PodDisruptionBudget: Kubernetesの可用性を守る仕組み #kubernetes

KubernetesのPodDisruptionBudget (PDB) は、クラスタ内で必ず起動しておくべきPodの最小数を定義することで、計画的なノードのメンテナンスや予期せぬ障害の際にもサービスの可用性を維持するための重要な機能です。PDBは指定されたPodセレクタに一致するPodの最小または最大稼働数を設定し、DeploymentやReplicaSetなどのリソースに適用されます。PDBとkubectl drainコマンドが連携することで、ノードを安全にメンテナンスでき、Kubernetesクラスタの可用性とパフォーマンスを保てます。

PDBのわかりやすい説明

PodDisruptionBudget (PDB) は、Kubernetesクラスタ内で常に利用可能であるべきPodの最小数を定義する仕組みです。これにより、計画メンテナンスや予期せぬ障害の際にもアプリケーションの可用性を維持できます。例えば、PDBでminAvailable: 3と指定すると、対象のPodは常に3つ以上起動している状態になります。kubectl drainでノードを停止する際も、PDBの予算を満たせる場合のみPodの退避が許可されるため、無秩序なPod削除によるサービス停止を防げます。このようにPDBは、シンプルな設定でKubernetesクラスタの可用性を高められる強力な機能なのです。本番運用では積極的に活用し、アプリケーションを安定稼働させましょう。

PodDisruptionBudget (PDB) は、Kubernetesクラスタ内のPodへの自発的な中断を制御するリソースです。PDBは指定されたPodセレクタに一致するPodの最小または最大稼働数を定義します。PDBでは、.spec.minAvailableか.spec.maxUnavailableのどちらかを指定する必要があります。minAvailableは常に利用可能であるべきPodの最小数を絶対値またはパーセンテージで指定し、maxUnavailableは無効状態でも良いPodの最大数を指定します。PDBはラベルセレクタを使って、Deployment、ReplicaSet、StatefulSetなどの他のリソースを対象とします。典型的なPDBの定義は以下のようになります。

apiVersion: policy/v1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  name: nginx-pdb
spec:
  minAvailable: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx

この例では、app: nginxラベルを持つPodに対し、最小1つのPodが常に利用可能であるべきことを定義しています。PDBはKubernetesの1.21でpolicy/v1 APIに昇格し、以前のpolicy/v1beta1 APIは非推奨となりました。PDBの基本概念を理解することは、Kubernetesクラスタの可用性を維持するために重要です。

PDBの実際の使用例

PodDisruptionBudget (PDB) は、Kubernetesクラスタの運用で、様々な場面で役立ちます。以下に代表的な使用例を紹介します。

ローリングアップデート時の可用性維持: DeploymentのローリングアップデートではPDBを設定することで、アップデート中も一定数のPodが常に利用可能な状態を保てます。例えばminAvailable: 50%と指定すれば、アップデート中も常にPodの半数以上が稼働し続けるため、サービス停止を防げます
ノードメンテナンス時の安全性確保: kubectl drainでノードを計画的にメンテナンスする際、PDBと連携させることで、メンテナンス中もサービス可用性を維持できます。PDBの予算を満たす場合のみPodの退避が許可されるため、無秩序なPod削除によるダウンタイムを防止できます。
クラスタオートスケーラとの併用: クラスタオートスケーラ(CA)によるノード削除時もPDBを設定しておけば、必要最低限のPod数を確保しつつスケールダウンできます。CAはPDBの予算を考慮してノード削除を行うため、サービス可用性を損なわずにコスト最適化が実現できます
ゾーン障害時の影響緩和: マルチゾーンクラスタではPDBを用いることで、単一ゾーンの障害時にもサービス全体の可用性を維持できます。複数ゾーンにPodを分散させつつ、PDBで全体の最小Pod数を定義しておけば、1ゾーンが停止してもサービスは継続できます

このようにPDBはKubernetesクラスタのあらゆる局面で、サービス可用性と安定性の向上に寄与します。適切なPDBを設定し、クラスタ運用に役立てていきましょう。

PDBとkubectl drainの連携

PDBとkubectl drainコマンドは連携して動作し、ノードのメンテナンス時にサービスの可用性を維持します。kubectl drainでノードを排除する際、PDBで定義された予算を満たしている場合のみPodの退避が許可されます。

例えばPDBでminAvailableを4に設定している場合、kubectl drainによってPod数が4未満になる退避は拒否されます。一方maxUnavailableを1に設定した場合、kubectl drainは常に1つのPodのみ退避可能です。ただし、maxUnavailableの場合はPod数が1の時に一時的に全てのPodが利用不可となるリスクがあるため注意が必要です。

また、kubectl drainは設定したタイムアウト時間までPDBの予算を満たすまで退避要求を再試行し続けます。タイムアウトは--timeoutフラグで指定でき、デフォルトは0s(無期限)です。再試行の間隔は--delete-local-dataフラグで調整できます。

このようにPDBとkubectl drainが連携することで、Kubernetes上で安全で確実なノードメンテナンスが実現できます。