はじめに
Windows コンテナは、企業が既存の Windows システムを基盤に構築したアプリケーションをクラウド環境で運用するための重要な技術です。Kubernetes との統合により、スケーラビリティや運用効率が向上し、監視・デバッグの必要性が高まっています。本記事では、Windows コンテナにおける監視とデバッグの技術的詳細を解説し、実踐的なアプローチを紹介します。
Windows コンテナを選択する理由
- 企業のアプリケーションは主に Windows OS で構築されており、Kubernetes による管理を実現するための容器化が求められます。
- Windows コンテナはホスト OS と緊密に結合しており、Windows Server 2022 コンテナは同バージョンのホストで実行される必要があります。
- Linux アプリケーションを再構築することなく、Windows コンテナで実裝可能です。
Windows ノードの設定方法
- クラウド環境でのノード構築: Cluster API Provider を使用してクラウド上の Windows ノードを構築します。
- ローカルでのクラスター構築: KubeADM を用いてローカルマシンでのクラスターを構築可能です。
- プロトタイプの利用: Sig Windows コミュニティが開発した MiniQ を利用してプロトタイプを構築します。
- 管理サービスの選択: OpenShift、AKS、EKS などのクラウドサービスを活用し、ノードを自動的に追加します。
主機プロセスコンテナ（Host Process Containers）
- 主機プロセスコンテナはホストプロセスとして実行され、ホストのネットワーク、ストレージ、デバイスにアクセス可能です。
- Linux の privileged コンテナに類似しますが、サービスの展開がより簡潔です。
- 監視・デバッグ用途に適しており、軽量なベースイメージ（約6〜8KB）でサービスを直接展開可能です。
kubelet debug コマンドで起動し、カスタム YAML 設定やユーザー権限制御をサポートしています。
監視アーキテクチャとツール
- Prometheus サーバー: ノードとコンテナのメトリクスを収集します。
- Windows Exporter:
- デフォルトでは CPU、メモリ、OS のメトリクスを収集します。
- Container、Process、Network のコレクターをオプションで利用可能です。
- 時系列データベース: メトリクスを保存し、Grafana を使用して可視化します。
- Windows メトリクスポート: 9182（Linux とは異なります）。
- Prometheus ルールとサービス監視: 一貫した監視インターフェースを実現します。
ノードのデバッグ技術
- Windows ノードの構成:
- Windows サービス（HCS、HNS）
- CNI と HCS Shim インターフェース
- CUE（コンテナ登録とライフサイクル管理）
- デバッグツール:
kubelet debug コマンドで主機プロセスコンテナを起動- 預裝ツールイメージ（Event Viewer、WPA など）
- ネットワークサービスデバッグスクリプト（
collect-logs.ps1）でトレースデータを収集
- ログ分析：Containerd、CUE、CU Proxy のログ
実裝デモ
- クラスターノードの確認: Windows Server 2022 ノードは Containerd をコンテナランタイムとして使用します。
- Grafana 監視ビュー:
- Pod とノードのメトリクス（CPU、メモリ、ネットワーク）
- Prometheus メトリクスポートの設定
- デバッグフロー:
kubelet debug コマンドでノードにアクセス- ホストファイルシステムとコンテナログを確認
collect-logs.ps1 スクリプトでネットワークトレースデータを収集- ログディレクトリを開発マシンにコピー
- ETL ファイルでネットワーク問題（パケットロス、接続拒否など）を分析
技術的詳細
- Windows Exporter コレクター機能:
- Container コレクター：コンテナのリソース使用狀況
- Process コレクター：プロセスの狀態とリソース
- Network コレクター：ネットワーク接続とルーティング情報
- ノードデバッグリソース:
- Windows 主機プロセスコンテナベースイメージ（ツールチェーンを含む）
- ネットワークサービスデバッグスクリプト（
collect-logs.ps1）
- イベントビューアーと WPA ツールによるログ分析
Grafana モニタリング畫面設定
rtia コマンドでノードにアクセスし、コンテナアクセス権を取得kubectl exec でノードに接続し、ホストファイルシステムのアクセス権を取得C:\k ディレクトリ構造を確認し、すべての EXE ファイル（CUbled Q proxy など）を確認- Containerd、CU proxy、cuet のコンテナログをデバッグ情報として利用
ノードデバッグフロー
collect logs.ps1 スクリプトを実行し、ネットワークトレースデータを収集- スクリプト実行後、ネットワークネームスペース、ポート、ルートテーブル、接続狀態を含むディレクトリが生成されます
kubectl cp コマンドでログディレクトリを開発者マシンにコピー- コピー內容には ETL ファイル（ネットワーク問題分析用）とネットワークトレースフォルダ（ルートテーブル、ポート情報など）が含まれます
ネットワークトレース分析
- ETL ファイルは Windows ツール（WPA、イベントビューアー）で分析可能です
- 以下の問題を解決します：
- パケットロス（packet drops）
- 接続拒否（connection refused）
- Windows コンテナ起動失敗
- 開発者マシンに WireShark がインストールされている場合、ETL ファイルをインポートして詳細な分析が可能です
- ネットワークトレースデータには、サービスポート狀態、ホストネットワークサービス関連設定、コンテナ起動時のネットワークリソースが含まれます
質問とコミュニティ情報
- Windows メトリクス監視について:
- 現在は Prometheus を使用して Windows メトリクスを収集しています
- OpenTary（OpenTelemetry の誤記可能性あり）の探索は未実施です
- コミュニティ活動:
- Sig Windows は毎週火曜日 9:30 PST にミーティングを開催
- 貢獻と交流を歓迎しています
- QR コードで観客意見を収集しています