コンテナをたくさん詰め込んだシステムとランタイムの変化

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1. コンテナをたくさん 詰め込んだシステム とランタイムの変化 HIROAKI MIZUGUCHI INTERNET INITIATIVE JAPAN INC. CONTAINER

   RUNTIME MEETUP #6 2024-12-16

2. 自己紹介  名前: 水口 弘明  X: @m_akihiro, Github: akihiro

    所属: Internet Initiative Japan Inc.  仕事: ネットワーク監視システムの開発運用、サーバOS周りのコンサルティング

3. IIJプライベートバックボーンサービス  IIJのサービスや他社クラウドを相互接続 できる閉域網を提供  テナントごとに独立した閉域網を多数管理  2013年10月サービス開始

4. なぜ多数のコンテナを動かすのか？  テナント毎にアドレス空間は独立し、テナント間ではアドレスが重複するから Tenant A Tenant B Tenant C Probe

   For A Probe For B Probe For C 192.168.0.10 192.168.0.10 192.168.0.10 backend 169.254.0.0/16, fe80::/10 Link-Local Address

5. 2014年 device mapperの導入  Containerのlayered filesystemとしてdevice mapper実装を導入  コンテナの収容に対してdevice mapperがボトルネック

   o ブロックデバイスレイヤーで実装 o コンテナ毎にファイルキャッシュが独立  64GBのホストに250テナント/500コンテナを収容 o NetNSを保持するpause+CNI機能を持つ内製したgolang製のコンテナ o 監視サービス用の内製したpython3のコンテナ o 50GBほどのメモリ消費で安定していた Devicemapper Filesystem (file cache) Application

6. 2018年 overlayfsの導入  Runtimeのlayered filesystemとしてoverlayfs実装を採用  同一コンテナイメージならファイルキャッシュが共有される  コンテナ内部プログラムの書き換え 

   NetNS保持コンテナとしてk8sのpauseに置き換え、CNI相当をホスト側へ  監視プログラムをGo言語製に置き換え  96GBのホストに500テナント/1000コンテナを収容  メモリ消費は15GB程度で安定 Filesystem (file cahce) OverlayFS Application

7. Container Runtimeのfootprint  2014年docker、2018年docker+containerdを採用  コンテナの数に比例してContainer Runtimeのfootprintが問題視  500テナント/1000コンテナのOSのThread数 

   GoのRuntimeはCPU数程度のスレッドを作る。不足するともっと沢山作る  containerd: 1k threads  containerd-shim: total 10k threads  pauseコンテナ: 500 threads  アプリ本体のコンテナ(tini相当+本体): total 20k threads

8. 2024年 daemonlessのpodman  daemonlessのpodman+quadletを採用  管理用の常駐プロセス不要  containerd-shim相当のconmonはsingle thread動作 

   podmanは直接netnsを指定可能 → pauseコンテナ不要  アプリケーションコンテナの設計見直し  Zombie reaperをGo製の内製ツールからtini(single thread動作)に変更  1ホスト当たり1000テナント/1000コンテナを収容

9. 非k8s環境でのコンテナ管理  Podman Quadletとsystemdの組み合わせが良い（個人の感想です）  Quadletはpodmanのsystemd-generatorとして実装  systemd.service likeな設定ファイルでコンテナ管理できる 

   Podman quadletとansibleの組み合わせが良い（個人の感想です）  Ansibleとpodmanは共にredhatが開発している  Podman用のansible roleもメンテナンスされている  沢山のコンテナの設定をjinjaテンプレートで管理できる  NRIのような高度なリソース管理機能が要らないならおすすめ