Kubernetes オーケストレーションは、マシンのクラスタを管理し、必要なリソースとユーザーが定義した望ましい状態に基づいてコンテナをデプロイすることで機能します。このシステムは、連携して機能するいくつかの重要なコンセプトで構成されています。

• コンテナ: アプリケーションとそのすべての依存関係を含む、軽量でポータブルな実行可能パッケージです。Kubernetes は、これらのコンテナのデプロイとライフサイクルをオーケストレートします。
• クラスタ: アプリケーションを実行するために Kubernetes によってグループ化および管理される、ノードと呼ばれるすべてのマシンのセットです。
• コントロール プレーン: Kubernetes クラスタの頭脳として機能します。クラスタに関するすべてのグローバルな決定（スケジューリングなど）を行い、クラスタ イベントを検出して対応し、ユーザーが望む状態を維持します。
• ノード: クラスタ内の単一のワーカーマシンです。物理サーバーまたは仮想マシンのいずれかであり、コンテナが実際に実行される場所です。
• Pod: Kubernetes において、Pod はデプロイ可能な最小のオブジェクトであり、実行中のプロセスの単一インスタンスを表します。1 つ以上のコンテナ、共有ストレージ、一意のネットワーク IP が含まれます。

コンテナ オーケストレーション プラットフォームは、コンテナ オーケストレーションを自動化するためのツールを提供し、イベント ロギング、モニタリング、分析のための他のオープンソース テクノロジーをインストールする機能を備えています（Prometheus など）。

コンテナ オーケストレーション プラットフォームには、主に 2 つのタイプ（セルフマネージド、マネージド）があります。

• セルフマネージド コンテナ オーケストレーター: 通常はゼロから構築するか、Kubernetes などのオープンソース プラットフォームを利用して構築します。このプラットフォームでは、カスタマイズを完全に制御できます。ただし、インストール、構成、更新、セキュリティ パッチ適用などのタスクを含む、プラットフォームの管理やメンテナンスの負担も発生します。
• マネージド Kubernetes サービス: Google Kubernetes Engine（GKE）などのプラットフォームでは、基盤となるクラスタ インフラストラクチャの設定や運用に伴う複雑さに対処できるため、ユーザーはアプリケーションのデプロイと管理に集中できます。クラウド プロバイダがインストールと運用を管理します。その結果、ユーザーは、単にその機能を利用することを考えるだけでよく、コンテナ化されたアプリケーションの実行に集中できます。

Kubernetes 自体がコア オーケストレーションを提供しますが、さまざまなクラスタツールが連携して動作することで、セキュリティの強化、管理の簡素化、スケーリングを実現します。関連するツールを以下に示します。

• モニタリングとロギングのソリューション: Google Cloud のオペレーション スイート（Cloud Monitoring、Cloud Logging）などのツールは、クラスタとそこで実行されるアプリケーションの健全性やパフォーマンスを監視するために不可欠です。
• CI / CD ツール: Cloud Build などのシステムは Kubernetes と統合することで、コンテナ イメージのビルドやクラスタへのデプロイのプロセスを自動化できます。

Google Kubernetes Engine（GKE）などのコンテナ オーケストレーション ツールを使用すると、コンテナ化されたアプリケーションやマイクロサービスのデプロイや実行が簡単になります。通常、コンテナ オーケストレーターは独自の手法でさまざまな機能を提供しますが、どのツールでも、コンテナ化されたアプリケーションを自動的に調整、管理、モニタリングできます。

最終的な結果は同じ（実行中のマネージド コンテナ化アプリケーション）ですが、必要な手順と労力は Kubernetes と GKE で大きく異なります。

Kubernetes は重要な機能を自動化し、手作業による多大な労力を削減します。以下に挙げる中核機能により、Kubernetes は非常に強力なオーケストレーション プラットフォームとなっています。

• デプロイ: Kubernetes を使用すると、デプロイされたアプリケーションの望ましい状態を記述できます。オーケストレーション エンジンは、アプリケーションの新しいバージョンへのアップデートなど、変更のロールアウトを制御された方法で管理します。多くの場合、ダウンタイムはゼロです。
• スケーリング: Kubernetes は、CPU 使用率やその他のカスタム指標に基づいて、実行中のコンテナ数を自動的にスケールアップまたはスケールダウンできます。これにより、アプリケーションが負荷を処理するために必要なリソースを確保しつつ、費用を最適化できます。
• 自己回復: コンテナやノードに障害が発生した場合、Kubernetes オーケストレーションは障害を自動的に検出できます。その後、正常なノードでコンテナを再起動、置換、再スケジュールし、手動の介入なしでアプリケーションの可用性を維持できます。
• サービス ディスカバリ、ロード バランシング: Kubernetes は、stable DNS 名を使用して、コンテナをインターネットやクラスタ内の他のコンテナに自動的に公開できます。また、同じサービスを提供する複数のコンテナ間でトラフィックをロード バランシングして、リクエストが効率的に分散されるようにもできます。
• 構成管理: Kubernetes では、パスワードや API キーなどの機密情報を「シークレット」として保存および管理できます。また、アプリケーション構成データを「ConfigMap」として処理するため、コンテナ イメージを再ビルドせずに構成を更新できます。