GitOps: グローバル展開のための宣言型Infrastructure as Code

今日の急速に進化する技術環境において、インフラストラクチャを効率的かつ信頼性高く管理することは極めて重要です。組織がグローバルに拡大するにつれて、インフラストラクチャ管理の複雑さは飛躍的に増大します。GitOpsは、インフラストラクチャ管理への宣言的かつ自動化されたアプローチを提供することで、強力なソリューションとして登場しました。このガイドでは、GitOpsの核となる原則、その利点、実用的な実装、そして現代のソフトウェア展開にもたらす変革的な影響について深く掘り下げます。

GitOpsとは？

GitOpsは、システムの望ましい状態に対する唯一の真実のソースとしてGitを活用する、インフラストラクチャおよびアプリケーション管理への宣言型アプローチです。本質的に、インフラストラクチャとアプリケーションをコードとして定義し、Gitリポジトリに保存し、自動化を使用してインフラストラクチャの実際の状態がGitで定義された望ましい状態と一致するようにします。この"望ましい状態"は宣言型であり、システムが*どのようになるべきか*を指定し、*どのように達成するか*は指定しません。

次のように考えてください。サーバーを手動で構成したり、命令型スクリプトを使用してインフラストラクチャを管理したりする代わりに、Gitで望ましい構成を定義します。GitOpsコントローラーは、インフラストラクチャの実際の状態を継続的に監視し、不一致を自動的に調整し、Gitで定義された望ましい状態に合わせます。

GitOpsの主要原則

GitOpsは4つの核となる原則に基づいています。

• 宣言型構成: インフラストラクチャとアプリケーションは、宣言型の仕様、通常はYAMLまたはJSONを使用して定義されます。これは、システムを達成する手順ではなく、システムの望ましい状態を記述することを意味します。たとえば、Kubernetesでは、デプロイメント、サービス、その他のリソースをYAMLマニフェストとして定義します。
• バージョン管理: 望ましい状態は、通常Gitであるバージョン管理システムに保存されます。これにより、変更の完全な監査証跡が提供され、簡単にロールバックでき、コラボレーションが可能になります。インフラストラクチャへのすべての変更は、標準のGitワークフローを通じて追跡、レビュー、承認されます。
• 自動調整: GitOpsコントローラーは、システムの実際の状態をGitで定義された望ましい状態と自動的に調整します。これにより、障害や予期しない変更があっても、インフラストラクチャが望ましい状態に維持されます。コントローラーは不一致を継続的に監視し、必要な変更を自動的に適用します。
• 継続的調整: 調整プロセスは継続的かつ自動化されています。これは、GitOpsコントローラーがシステムの状態を常に監視し、望ましい状態を維持するために必要な変更を自動的に適用することを意味します。この継続的なフィードバックループにより、インフラストラクチャは常に最新かつ一貫した状態に保たれます。

GitOpsの利点

GitOpsを採用することは、あらゆる規模の組織、特にグローバルな状況で運用している組織に数多くの利点をもたらします。

• 信頼性と安定性の向上: インフラストラクチャをコードとして定義し、調整を自動化することで、GitOpsは人的エラーのリスクを軽減し、環境全体で一貫性を確保します。これにより、より信頼性の高い安定したインフラストラクチャが実現します。たとえば、誤って構成されたサーバーはGitOpsコントローラーによって自動的に修正され、ダウンタイムを防ぎます。
• デプロイメントサイクルの高速化: 自動化によりデプロイメントプロセスが効率化され、リリースサイクルが高速化し、市場投入までの時間が短縮されます。インフラストラクチャへの変更は、Gitリポジトリを更新するだけで自動的にデプロイできます。グローバルなeコマース企業が、単一のコミットで複数の地域にわたってインフラストラクチャの更新を同時にデプロイするのを想像してみてください。
• セキュリティの向上: GitOpsは、制御を集中化し、変更の完全な監査証跡を提供することでセキュリティを強化します。すべての変更はGitで追跡されるため、セキュリティの脆弱性を特定して修復することが容易になります。さらに、インフラストラクチャへのアクセスはGitのアクセス制御メカニズムを通じて制御されます。
• コラボレーションの強化: GitOpsは、システムの望ましい状態の共有理解を提供することで、コラボレーションを促進します。チームは、プルリクエストやコードレビューなどの標準的なGitワークフローを使用してインフラストラクチャの変更で協力できます。これにより、特に分散されたグローバルチームにおいて、チーム間のより良いコミュニケーションと連携が促進されます。
• ロールバックの簡素化: 障害が発生した場合、GitOpsを使用すると、インフラストラクチャの以前のバージョンに簡単にロールバックできます。Gitで変更を元に戻すだけで、GitOpsコントローラーがインフラストラクチャを以前の状態に自動的に復元します。これにより、災害復旧が簡素化され、ダウンタイムが最小限に抑えられます。
• 可視性と監査性の向上: Gitはインフラストラクチャへのすべての変更の完全な監査証跡を提供し、変更の追跡と監査を容易にします。これは、コンプライアンスおよび規制要件にとって特に重要です。
• 運用コストの削減: 自動化により手動介入の必要性が減り、エンジニアはより戦略的な取り組みに集中できるようになります。これにより、運用コストが削減され、効率が向上します。
• 災害復旧の改善: GitOpsにより、災害復旧がより簡単かつ迅速になります。インフラストラクチャ全体がコードとして定義されGitに保存されているため、災害が発生した場合でも新しい環境で簡単に再作成できます。

GitOpsの実装: ステップバイステップガイド

GitOpsの実装には、いくつかの重要なステップが含まれます。

1. GitOpsツールの選択

いくつかの優れたGitOpsツールが利用可能であり、それぞれに強みと弱みがあります。一般的な選択肢には以下が含まれます。

• Flux CD: Kubernetes向けの継続的デリバリー機能を提供するCNCF卒業プロジェクトです。Flux CDは、そのシンプルさと使いやすさで知られています。
• Argo CD: Kubernetes向けの継続的デリバリー機能を提供するもう1つのCNCF卒業プロジェクトです。Argo CDは、その高度な機能とスケーラビリティで知られています。
• Jenkins X: Kubernetes上に構築されたクラウドネイティブなCI/CDプラットフォームです。Jenkins Xは、その幅広いCI/CD機能の一部としてGitOps機能を提供します。
• Weaveworks Flux: オープンソースのFluxプロジェクトに基づいた商用GitOpsプラットフォームです。Weaveworks Fluxは、エンタープライズユーザー向けに追加機能とサポートを提供します。

GitOpsツールを選択する際には、使いやすさ、スケーラビリティ、セキュリティ、既存のインフラストラクチャとの統合などの要素を考慮してください。

2. インフラストラクチャをコードとして定義する

次のステップは、宣言的な仕様を使用してインフラストラクチャをコードとして定義することです。これには通常、サーバー、ネットワーク、データベース、アプリケーションなどのインフラストラクチャリソースの望ましい状態を記述するYAMLまたはJSONファイルを作成することが含まれます。Kubernetesの場合、これはデプロイメント、サービス、ConfigMaps、およびその他のリソースのマニフェストを作成することを意味します。

たとえば、Kubernetesのデプロイメントマニフェストは次のようになります。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-application
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: my-application
template:
    metadata:
      labels:
        app: my-application
    spec:
      containers:
      - name: my-application
        image: my-application:latest
        ports:
        - containerPort: 8080

3. コードをGitリポジトリに保存する

インフラストラクチャをコードとして定義したら、それをGitリポジトリに保存します。このリポジトリは、インフラストラクチャの望ましい状態に対する唯一の真実のソースとして機能します。異なる環境と構成を管理するために、フォルダーとブランチを使用してリポジトリを論理的に整理します。Gitリポジトリを保存するには、GitHub、GitLab、Bitbucketなどのツールを使用します。

4. GitOpsコントローラーを構成する

次に、選択したGitOpsコントローラーを構成して、Gitリポジトリを監視し、望ましい状態とインフラストラクチャの実際の状態との間の不一致を調整します。これには通常、コントローラーにGitリポジトリのURL、資格情報、および構成オプションを提供することが含まれます。Gitリポジトリが更新されるたびに、インフラストラクチャに変更を自動的に適用するようにコントローラーを構成します。

5. CI/CDパイプラインの実装

GitOpsを最大限に活用するには、既存のCI/CDパイプラインと統合します。これにより、コードに変更が加えられるたびに、アプリケーションを自動的にビルド、テスト、デプロイできます。CI/CDパイプラインは、新しいアプリケーションバージョンと構成でGitリポジトリを更新し、GitOpsコントローラーがインフラストラクチャに変更をデプロイするようにトリガーする必要があります。

たとえば、CI/CDパイプラインは次のようになります。

1. コード変更がGitにコミットされます。
2. CIシステム（例：Jenkins、GitLab CI、CircleCI）がアプリケーションをビルドおよびテストします。
3. CIシステムが新しいDockerイメージを作成し、コンテナレジストリにプッシュします。
4. CIシステムがGitリポジトリ内のKubernetesデプロイメントマニフェストを新しいイメージタグで更新します。
5. GitOpsコントローラーがGitリポジトリ内の変更を検出し、新しいアプリケーションバージョンをKubernetesに自動的にデプロイします。

6. インフラストラクチャの監視と観察

GitOpsが実装されたら、期待どおりに動作していることを確認するためにインフラストラクチャを監視および観察することが重要です。これには、アプリケーションとインフラストラクチャリソースの健全性とパフォーマンスの監視、およびGitOpsコントローラーによって行われた変更の追跡が含まれます。Prometheus、Grafana、ELK Stackなどの監視ツールを使用して、インフラストラクチャの可視性を確保します。

グローバルチーム向けのGitOps: 考慮事項とベストプラクティス

グローバルチーム向けにGitOpsを実装する際には、いくつかの考慮事項とベストプラクティスを念頭に置く必要があります。

• 標準化されたワークフロー: すべてのチームがインフラストラクチャに変更を加えるために標準化されたGitワークフローに従うようにします。これにより、一貫性が促進され、エラーのリスクが軽減されます。GitflowやGitHub Flowなどのブランチ戦略を使用します。
• 明確な所有権: インフラストラクチャのさまざまな部分の明確な所有権を定義します。これにより、競合を回避し、システムの各部分の維持に責任を持つ人がいることを保証します。Gitプロバイダーのコード所有者機能を使用して所有権を強制します。
• 自動テスト: 本番環境にデプロイされる前にエラーを検出するために自動テストを実装します。これには、ユニットテスト、統合テスト、エンドツーエンドテストが含まれます。
• ロールベースアクセス制御（RBAC）: RBACを使用してインフラストラクチャリソースへのアクセスを制御します。これにより、承認されたユーザーのみがシステムに変更を加えることができます。Kubernetesの場合、Kubernetes RBACを使用してリソースへのアクセスを制御します。
• シークレット管理: パスワードやAPIキーなどの機密情報を安全に管理します。シークレットをGitに直接保存することは避けてください。HashiCorp VaultやKubernetes Secretsなどのシークレット管理ツールを使用します。
• マルチリージョンデプロイメント: 高可用性と災害復旧のために、インフラストラクチャを複数のリージョンにデプロイするように設計します。GitOpsを使用して、異なるリージョンでのデプロイメントを一貫して管理します。
• コラボレーションとコミュニケーション: チームメンバー間のコラボレーションとコミュニケーションを促進します。コミュニケーションを円滑にするために、SlackやMicrosoft Teamsなどのコミュニケーションツールを使用します。インフラストラクチャの変更や問題について話し合うための定期的な会議を設定します。インフラストラクチャを徹底的に文書化し、すべてのチームメンバーがアクセスできるようにします。
• タイムゾーンの意識: デプロイメントの調整や問題のトラブルシューティングの際に、タイムゾーンの違いに注意してください。タイムゾーン変換をサポートするツールを使用します。
• 文化的感受性: グローバルチームと協力する際には、文化的な違いに配慮してください。理解しやすい明確で簡潔な言葉を使用してください。スラングや専門用語の使用は避けてください。
• 多言語でのドキュメント: グローバルチームの多様な言語的背景に対応するために、ドキュメントを複数の言語で提供することを検討してください。自動翻訳ツールがこれに役立ちます。

GitOpsのユースケース

GitOpsは、幅広いユースケースに適用できます。

• Kubernetes管理: Kubernetesクラスターとアプリケーションの管理。これはGitOpsの非常に一般的なユースケースです。
• クラウドインフラストラクチャのプロビジョニング: 仮想マシン、ネットワーク、データベースなどのクラウド資源のプロビジョニング。
• アプリケーションデプロイメント: 異なる環境全体でのアプリケーションのデプロイと管理。
• 構成管理: アプリケーションおよびインフラストラクチャの構成ファイルの管理。
• データベーススキーマの変更: データベーススキーマの移行と更新の自動化。
• セキュリティポリシーの強制: インフラストラクチャ全体でのセキュリティポリシーの強制。

例: GitOpsによるグローバルマイクロサービスデプロイメント

Kubernetes上でアプリケーションをマイクロサービスとしてデプロイするグローバルなeコマース企業を考えてみましょう。この企業には世界中の異なる地域にチームがあり、それぞれが異なるマイクロサービスを担当しています。GitOpsを使用することで、同社はこれらのマイクロサービスのデプロイメントを、異なる地域の複数のKubernetesクラスターにわたって管理できます。各チームは、Gitリポジトリでマイクロサービスの望ましい状態を定義します。その後、GitOpsコントローラーがマイクロサービスを適切なKubernetesクラスターに自動的にデプロイし、実際の状態が望ましい状態と一致するようにします。これにより、同社はチームやKubernetesクラスターの場所に関係なく、マイクロサービスへの更新を迅速かつ信頼性高くデプロイできます。

GitOpsの課題

GitOpsには多くの利点がありますが、いくつかの課題も存在します。

• 複雑性: 特にInfrastructure as Codeと自動化に慣れていない組織にとって、GitOpsの実装は複雑になる可能性があります。
• 学習曲線: チームは、GitOpsコントローラー、宣言型構成言語、CI/CDパイプラインなどの新しいツールやテクノロジーを学ぶ必要があるかもしれません。
• セキュリティに関する考慮事項: 不正なアクセスや変更を防ぐために、GitリポジトリとGitOpsコントローラーを保護することが不可欠です。
• ステート管理: データベースなどのステートフルアプリケーションの管理は、GitOpsでは課題となる場合があります。
• 競合解決: 複数のチームが同じインフラストラクチャリソースに変更を加えている場合、競合が発生する可能性があります。

しかし、これらの課題は、GitOpsの実装を慎重に計画し、チームに適切なトレーニングを提供し、適切なツールとテクノロジーを使用することで軽減できます。

GitOpsの未来

GitOpsは、クラウドネイティブ時代におけるインフラストラクチャとアプリケーションの管理のための推奨されるアプローチとして、急速に採用が進んでいます。組織がクラウドネイティブテクノロジーを採用し続けるにつれて、GitOpsソリューションの需要は増大し続けるでしょう。GitOpsの未来は、以下のようなものになる可能性が高いです。

• 自動化の強化: インフラストラクチャのプロビジョニング、アプリケーションのデプロイ、セキュリティポリシーの強制などのタスクのさらなる自動化。
• 可観測性の向上: GitOpsで管理されるインフラストラクチャを監視および観察するためのより優れたツールと技術。
• AI/MLとの統合: 異常検出と修正の自動化のためのAI/ML機能の統合。
• マルチクラウド環境のサポート: 複数のクラウドプロバイダーにわたるインフラストラクチャを管理できるGitOpsソリューション。
• エッジコンピューティングのサポート: エッジでのインフラストラクチャを管理するためのGitOps原則の拡張。

結論

GitOpsは、あらゆる規模の組織に数多くの利点をもたらす強力なインフラストラクチャ管理アプローチです。インフラストラクチャをコードとして定義し、Gitに保存し、調整を自動化することで、GitOpsはデプロイメントサイクルの高速化、信頼性の向上、セキュリティの強化、運用コストの削減を可能にします。GitOpsの実装は困難な場合がありますが、特に複数の環境で複雑なインフラストラクチャを管理するグローバルチームにとっては、そのメリットはコストをはるかに上回ります。このガイドで概説されているベストプラクティスに従うことで、GitOpsを成功裏に実装し、インフラストラクチャの管理方法を変革することができます。