コンテナ・ネイティブ・ストレージとは？

コンテナという言葉を聞くと、ほとんどの人が貨物船の食品貯蔵や金属製の箱について考える傾向があります。これは、ソフトウェアの世界におけるコンテナの考え方にとっても悪いことではありません。コンテナは、ソフトウェア・コードをポータブル・パッケージに分割することで、さまざまな環境でのアプリケーションの実行を容易にします。

コンテナ化がアプリケーションの展開と管理の標準となるにつれ、コンテナの原則と技術に沿ったストレージ・ソリューションの必要性が高まっています。

コンテナネイティブ・ストレージを導入すれば、コンテナ化されたワークロードの増加に応じて、ストレージ・リソースをより効果的に管理できます。

この記事では、コンテナネイティブ・ストレージとは何か、その主な属性、メリット、ユースケース、コンテナネイティブ・ストレージのトップ・ソリューション、コンテナネイティブ・ストレージの選択に関する考慮事項について解説します。

コンテナネイティブ・ストレージとは？

コンテナネイティブ・ストレージとは、コンテナ化された環境向けに特別に設計・最適化されたストレージ・ソリューションです。

ステートフル・アプリケーション（データベース、メッセージ・キュー、ファイル・システムなど、トランザクションやインタラクション間でデータや状態を維持するアプリケーション）の実行への移行は、ステートレス・アプリケーションとは対照的に、永続データを処理できるストレージ・ソリューションの需要を牽引しています。

ステートフル・アプリケーションは、状態が持続する長期間稼働する仮想マシンや、物理サーバー上で実行されるように設計されています。コンテナは、設計上、一時的でステートレスであるため、ステートフルなアプリケーションには適していません。

Kubernetes のようなコンテナ・オーケストレーション・プラットフォームは、コンテナに永続的なストレージと安定したネットワーク識別子を可能にする永続ボリューム（PV）やステートフルセットなどの機能を提供します。

このように、ステートフル・アプリケーションへの移行により、Kubernetes などのコンテナ・オーケストレーション・プラットフォームとシームレスに統合できるストレージ・ソリューションの価値が高まっています。

コンテナネイティブ・ストレージの主な特徴は、次のとおりです。

• 動的プロビジョニング：コンテナネイティブ・ストレージは、コンテナ化されたアプリケーションのニーズに応じて、ストレージ・リソースの動的なプロビジョニングを可能にします。これにより、効率的なリソース利用が可能になり、ストレージ管理の手動オーバーヘッドが削減されます。
• オーケストレーション・プラットフォームとの統合：前述のように、コンテナネイティブ・ストレージ・ソリューションは、Kubernetes などのコンテナ・オーケストレーション・プラットフォームと緊密に統合できます。自動化されたスケーリング、高可用性、シームレスな展開など、これらのプラットフォームが提供する機能とメリットを活用します。
• マイクロサービス・アーキテクチャのサポート：コンテナネイティブ・ストレージは、アプリケーションが小規模で独立したサービスで構成されるマイクロサービス・アーキテクチャに適しています。これにより、各マイクロサービスに独自のストレージを持たせ、分離と柔軟性を確保できます。
• ポータビリティと一貫性：コンテナネイティブ・ストレージ・ソリューションは、さまざまなクラウド環境やオンプレミス環境にわたって一貫したストレージ・サービスを提供することを目的としています。これにより、コンテナ化されたアプリケーションの移植性が向上し、さまざまなインフラ間でシームレスに実行できるようになります。

コンテナネイティブ・ストレージのメリット

コンテナネイティブ・ストレージの主なメリットは、次のとおりです。

スケーラビリティの向上
コンテナネイティブ・ストレージは、コンテナ化されたアプリケーションの変化するニーズに応じて、ストレージのオンザフライの割り当てと割り当て解除を可能にします。これにより、効率的なスケーリングが可能になり、ストレージ・リソースは、増大するコンテナ化されたワークロードの絶えず変化する要求にシームレスに対応できます。

性能の向上
コンテナネイティブのストレージ・ソリューションは、コンテナ化された環境向けに特別に設計、最適化されています。この専門性により、ストレージ・サービスはコンテナ化されたアプリケーションの特性と要件にあわせて微調整され、従来のストレージ・システムと比較して性能が向上します。

効率的なリソース活用
コンテナネイティブ・ストレージは、コンテナのニーズに厳密に合致したストレージ・サービスを提供することで、リソースのオーバーヘッドを最小限に抑えます。この効率性により、システム全体の性能と応答性が向上します。

効果的なデータ管理
コンテナネイティブ・ストレージには、スナップショット作成やクローニングなどの機能が含まれていることが多く、効率的なデータ管理を可能にします。これらの機能により、データ保護、テスト、開発プロセスに不可欠なデータのコピーを時点ごとに作成できます。

データ・レプリケーション
多くのコンテナネイティブ・ストレージ・ソリューションは、データの耐久性と可用性を向上させるデータ・レプリケーション機能を提供します。これは、コンテナ内で実行されるステートフル・アプリケーションの耐障害性を確保するために特に重要です。

データ保持
コンテナネイティブ・ストレージは、個々のコンテナの寿命を超えてデータを保持します。コンテナを交換したり、拡張したりすると、基盤となるストレージ・インフラは、データに変化がないことを保証し、ステートフル・アプリケーションが一貫性を維持できるようにします。

柔軟性とポータビリティ
コンテナネイティブ・ストレージ・ソリューションは、さまざまなクラウド・プロバイダやオンプレミス環境への展開において柔軟性を提供します。この柔軟性は、マルチクラウドやハイブリッド・クラウド戦略を採用する組織にとって価値があり、コンテナ化されたワークロードを多様なインフラ間でシームレスに移動できます。

コンテナネイティブ・ストレージのユースケース

既に言及したステートフル・アプリケーションに加えて、コンテナネイティブ・ストレージが有益であることを示す他の重要なユースケースを以下に示します。

データベース
MongoDB、MySQL、PostgreSQL などのコンテナ化されたデータベースを実行している組織は、コンテナネイティブ・ストレージの恩恵を受けることができます。これらのデータベースは、データ・ファイルに対して永続的なストレージを必要とすることが多く、コンテナネイティブ・ストレージは、データベース・コンテナが再展開されたり、別のホストに移動されたりしても、データを保持します。これにより、コンテナ化された環境でのデータベース・ワークロードの管理と拡張が容易になります。

ビッグデータ・ワークロード
Apache Hadoop や Apache Spark などのビッグデータ・アプリケーションは、多くの場合、効率的な保存と処理を必要とする大規模なデータセットを処理します。コンテナネイティブのストレージ・ソリューションにより、これらのアプリケーションは、コンテナ化されたワークロードと容易に管理、オーケストレーションできるスケーラブルで永続的なストレージを持つことができます。これにより、ビッグデータ・クラスタの展開とスケーリングが簡素化されます。

マイクロサービス・アーキテクチャ
マイクロサービス・アーキテクチャを採用する組織は、多くの場合、データの通信や共有を必要とするコンテナ化されたサービスを多数展開しています。コンテナネイティブ・ストレージは、複数のマイクロサービス間で共有できる統合ストレージ・ソリューションを提供し、コンテナ間のデータ共有と通信を容易にします。これは、マイクロサービスが共有構成データまたは共有データセットにアクセスする必要がある場合に特に重要です。

高性能コンピューティング
高性能コンピューティング（HPC）ワークロードをコンテナで実行している科学機関や研究機関には、高速で信頼性の高いストレージ・ソリューションが必要です。コンテナネイティブ・ストレージは、HPC アプリケーションに高スループット、低遅延のストレージを提供するために利用でき、ストレージ・インフラがコンテナ化されたワークロードの計算上の要求に対応できるようにします。

マルチクラウドとハイブリッド・クラウドの導入
マルチクラウドやハイブリッド・クラウド戦略を持つ組織は、コンテナネイティブ・ストレージを活用して、さまざまなクラウド・プロバイダやオンプレミス環境間で一貫したストレージを確保できます。このポータビリティにより、データの不整合やストレージの互換性の問題に気を配ることなく、さまざまなインフラ環境間でコンテナをシームレスに移動できます。

コンテナ・ネイティブのストレージ・ソリューション

コンテナ・ネイティブのストレージ・ソリューションとして最も一般的に使用されているものは、次のとおりです。

Rook による Kubernetes
Cloud Native Computing Foundation の Rook プロジェクトは、Kubernetes クラスタのためのコンテナネイティブ・ストレージを提供します。Rook は、Ceph、EdgeFS、NFS など、さまざまなストレージ・バックエンドをサポートしており、特定のニーズに適したストレージ・ソリューションを選択できます。

OpenShift Container Storage
OpenShift Container Storage は、Red Hat OpenShift クラスタにコンテナネイティブ・ストレージを提供するように設計されています。Kubernetes と統合し、動的プロビジョニング、スナップショット作成、暗号化などの機能を提供し、さまざまなコンテナ化されたワークロードに適しています。

ピュア・ストレージの Portworx
Portworx は、コンテナ化されたアプリケーションにデータ・サービスを提供するコンテナネイティブ・ストレージ・プラットフォームです。Kubernetes などのコンテナ・オーケストレーターとシームレスに連携するように設計されており、永続的なストレージ要件を持つステートフル・アプリケーションの管理と拡張のために組織で使用されます。

コンテナネイティブ・ストレージの選択に関する考慮事項

コンテナ化されたアプリケーションの成功には、コンテナネイティブのストレージ・ソリューションの選択が不可欠です。オプションを評価する際に考慮すべき主な要素を以下に示します。

コンテナ・オーケストレーション・プラットフォームとの互換性
コンテナネイティブ・ストレージ・ソリューションが、Kubernetes、Docker Swarm、OpenShift などのコンテナ・オーケストレーション・プラットフォームと互換性があることを確認してください。ストレージ・ソリューションは、オーケストレーション・プラットフォームのストレージ管理機能とシームレスに統合し、コンテナ化された環境をネイティブにサポートする必要があります。

スケーラビリティ（拡張性）
ストレージ・ソリューションのスケーラビリティを評価し、コンテナ化されたアプリケーションの増大するニーズに対応します。ストレージを動的にプロビジョニングし、多数のコンテナを処理し、ストレージの需要の増加に対応するために水平にスケーリングする機能などを考慮してください。このソリューションは、アプリケーションやワークロードのスケーラビリティ要件をサポートする必要があります。

性能
読み取り／書き込み速度、待ち時間、IOPS など、コンテナネイティブ・ストレージ・ソリューションの性能特性を評価します。キャッシュ、ロード・バランシング、データベースやビッグデータ処理などの特定のストレージ・ワークロードの最適化といった機能を提供しているかどうかを検討してください。

データ管理機能
スナップショット作成、バックアップ、リカバリ機能などの重要なデータ管理機能を確認します。これらの機能は、データの整合性の確保、ディザスタ・リカバリの促進、データ保護規制の遵守維持に不可欠です。堅牢なストレージ・ソリューションは、データの一貫性と耐久性のためのメカニズムを提供する必要があります。

ストレージのプロビジョニングと自動化
コンテナ化された環境内でストレージ・ソリューションのプロビジョニングと自動化がいかに容易かを評価します。動的プロビジョニングと自動化の機能は、コンテナのストレージ・リソース管理の俊敏性と効率性に貢献します。このソリューションは、アプリケーション要件に基づいたストレージ・プロビジョニングをサポートし、コンテナ・オーケストレーション・ツールと統合してシームレスな自動化を実現する必要があります。

ステートフル・アプリケーション向け永続ストレージのサポート
永続ストレージのサポートと、ストレージ・ソリューションがステートフル・アプリケーションの要件にどの程度効果的に対応するかを検討してください。ストレージ・クラス、動的ボリューム・プロビジョニング、コンテナの再起動全体でのデータ永続性などの機能を提供しているかどうかをチェックします。これにより、データベースなどのステートフルなアプリケーションがデータを確実に保存、取得できるようになります。

マルチクラウドとハイブリッド・クラウドの互換性
コンテナネイティブ・ストレージ・ソリューションがマルチクラウドやハイブリッド・クラウドの展開をサポートしているかどうかを評価します。これは、多様なインフラのニーズを抱える組織にとって重要です。コンテナや関連ストレージを異なるクラウド環境間でシームレスに移動できるため、柔軟性が向上し、ベンダーのロックインを回避できます。

セキュリティとコンプライアンス
ストレージ・ソリューションが、組織に関連するセキュリティとコンプライアンスの基準を満たしていることを確認します。保存時の暗号化、アクセス制御、ID やアクセス管理システムとの統合などの機能を探します。GDPR や HIPAA などの業界規制の遵守は、データ保護とガバナンスにとって非常に重要です。

コミュニティとベンダーのサポート
コンテナネイティブ・ストレージ・ソリューションに対するコミュニティのサポートとベンダーのバックアップのレベルを検討します。強力なコミュニティとベンダーのサポートは、ストレージ・ソリューションの継続的な開発、保守、トラブルシューティングに貢献します。このサポートは、問題に対処し、新機能や機能拡張の最新情報を得るために不可欠です。

コスト
ライセンス料、ハードウェア要件、継続的な運用コストを考慮して、コンテナネイティブ・ストレージ・ソリューションの総所有コストを評価します。ソリューションが予算の制約に合致し、提供する機能とスケーラビリティに価値をもたらすかどうかを検討してください。

ピュア・ストレージがコンテナネイティブ・ストレージに選ばれる理由

データ・ストレージの世界は常に進化しており、それを維持する唯一の方法は、イノベーションとサステナビリティのために設計されたデータ・ストレージ・インフラを採用することです。

ピュア・ストレージの Portworx は、永続ストレージ、データ保護、ディザスタ・リカバリ、データ・セキュリティ、クロスクラウド、データ移行、Kubernetes 上で実行されるアプリケーションの自動化された容量管理のための完全に統合されたソリューションです。

Portworx には、次のようなさまざまな機能があります。

• Portworx Enterprise：Kubernetes のためのクラウドネイティブなソフトウェア定義のストレージ・ソリューション
• Portworx Backup：Kubernetes 対応のデータ保護スイート
• Portworx Data Services：一般的なモダン・データ・サービスのセルフサービス展開のためのデータベース・プラットフォーム・アズ・ア・サービス（DBPaaS）