Kubernetes多クラスタ技術の進化とSIGMCの戦略

はじめに

Kubernetesは単一クラスタの管理を設計したが、現代のクラウドネイティブ環境では多クラスタアーキテクチャが不可欠となる。SIG Multicluster（SIGMC）はCNCF傘下のSIGとして、多クラスタ環境における標準化と実裝を推進しており、GKEなどのプラットフォームと連攜して技術革新を促進している。本記事では、SIGMCが取り組む多クラスタ技術の現狀、設計戦略、および今後の方向性を解説する。

多クラスタ技術の現狀と課題

Kubernetesは元々単一クラスタを想定した設計であり、クラスタ間の相互認識やリソースの統合管理が欠如していた。近年、以下のような要因により多クラスタアーキテクチャの需要が急増している。

高可用性とデータローカル性：クラスタ間でのフェールオーバーとリソース最適化
AIワークロードの拡張性：計算リソースの動的配分とスケーラビリティ
セキュリティと権限管理：複數クラスタ間での一貫性を保つ

これらの要因により、クラスタ間のリソーススケジューリング、サービスディスカバリー、権限同期が重要な課題となる。

SIGMCの戦略と設計原則

SIGMCは以下の戦略を採用し、多クラスタ技術の標準化を推進している。

跨環境の互換性設計

クラウド/ハイブリッド/オンプレミスの統合：多様なインフラ環境をサポート
核心問題に焦點：可選機能ではなく、本質的な課題を解決

基盤ブロックの設計

Cluster Setの導入：単一の権威で管理されるクラスタの集合
- ナンスペースの一貫性：同じ名前空間は同じ用途を示す
- 跨クラスタアプリケーションのデプロイと権限同期
API設計の原則：
- 跨プラットフォームの汎用性
- 現行Kubernetes APIとの互換性

核心APIの設計

About API

クラスタの「宇宙」を識別するメカニズムを提供
リソース屬性（コスト、計算能力など）を記述
跨クラスタスケジューリングとサービスディスカバリーに利用

Cluster Profile API

クラスタ屬性の標準化
- データ構造：クラスタID、リソース屬性、セキュリティ証明書
- ファンクション：Argo CDやFluxなどのツールとの統合
- 跨クラスタスケジューリングの統一API

多クラスタサービス標準（MCS API）

サービスディスカバリーの標準化
- Cluster Set間でのサービス公開
- Gateway APIとの統合：
  - 南向流量（クライアント→クラスタ內エンドポイント）
  - 北向流量（跨クラスタサービスアクセス）
現在の進捗：v1alpha2版開発中、PsylliumやMultiQなどの実裝者參加

新興プロジェクト：Multicluster Runtime

Controller Runtimeフレームワークの拡張
跨クラスタコントローラーの協調機能
Cluster Profile APIとの統合
クラスタカタログ（Cluster Inventory）管理

今後の重點方向

Cluster Profile APIの統合：
- 生態系ツールとの連攜強化
- 標準化パターン（Canonical Patterns）の確立
跨クラスタ協調メカニズム：
- レーダー選挙（Leader Election）設計
- 跨クラスタコントローラーの協調
ネットワーク戦略の拡張：
- 跨クラスタネットワーク戦略の標準化
- ローカル/リモートサービス選択（KE 4444）
コミュニティの參加：
- ユーザーからの使用例と要望の共有
- 跨クラスタアプリケーション開発の課題解決
- テストスイートと標準化テストの開発

技術統合ポイント

MCS APIとGateway API：
- 跨クラスタサービスディスカバリーとトラフィックルーティングの統合
Cluster Profile APIとMulticluster Runtime：
- クラスタカタログと屬性管理
About APIとCluster Profile API：
- リソース屬性記述とクラスタ識別統合

結論

SIGMCは多クラスタ技術の標準化と実裝を推進し、クラスタ間のリソース管理、サービスディスカバリー、セキュリティを解決するためのAPIとフレームワークを提供している。今後の課題は、コミュニティの協力による実裝の拡充と標準化の進展である。企業が多クラスタアーキテクチャを導入する際には、Cluster Profile APIやMCS APIの活用が重要であり、SIGMCの進捗に注目するべきである。