docker swarmとk8sのreplicasを試しました

この記事は MicroAd Advent Calendar 2022 の16日目の記事です。

概要

コンテナオーケストレーションツールのdocker swarmモードとkubernetes(k8s)ですが、サービスの負荷を分散のため、コンテナのレプリカ(replicas)機能を提供しています。
仕事で両方を使う機会があったので比べてみました。

詳細

docker swarmモードでのレプリカ設定

設定値をdocker composeファイルに定義すれば、docker単体と同様にデプロイすることが可能です。
docker swarmモードの場合、デプロイコマンドは docker stack deploy になります。
以下はレプリカ3つを設定した例です。

...
services:
  xxx-service:
    image: xxx:1.0.0
    ...
    deploy:
      replicas: 3  # レプリカ数
...

ちなみに、現時点 docker swarmモードではレプリカのオートスケーリング機能を提供していません。
レプリカ数の変更はマニュアルで再デプロイする必要があります。

[www@test-server ~]$ docker stack services test
ID                  NAME                            MODE                REPLICAS            IMAGE              PORTS
13a7gaf3dtio        test_xxx-service                replicated          3/3                 xxx:1.0.0

デプロイ後、コンテナのレプリカ3つが作られたことを確認しました。

[参考]

k8sでのレプリカ設定

k8sのDeploymentファイルの中に設定しています。
以下はレプリカ数3つの例です。設定項目は docker composeとは似ていますね。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: xxx-deployment
  namespace: test
...
spec:
  replicas: 3 # レプリカ数
  ...

さらに、k8sの場合は負荷面の計測指標に応じるpodのレプリカのオートスケーリング機能も提供しています。
以下の例では、レプリカ数が最小1つ、最大12で設定して、CPU使用率によってpodのレプリカのオートスケーリングが適用されます。

apiVersion: autoscaling/v1
kind: HorizontalPodAutoscaler
...
spec:
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    name: xxx-deployment
  minReplicas: 1 # 最小レプリカ数
  maxReplicas: 12 # 最大レプリカ数
  targetCPUUtilizationPercentage: 80  # CPU利用率の期待値

デプロイ直後、podのレプリカは3つが作られまして、その後負荷に応じて8つまでscala outしたことを確認しました。

[www@test-server ~]$ kubectl get pod  --namespace test
NAME                              READY   STATUS    RESTARTS   AGE
xxx-deployment-5cd8d7cb86-ckqc4   1/1     Running   0          89m
xxx-deployment-5cd8d7cb86-l9wrw   1/1     Running   0          87m
xxx-deployment-5cd8d7cb86-lddth   1/1     Running   0          89m
xxx-deployment-5cd8d7cb86-ll7s4   1/1     Running   0          94m
xxx-deployment-5cd8d7cb86-rtm4b   1/1     Running   0          94m
xxx-deployment-5cd8d7cb86-szgd7   1/1     Running   0          89m
xxx-deployment-5cd8d7cb86-v4kw5   1/1     Running   0          87m
xxx-deployment-5cd8d7cb86-wjjpb   1/1     Running   0          94m

ちなみに、オートスケーリングの計算アルゴリズムは以下となります。

desiredReplicas = ceil[currentReplicas * ( currentMetricValue / desiredMetricValue )]

[参考]

まとめ

	コンテナ(or pod)のレプリカ	レプリカのマニュアルスケーリング	レプリカのオートスケーリング
docker swarmモード	⭕️	⭕️	❌
kubernetes	⭕️	⭕️	⭕️

以上、docker swarmとk8sのレプリカ(replicas)機能の比較結果でした。