【ITニュース解説】Part-78: 🚀How to Create a Google Kubernetes Engine Regional Standard Cluster

Google Kubernetes Engine（GKE）は、Google Cloudが提供するサービスの一つで、アプリケーションの実行環境であるKubernetesクラスタを簡単に構築・管理できる。Kubernetesは、コンテナ化されたアプリケーションのデプロイ、スケーリング、管理を自動化するためのオープンソースのシステムだ。今回のニュース記事では、システムエンジニアを目指す初心者がGKEの「リージョナルスタンダードクラスタ」と呼ばれる種類のクラスタを実際に作成し、操作する手順について解説する。

まず、GKEリージョナルスタンダードクラスタとは何か。GKEクラスタは、アプリケーションを動かすための複数の「ノード」と呼ばれる仮想マシンで構成される。このノード群が協力して一つの大きなコンピュータのように機能し、アプリケーションのコンテナを実行する。リージョナルクラスタは、複数の「ゾーン」と呼ばれる物理的に独立したデータセンターにノードを分散配置することで、特定のゾーンで障害が発生した場合でもアプリケーションが停止しないように高い可用性を提供する。スタンダードクラスタは、GKEで提供されるクラスタタイプの中でも汎用的なもので、多くの用途に適している。

クラスタを作成する最初のステップは、GKEの管理画面から必要な設定を行うことだ。まずクラスタの名前を決め、そのクラスタを配置する「リージョン」（例: us-central1）を指定する。リージョンは複数のゾーンを含む地理的な地域を指す。この例では、アメリカ中部のus-central1リージョンが選ばれている。リージョナルクラスタのため、このリージョン内の複数のゾーン（例: us-central1-a, us-central1-b, us-central1-c）にノードが分散配置される。これにより、一部のゾーンに問題が発生してもサービスが継続できる体制が整う。

次に、「ノードプール」と呼ばれる設定を行う。ノードプールは、同じ構成を持つノードのグループだ。ここでは「default-pool」という名前のノードプールを作成し、各ゾーンに一つずつノードを配置するように設定する。コストを効率的に使うために、「クラスタオートスケーラー」を有効にする。これは、アプリケーションの負荷に応じてノードの数を自動的に増減させる機能で、必要に応じてノード数をゼロにすることも可能だ。ノードの性能を決める「マシンタイプ」には、コスト効率の良い「e2-small」が選ばれている。これは、CPUやメモリの性能を示すもので、小規模なアプリケーションや開発・テスト用途に適している。さらに、「スポットVM」も有効にする。スポットVMは、Google Cloudの余剰リソースを利用するため、通常の仮想マシンよりも安価だが、必要に応じてGoogleによって中断される可能性がある。そのため、一時的なタスクや中断されても問題ない処理に利用すると費用を抑えられる。これらの設定が完了したら、「作成」ボタンをクリックしてクラスタの構築を開始する。

クラスタの作成が完了したら、その詳細が期待通りに設定されているかを確認する。GKEの管理画面で作成したクラスタを選択し、「詳細」「ノード」「ストレージ」「監視」「ログ」などのタブを確認する。特に「ノード」タブでは、実際にGoogle Compute Engineの仮想マシンインスタンスとしてノードが起動していることを確認できる。「ログ」タブでは、クラスタの動作状況や発生したイベントの記録を確認でき、問題発生時の調査に役立つ。

次に、作成したGKEクラスタに接続するためのツールを準備する。主に「gke-gcloud-auth-plugin」と「kubectl」の二つが必要になる。gke-gcloud-auth-pluginは、Google Cloudの認証情報を使ってGKEクラスタに安全にアクセスするためのプラグインだ。kubectlは、Kubernetesクラスタをコマンドラインから操作するための標準的なツールで、アプリケーションのデプロイやクラスタの状態確認など、ほとんどすべての操作に利用する。これらのツールがインストールされているかを確認し、もしなければ指定されたコマンドを使ってインストールを行う。OSによってインストールコマンドが異なる点に注意が必要だ。この時点ではまだクラスタへの接続設定が完了していないため、kubectlでクラスタのバージョンを確認しようとしてもエラーになることに留意しておく。

ツールが準備できたら、いよいよGKEクラスタに接続する。Cloud ShellというGoogle Cloudのブラウザベースのシェル環境を利用し、gcloud container clusters get-credentialsコマンドを実行する。このコマンドは、指定したクラスタ（ここではstandard-public-cluster-1）、リージョン、プロジェクト名に基づいて、kubectlがクラスタにアクセスするために必要な設定情報（kubeconfigファイル）を自動的に生成または更新する。この設定が完了すると、kubectlコマンドがどのクラスタに接続すればよいかを認識できるようになる。その後、kubectl versionコマンドを実行すると、クライアント（Cloud Shell上のkubectl）とサーバー（GKEクラスタ）双方のKubernetesのバージョン情報が表示され、正常に接続できたことを確認できる。さらに、kubectl get nodesコマンドを実行すると、クラスタ内で稼働しているノードの一覧が表示され、クラスタが正しく動作していることを視覚的に確認できる。

最後に、GKEが提供する様々な機能を確認する。GKEの管理画面には「ワークロード」「サービス＆イングレス」「アプリケーション」「シークレット＆コンフィグマップ」「ストレージ」など多くのタブがある。 「ワークロード」タブでは、クラスタ上で稼働しているアプリケーションのコンテナ群や、Kubernetes自体が動作するために必要なシステムワークロードを確認できる。「サービス＆イングレス」は、外部からのアクセスをクラスタ内のアプリケーションにどのように振り分けるかを管理する機能だ。「シークレット＆コンフィグマップ」は、パスワードなどの機密情報やアプリケーションの設定情報を安全に管理するための仕組みである。「ストレージ」タブでは、アプリケーションがデータを永続的に保存するために利用できるストレージの種類（ストレージクラス）を確認できる。これら以外にも、リソース管理、GKEクラスタのバックアップ、サービスメッシュ機能、セキュリティ診断、ポリシー管理など、GKEは多様な運用・管理機能を提供している。

このように、GKEリージョナルスタンダードクラスタの作成から接続、そして基本的な機能の確認までの一連のプロセスを学ぶことで、システムエンジニアを目指す初心者は、クラウド上でのアプリケーション実行環境構築に関する基礎を習得できる。GKEは現代のクラウドネイティブなアプリケーション開発において非常に重要な技術であり、その基本的な操作を理解することは、今後のキャリアにおいて大きな強みとなるだろう。