⼰紹介 山田 拓也 (やまだ たくや) ヤフー株式会社 / 画像配信プラットフォーム 担当 @tak_ymd • 経歴 • Kubernetes経験 : 1年半くらい • その他 Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. : 営業 -> Web系 -> インフラ保守 -> 今 : 3歳の娘がいてかわいい 2

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テーマ • 画像PFのシステムリプレイスで Kubernetesに移⾏してから1年半 • ここまでで経験した成功、失敗談やノ ウハウを少々 Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 3

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結論 移⾏してよかった。 Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 4

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注意事項 あくまで社内のマネージドKubernetesを利⽤した経験 談です • • コントロールプレーンの運⽤はしてないです すべてにおいて、実際に試してみることをおすすめしま す • • もしかしたら間違ってるかも。。。 • 軽めの話題なので気軽に聞き流してください • ⼈⽣初登壇です。 Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 5

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まずは Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved.

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移⾏に⾄るまでの経緯 古いシステム 新しいシステム • 社内VMで構築 • ⼀部オンプレ環境あり • リカバリは⼿動 • 秘伝のコード、⼝伝の構成… ? • HVの障害でVMが⽌まると 夜でも起こされる Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 7

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移⾏に⾄るまでの経緯 • リプレイスすることは決まってた • アプリケーション側は開発が始 まっていた • インフラ選定どうしようか・・・ Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 8

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移⾏に⾄るまでの経緯 • 社内イベントでKubernetesを知る • Cloud Native︖ • From pets to cattle…︕︖ • デプロイしたサーバーをメンテしない︕ • とにかくもうインフラに振り回されたくない︕ Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 9

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移⾏に⾄るまでの経緯 古いシステム 新しいシステム • 社内VMで構築 • Kubernetesで︕ • ⼀部オンプレ環境あり • CDN,NAT等は社内PFで • リカバリは⼿動 • 秘伝のコード、⼝伝の構成… • HVの障害でVMが⽌まると 夜でも起こされる Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. • 基本的に⾃動復旧を⽬指す • Infrastructure as Code • 夜は寝る︕ 10

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からの… そうは問屋がおろさない Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 11

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失敗体験 Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved.

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移⾏前のシステムを意識 してしまった① 構築編 Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved.

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移⾏前の構成をマネして持ってきた • まずどうやって構成考えたらいいの︖ • とりあえず移⾏前のサーバー構成を参 考にした • ⼀応、もともと1コンポーネントで やってたモノリシックな部分をマイク ロサービスっぽく分割 Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 14

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分割してみた 分割後の構成(例) 鍵更新サーバ LB キャッシュサーバ 画像ストレージ URL復号App 画像変換App 例です。実際の構成とは異なります。 Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 15

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Podとコンテナの配置︖ • どんな⾵にPodとコンテナを配置すれ ばいいの︖ • もともと1コンポーネントだった Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 16

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Podとコンテナの配置︖ • とりあえず全部まとめた Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 17

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配置してみた こう? Pod LB Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 鍵更新サーバ キャッシュサーバ URL復号App 画像変換App 画像ストレージ 18

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動くけど • コレジャナイ感 Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 19

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問題だらけ • • • • • • Podの役割が多すぎる コンテナ多すぎで起動が遅い ヘルスチェックが複雑化 (回復⼒に影響) Yamlが肥⼤化、編集も管理も⼤変 Etc… できるだけ管理しやすい単位にまとめる べき Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 20

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なおした たぶんこう Pod Pod Pod LB 画像ストレージ キャッシュサーバ URL復号App 鍵更新サーバ 画像変換App 例です。実際の構成とは異なります。 Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 21

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反省① • 各コンテナはシンプルな機能に留める • PodはKubernetesの最⼩デプロイ単位 • 協調して稼働させる必要があるもののみ ⼀つのPodにまとめる • 迷うなら1コンテナ/1podもアリ Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 22

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移⾏前のシステムを意識 してしまった② 監視編 Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved.

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移⾏前の監視をマネして持ってきた • 新しいシステム、環境で⼀体なにをど うやって監視すればいいのか • Prometheusって何︖ • 移⾏前のシステムが参考になるかな︖ • とりあえず・・・ Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 24

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監視ルールを⼭程作った • 前のシステムでやってた監視項⽬を 洗い出して • Grafanaのダッシュボードテンプレを 参考に⼤量のprometheus監視ルール を⽣成 Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 25

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監視ルールを⼭程作った Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 26

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監視ルールを⼭程作った Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 27

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監視ルールを⼭程作った • まあPromQLの勉強にはなった • ただ、これならGrafanaでも監視できる (4.0以降) • 監視項⽬多すぎてアラートめっちゃくる • 結局、夜も起こされる⽇々 • そのアラートは本当に必要か︖ Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 28

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監視ルールを⼭程作った • そのアラートは本当に必要か︖ Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 29

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監視について • ⼤事なのは作ったシステムが「問題な く」仕事をしているか • 「問題」に気づかせてくれることが⼤事 • 別にツールにこだわる必要はない • E2Eを監視するだけでも問題に気づくことは できる • 監視は⽬的をはっきりさせる Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 30

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監視の⽬的を⾒失わない • 例えば「Swap Out」の検知は本当に 必要︖ • • • • 低速なDiskのI/Oによる影響は⼼配 アプリケーションの応答速度が気になる 応答速度に問題がなければアラート不要 本質的にはLatency監視で事⾜りる︖ Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 31

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閾値が重要なんじゃない • よくある閾値ベースの監視 CPU、メモリ、NWトラフィックetc… • その閾値は誰がどういう意図で決めた︖ • 説明できないなら⾒直す必要あり Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 32

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閾値が重要なんじゃない • 例えばリソース消費率って本当に⼤事︖ • • • Podのリソースをフルに使い切って何が悪い 特にKubernetesにおいてPod単位のリソース消費は そこまで重要ではない可能性がある Eviction Manager超優秀 • リソース使いすぎな⼦はこの⼈がなんとかしてくれ る。 (空いてるNodeに配置転換とか) Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 33

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Kubernetesの監視はどうか︖ とはいえ、物理サーバーやIaas上のVMだとそうはいか ない • • • メンテナンスの必要があるので軽微な変化も⾒逃せなかっ たりする 特に物理。蓄積されたダメージが突然発⽕する でもKubernetesなら結構いい感じにやってくれる • • • • そもそも⾼い⾃⼰修復⼒を持っている アラートを出す前に⾃⼰修復を試みる やりたい監視を実現できるチャンスがある︕︕ Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 34

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Prometheusはどうか︖ • ツールにこだわる必要はないけれど… • (個⼈的に)理想に近い監視ができるイメージ • ⼤量のメトリクスで常に細かくデータを収集し てるので「後からでも」なんとかなる • Promqlも少し覚えればやりたいことができてく る • 学習コストに⾒合ったリターンはあると感じた • 例えばどういう監視ができるか︖ Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 35

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予測的に監視する • 例えばリソース監視 • 本質的には「今○%」より「△時間以内に100%」が重 要ではないか︖ • • Disk使⽤量みたいに消費ペースが重要なものは予測的に監 視するべき 「 predict_linear() 」を使う • • Range vectorから単純な線形回帰を利⽤して任意の時間後の値 を予測する ただしメトリクスタイプ「Guage」のみ Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 36

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[beta]
予測的に監視する
- alert: 12時間以内にNodeのDiskがなくなるかも
expr:
predict_linear(node_filesystem_avail_bytes{device=~"^/dev/.*$"}[1h],
12 * 3600) <= 0

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変化率を重視する • リクエスト数とかNetworkTrafficとか • 何Byte受けたらアラートって根拠がわかりにくい • リクエストのスパイクを検知したほうが良さそう • delta()とか使えばできそう • • • • Range vectorの最初と最後の値の差分を出してくれる これもGuageのみ http_requests_totalはCounterなので注意 いい案があれば誰か教えて…︕ Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 38

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Alertmanagerも便利 • かなり細かく通知の設定ができる • • • 似たようなアラートは通知しない instanceやseverityによってreceiverを変える などなど • 本当に⼤事なものだけ通知させられる • Silenceも便利 Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 39

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反省② • まずは何をしたくて監視するのか明確にする • 基本的に「アラートを鳴らさない」⼯夫をす る • ⾃⼰修復を試みる • Kubernetes、というかそもそも環境やアプリ ケーションに合わせた監視をする • Prometheusは後からでも結構なんとかなる Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 40

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独⾃ツールを運⽤に 持ち込んだ Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved.

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独⾃ツールを運⽤に持ち込んだ • テンプレートから各環境にデプロイする Yaml⽣成ツールを⾃作した • 運⽤が回らなくなるレベルで⼤変 • ツールのメンテナンスまでやってられない • 使い⽅がわからず属⼈化しまくる • Yaml管理担当なんてだれがやりたい︖ Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 42

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反省③ • ⼀般的なツールを使おう • Kustomize、Helmなど • Secret以外は⽣成結果をGit管理しておく ことをオススメ • もしくは`apply diff`で差分をちゃんと 確認する Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 43

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成功体験 というかやってよかったこと Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved.

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⾼負荷環境での運⽤テストをやった • 実際の運⽤をシミュレーションして メンテナンスしてみる • No ApacheBench • 実際の運⽤に近いテスト計画作成と ⼤量のリクエストを複製できるツールが オススメ Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 45

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⾼負荷環境での運⽤テストをやった • やってみると結構なリクエストがエラーで落 ちる • ⾜りない設定が⾒つかる • PodDisruptionBudget • SIGTERMのハンドリング • 危険なメンテナンスがわかる • Ingressのルーティング変更とかは⾮常に低い 割合で502エラーが発⽣した Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 46

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備考︓Node,Podを安全に終了させる SIGTERMのハンドリング • • • termination lifecycle GracePeriodSeconds内にコンテナを安全に落とす コンテナ単位のGraceful Shutdown • • JavaとかGraceやりにくい⾔語はSideCarでProxyサーバー⽴ててそっ ちでやってもいいかも PDBを設定する • • • Nodeを安全に停⽌するため Podの稼働状況をみながらkubectl drainを待機させる Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 47

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1コンテナ1プロセスを意識した • コンテナの基本︖ • Kubernetesに管理させることで 運⽤状態の把握が楽になった • Node.js等のマルチプロセス化はちょっと厄介 • • • • clusterモジュールでプロセスをForkできるけど… ⼦プロセスのダウンをアプリケーション側で管理する必要 がある 1コンテナで複数プロセスを使⽤するときのNodeへの影響 を把握しきれなかった 迷ったらシンプルな⽅がいい Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 48

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システムリプレイスだった • Kubenetesに合わせたシステム開発が できたのは幸運 • 旧システムごと移植するとなると厳し かった • P2Vみたいな単純な移⾏ではない Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 49

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とりあえず使ってみた • 意外となんとかなる (と思う) • 何も知らない状態で始めたけど、調べながら リリースまでこぎつけた • 情報量は少ないようで多い • • • • アップデート多くて情報追いかけるのも⼤変 ネガティブなニュースも多い 使わずに情報だけを集めると億劫になるかも 批判だけして使わないのはもったいない Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 50

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最初からベストなやり⽅を求めなかった • ⾃作ツールで⾯倒な運⽤をやっていた ⽇々も今となってはいい経験 • 失敗は成功のもと • 時間をかけるなら「後からどうにかで きる」状態にしておく Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 51

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Kubernetesが楽しかった • 特に何も⼯夫していない状態でも便利 • ⽴ててしまえばオンプレ環境や VMよりも(気持ちが)楽 • どんどん便利にしたくなる • (僕でさえ) 学習意欲が湧く︕ Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 52

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たぶんここまで Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved.

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もし時間があったら Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved.

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KeepAlive切断事件 Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved.

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Keep Aliveが切断されてしまう︕ • Ingress直下に配置したPodのキャッシュ ⽤コンテナで60秒程度のKeep Aliveを設 定 • にもかかわらず数秒で接続元からKeep Aliveが切断されてしまう • Keep Aliveを無効にすると10msくらいパ フォーマンスが落ちる… Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 56

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Keep Aliveが切断されてしまう︕ ここ Pod Ingress-lb キャッシュサーバ 例です。実際の構成とは異なります。 Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 57

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Keep Aliveが切断されてしまう︕ • nghttpx-ingress-controllerの `backend-keep-alive-timeout`の設 定による • 切断されること⾃体は問題ではない • ログが⼤量に吐かれる場合はログレベ ルを調整する Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 58

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メモリ解放されない事件 Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved.

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メモリが常に限界 • container_memory_usage_bytesを 監視していた (Grafanaからコピって きた) • アラートがバンバンなる︕ • メモリが右肩上がりで開放されない Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 60

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図 • 右肩上がり Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 61

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なぜか • container_memory_usage_bytes • キャッシュを含む全てのメモリ使⽤量 を対象にしている。 • 稼働時間に(ほぼ)⽐例してキャッシュ が蓄積されていく Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 62

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メモリ使⽤状況の内訳 • Workingsetが減ってないのでプロセスのメモリ管理に問題があるっぽい • とはいえキャッシュを除くとほんのり余裕がある Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 63

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メモリはなかなか開放されない • コンテナのリソース≒配置されたNode︖ • • • コンテナにログインしてリソース確認する とNodeのリソース量と同じ コンテナに対してはKubernetes上からリ ソースの制限をかけている︖ メモリにresouces.limitsを設定すると 閾値周辺でメモリ解放が⾛っているような Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 64

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確認するべきなのは • container_memory_working_set_bytes • コンテナのワーキングセット使⽤量 • KubernetesのOOM Killerもこれを監視︖ • やたらPodのリスタートがかかる場合はここ がメモリ制限を超えている可能性あり • メモリのlimitsやrequestを⾒直す Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 65

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Request/Limitを設定する • コンテナのリソース設定 • Requestで設定した分、そのコンテナ⽤にNode のリソースが確保される • 設定しなくても動くには動くが… • 1つのPodが際限なくNodeのリソースを消費す る • Pod同⼠がリソースを奪い合う • 計画的なPodの配置に⽀障がでる • container_memory_~等の値が取れない Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 66

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Resouce Limitを設定しないと • こうなる Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 67

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Request/Limitを設定しよう • MemoryはLimitつけるべき • CPUはRequestだけでもいいかも Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 68

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さらに時間があったら Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved.

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Prometheusの基礎 データモデルについて • • • すべてのデータを時系列として保存 メトリクス名とラベル(キーバリューペア) 4種類のメトリクスタイプについて • • • • • Guage : 減ったり増えたりする値。温度計とか Counter : リセットしない限り積み重ねる値。ガスメーターとか Histgram : 予め設定したバケットに累積的にカウントする。難しい Summary: Histgramに似ている認識。詳しくは公式を。 Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 70

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httpリクエストを取得する例 • HTTPリクエスト数を取得する例 rate( http_requests_total{status=~”2.."}[3m]) 12 @1574089523.732 12 @1574089583.732 13 @1574089643.732 • 5分間のRange Vectorの数値変化の平 均で「だいたいの」リクエスト数を取 得している Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 71

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LivenessProbe / ReadinessProbe • らいぶねす、れでぃねす • これがちゃんと設計・設定できるかで 回復⼒が段違い • 疎結合になっているほど効果を発揮す る • Podの起動時間に影響する Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 72

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HPAの注意点 すぐにはスケールされない • • • デフォルト30秒に1回のチェック --horizontal-pod-autoscaler-sync-period スケールイン/アウト後にはしばらく待機時間がある※ • • • スケールアウト: 最後の3分間にリスケーリングがなければ発⽣ スケールイン: 最後のリスケーリングから5分間待機 実際のサービスインにはHealcheckも影響 • • • initialDelaySeconds periodSeconds ※kubernetes/community Horizontal Pod Autoscalingより 原文ではScale-up、 Scale-downと記載されています。 Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 73

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コンテナの軽量化 RUNをチェーンさせる • • 分けるとその分ステージが増えるのでレイヤを結合する ADD, COPYに注意 • • COPYのほうがシンプルな機能。ADDはtarの展開とかで使う。 不要なデータを消す • • Yumのキャッシュとかアーカイブファイルとか マルチステージビルド • • Docker17.05以上で。 ビルドするディレクトリを分ける • • Dockerfileのあるディレクトリをビルドの対象にしてしまうので Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 74

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おすすめのツール Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved.

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Kustomize • YAML管理ツール • 環境ごとの設定は差分のYAMLだけ書く • ConfigMap generationでイミュータブル なConfigmapを⽣成 • いずれkubectlに統合される • されました https://kubernetes.io/blog/2019/03/25/kubernetes-1-14-release-announcement/ Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 76

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K9S • グラフィカルなCUIでkubectlみたいな操作ができる。 • 専⽤のシェルが起動するのでなんか安⼼。 • ClusterとかNamespaceとかも表⽰されてる • podのリソース消費がリアルタイムで⾒れる • Yamlの表⽰、編集、Podのログ表⽰、Describe、コンテナへのSSH… • 危ない操作(podのDelete)は⼀応Confirmがついてる • Vimライクなキーバインドが使える(︕) • これは便利︕ Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 77

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promtool • Prometheus のユーティリティコマンド • promtool test でPromehteus Ruleの Unitテストができる • Prometheusはメトリクス名がいつのまに か変わったりするのでこれでテストして おきたい Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved. 78

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ご清聴 ありがとうございました Copyright (C) 2019 Yahoo Japan Corporation. All Rights Reserved.