プログラミング上級

上級 クラウドネイティブアプリ設計（Docker / K8s）｜練習問題編

 

導入

クラウドネイティブアプリケーションの設計は、迅速なデプロイ、スケーラビリティ、耐障害性を実現するための重要な要素です。特にDockerとKubernetes（K8s）を利用することで、アプリケーションのコンテナ化とオーケストレーションが可能となります。この記事では、実際の業務で遭遇する具体的なシナリオに基づき、クラウドネイティブアプリの設計におけるポイントや落とし穴を探ります。

教科書レベルの解説（アーキテクチャ / 実務設計）

重要な概念の整理

クラウドネイティブアプリケーションを設計する際には、マイクロサービスアーキテクチャ、サービスメッシュ、CI/CDパイプラインなどの概念が重要です。これらを統合することで、アプリケーションはより柔軟でスケーラブルになります。特に、K8sを利用することで、ポッドの管理や自動スケーリング、自己修復機能を活用できます。

一方で、設計段階での落とし穴として、各サービス間の通信やデータの整合性管理が挙げられます。マイクロサービス間での依存関係が複雑化すると、全体の可視性が低下し、トラブルシューティングが困難になります。このため、サービス間の通信を適切に設計し、エラーハンドリングやリトライポリシーを明確にすることが求められます。

コード例（Python）


from flask import Flask, jsonify
import random

app = Flask(__name__)

@app.route('/random')
def random_number():
    number = random.randint(1, 100)
    return jsonify({"random_number": number})

if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0', port=5000)

コードの行ごとの解説

  1. from flask import Flask, jsonify: FlaskフレームワークとJSONレスポンスを生成するためのjsonifyをインポートします。
  2. app = Flask(__name__): Flaskアプリケーションのインスタンスを作成します。
  3. @app.route(‘/random’): ‘/random’というエンドポイントを定義します。
  4. def random_number():: ランダムな整数を生成する関数を定義します。
  5. number = random.randint(1, 100): 1から100の間でランダムな整数を生成します。
  6. return jsonify({“random_number”: number}): JSON形式でランダムな整数を返します。
  7. if __name__ == ‘__main__’:: アプリケーションを実行するための条件文です。
  8. app.run(host=’0.0.0.0′, port=5000): アプリケーションを指定したホストとポートで実行します。

練習問題編

以下の練習問題に取り組んでください。

  1. 問題1: Flaskアプリケーションに新しいエンドポイント’/hello’を追加し、JSON形式で「Hello, World!」を返すようにしてください。
  2. 問題2: K8sにデプロイするためのDeploymentマニフェストを作成してください。コンテナイメージは「myapp:latest」とし、レプリカ数を3に設定します。
  3. 問題3: マイクロサービス間での通信を行う際、どのような方法でエラーハンドリングを行うべきか、具体的な例を挙げて説明してください。

まとめ

  • クラウドネイティブアプリケーションの設計では、マイクロサービスアーキテクチャの理解が必須です。
  • サービス間の通信とエラーハンドリングを適切に設計することが、システム全体の可用性に影響を与えます。
  • DockerとK8sを活用することで、効率的なデプロイとスケーリングが可能になります。
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