K3s vs MicroK8s：軽量なKubernetesの解説

軽量なKubernetesディストリビューションについて

Kubernetesはテック界隈でK8sとも呼ばれ、コンテナ化したアプリを分散・スケール・管理するためのオープンソース基盤です。複数のコンテナ群をアプリに必要な単位にまとめて扱いやすくし、運用を効率化します。ただし強力で柔軟な一方、設定が複雑でリソースも多く消費しやすいという側面があります。こうした課題を解決するために開発されたのが、軽量なKubernetesディストリビューションです。

これらはKubernetesをコンパクト化し、スムーズなインストール・操作性・最適なリソース利用をねらって設計されています。特にエッジコンピューティングやIoT、CI/CDパイプライン、またリソースが限られる、あるいはシンプルな構成が求められる環境で活用されています。

Kubernetesをコンパクト化する動き

マイクロサービスやコンテナ化が進むにつれ、オーケストレーションの需要が高まり、コンテナ実行基盤の事実上の標準としてKubernetesの存在感は拡大しました。しかしKubernetesは学習コストが高く、小規模プロジェクトや開発用途には大がかりすぎる面もあります。

このギャップを埋めるのが、K3sやMicroK8sなどの軽量Kubernetesディストリビューションです。セットアップが容易でリソース消費も抑えられ、開発者や小規模プロジェクト、エッジ環境にもフィットする選択肢として注目されています。

簡易化されたKubernetesが求められる理由

シンプル化されたKubernetesは、コア機能を残しつつ複雑さやリソース負担を軽減します。たとえばリソースが厳しいエッジ環境や、低いレイテンシーが必要な場面などに適しています。また、ローカル環境でKubernetesを試したい開発者にとっても便利です。

さらに複雑なKubernetesの学習にいきなり踏みこむのはハードルが高いと感じる組織にとって、シンプル化されたKubernetesを使うことでコンテナオーケストレーションの世界をより身近に感じられます。

K3sとMicroK8sの存在感

多くの軽量Kubernetesディストリビューションのなかでも、セットアップの手軽さと機能の充実度でK3sとMicroK8sは際立ちます。どちらもオープンソースでリソースが限られた環境でも運用しやすいよう設計され、Kubernetesの入り口としても好評です。

ただし共通点がある一方で、K3sとMicroK8sそれぞれに異なる特徴や強みがあります。今後のセクションではアーキテクチャやインストール手順、パフォーマンス、リソース管理方法などを詳しく比較し、どのようなシーンで活用しやすいかを検討します。

総じて、K3s・MicroK8sのような軽量版Kubernetesは、エッジなどのリソース制約がある環境や開発用途、小規模プロジェクトに非常に有用です。それぞれの特性を理解すると、自社環境に合った最適な選択をしやすくなります。

Kubernetesアーキテクチャを探る

Kubernetesを改めて見直す

KubernetesはK8sとも呼ばれるオープンソースの仕組みで、コンテナで構築されたソフトウェアの運用や統合をスムーズに行えるように設計されています。ソフトウェアが入った複数のコンテナをまとめて効率的に連携させ、システム管理を容易にします。ここではその仕組みをもう少し深掘りします。

Kubernetesの連動の仕組み

Kubernetesはノードと呼ばれる単位で支えられています。ノードはコンテナを実行する領域であり、最低1つ以上のノードが動作している状態でクラスター全体の処理が行われます。

各ノードはアプリを実行する環境を備え、複数のコンテナを含む要素を「Pod」という単位でまとめます。ノードとPodの制御はコントロールプレーンが行い、複数ノードを一括で管理できるしくみが用意されています。

コントロールプレーンが担う役割

Kubernetesの中核となるコントロールプレーンは、ネットワーク全体の変化を常に検知し、バランスを調整します。必要に応じてPodを追加し、ワークロードの増加に対応するなど、いくつかのコンポーネントで構成されます：

Kube-apiserver: ネットワーク操作に関わるRESTリクエストを実行します。
Etcd: ネットワーク関連のメタ情報を安全に保存するキーバリューストアです。
Kube-scheduler: Podの作成を行い、どのノードで稼働させるかを決定します。
Kube-controller-manager: 複数のコントローラーを一元管理します。
Cloud-controller-manager: クラウドプロバイダとの連携を行うコントローラーです。

ノードのパフォーマンスを高める仕組み

Kubernetesのノードは物理マシンでも仮想マシンでもかまいません。各ノードは以下のコンポーネントを含み、Podの実行を支えます：

Kubelet: 各ノード上で動作し、Pod内のコンテナが正常に稼働しているかチェックします。
Kube-proxy: Kubernetesのサービスルールに準拠し、ノード間のネットワーク通信を仲介します。
Container runtime: コンテナの起動や維持を管理するソフトウェア群です。

Kubernetesを支える基本要素

Kubernetesは複数の重要なコンポーネントで構成され、システム全体が連携して動きます。ここでは代表的な要素を紹介します。

Pods

Kubernetesにおいて最小のデプロイ単位がPodです。コンテナを一つまたは複数まとめて動かすときの基本構造となります。

Services

いわゆるマイクロサービスを指し、Podの集合への安定したアクセスを保証する役割があります。Podの集合に対してネットワーク越しにアクセスできる仕組みを提供します。

Volumes

コンテナで一時的に利用するデータの保管を扱う仕組みです。KubernetesではVolumesを使ってコンテナがアクセスできるストレージ領域をPodに割り当てます。

Namespaces

一つの物理クラスター内に仮想的なクラスターを複数作成できる仕組みです。

Kubernetesにおけるネットワーキング

Kubernetesのネットワークは一見複雑ですが、全体の動作には欠かせません。コンテナ間通信、Pod同士のやりとり、PodとServiceの紐づけ、Serviceから外部エンドポイントへの接続など、複数の要素を扱います。kube-proxyやDNSサーバ、Ingressなどを活用して、これらのニーズに対応します。

まとめると、Kubernetesは高い柔軟性を持つフレームワークであり、アプリのコンテナを素早く復旧させたり、必要に応じてほかのマシンへ移動させたりしやすいのが特徴です。システムの役割分担を効率的に行い、複雑なアプリの管理を可能にします。

軽量Kubernetesが必要とされる背景: K3sとMicroK8s

コンテナオーケストレーションの領域で主役を担うKubernetesですが、その豊富な機能やツール群はリソースを多く消費しがちです。そこで登場するのがK3sやMicroK8sといった軽量版のKubernetesです。これらは特定の運用ニーズやシーンに合わせた設計思想を持っています。

リソース制限への回答として

フル機能のKubernetesは多くのリソースを使うため、IoTデバイスやエッジコンピューティング、あるいは予算が限られた中小企業では導入が難しい場合があります。

こういった場面では、フル機能のKubernetesが過剰になりがちです。そこで余計な部分をそぎ落とした、インストールが簡易でリソースにもやさしい軽量Kubernetesが活躍します。

注目度が高まるK3sとMicroK8s

K3sとMicroK8sは、いずれもKubernetesをコンパクト化したもので、リソースの限られた環境でもスムーズに動かせるよう設計されています。

Rancher Labsが開発したK3sは、サイズが100MB以下という極限的な軽量設計が特徴です。標準的でない機能やアルファレベルの要素を削ぎ落として、本質機能だけをまとめた形になっています。

一方、Canonical（Ubuntuの開発元）が提供するMicroK8sは、やはり軽量設計をベースにしつつも、標準的なKubernetesの機能をオールインワンでまとめた形が魅力です。開発者がすぐにKubernetes環境を立ち上げて試すのにも向いています。

軽量でも侮れない性能

K3sとMicroK8sはいずれも軽量ながら、PodやService、DeploymentなどKubernetesの基本機能をしっかりサポートし、クラスターの監視や管理を行う仕組みも備えています。

さらに、CNCF（Cloud Native Computing Foundation）の認定を取得済みで、他のKubernetesツールやAPI、プラグインとも互換性があります。つまり通常のKubernetesと同等の操作性や拡張性を確保できます。

次のセクションでは、K3sとMicroK8sの設計やインストール方法、パフォーマンスなどを詳しく比較していきます。貴社のニーズや利用環境に合わせて、最適な選択肢を判断する材料になるでしょう。

K3sの概要

Rancher LabsはKubernetesを再編成し、K3sと呼ばれる非常にコンパクトな形で提供しています。この取り組みはリソースに制限がある環境でも快適に使えるよう設計されており、CNCFといった大きな組織からも注目を集めました。

K3sアーキテクチャの特徴

Rancher LabsはK3sを構築する際に、Kubernetesから不要なコンポーネントを排除し、必要最低限のシステムに集中しました。アルファ版機能や未使用のコントローラーを取り除いてバイナリを40MB以下に抑え、エッジ環境やIoT、ARMプロセッサなど多様な領域で動作しやすくしています。

K3sの設計では、コントロールプレーンの各要素を1つのサーバープロセスにまとめています。APIサーバやスケジューラー、コントローラー管理、etcd管理などを集約し、さらに追加のノードでkubeletやコンテナランタイム（containerdなど）を動かす形にすることでパフォーマンスを高めています。

K3sの利点

大幅なサイズ削減: Kubernetesを厳選し、バイナリのサイズを大幅に削減しています。これによりリソース負荷が抑えられます。
シンプルなインストール: たった1つのコマンドでセットアップできるほど簡単で、複雑な構成が要りません。
セキュリティ機能の統合: サーバーとノード間通信はTLSで保護され、証明書の生成や管理も内蔵機能で自動化されます。
ARMアーキテクチャ対応: ARMv7やARM64アーキテクチャをサポートし、エッジやIoTの実装領域を広げています。
ネットワークとストレージ機能: 標準でCNIプラグインを内蔵し、ローカルストレージとも連携可能です。さらにHelmによるアプリ配布も容易になります。

K3sのセットアップ例

ここではシンプルなアプリの例を見てみます。K3sのインストールには以下のコマンドを使います：

 
curl -sfL https://get.k3s.io | sh -

インストール後はkubectlコマンドでクラスターに接続できます。簡単なnginxサーバを立ち上げる場合：

 
kubectl run nginx --image=nginx --port=80

このコマンドで“nginx”という名前のDeploymentが作成されます。アクセス可能にするには、以下のコマンドでServiceを作成します：

 
kubectl expose deployment nginx --type=NodePort

すべてのノードでポートが割り当てられるので、そのポート経由でnginxサーバにアクセスできます。

総じて、Rancher LabsのK3sはコンパクトかつ効率的なKubernetesの選択肢です。インストールや運用がシンプルなため、リソースが限られた環境でKubernetesを使いたいときに重宝します。

MicroK8sに注目

MicroK8sとは

MicroK8sはUbuntuの開発元であるCanonicalが提供するKubernetes派生版で、Linux向けのスナップ形式で配布されます。あらゆるLinux環境で気軽に導入でき、整合性も高いのが特徴です。

MicroK8sアーキテクチャの概要

MicroK8sはコンパクトさと必要十分な機能が両立している点で魅力的です。Kubernetesクラスターを管理するために必要となる主要コンポーネントをひと通り備えており、エッジやIoT、あるいは中小規模の導入ケースにも適しています。

ディスクやメモリのフットプリントを抑え、APIサーバやスケジューラー、コントローラーマネージャーといったKubernetesのコア要素を内包しつつ、DNSやダッシュボード、Ingressコントローラーなども標準装備しています。

インストールと設定

MicroK8sのインストールはスナップを使うため非常に手軽です。スナップはLinuxでアプリを配布・更新する仕組みであり、ソフトウェア依存関係の管理も簡潔です。結果として、Linux互換環境であればワンコマンドでMicroK8sを導入できます。

インストール後はmicrok8sコマンドでクラスター管理やアプリのデプロイを行う仕組みになっており、トラブルシューティングも簡単です。

特徴と機能

MicroK8sが持つ主な特徴は以下のとおりです：

単一パッケージで利用: スナップ単位でインストール・アップデートできるので管理が容易です。
複数ノードのクラスター化: MicroK8s同士を連携させてマルチノード構成が可能です。
自動アップグレード対応: 常に最新の安定版Kubernetesに追随する仕組みがあり、セキュリティの向上や新機能をすぐに使えます。
モジュール式の拡張: HelmやIstio、Prometheusなどをオンオフしながら必要に応じて追加できます。
セキュリティ対策: 通信はTLSで暗号化され、内部クラスター通信の安全性も確保されています。

パフォーマンスとリソース消費

MicroK8sはパフォーマンスと省リソースに配慮して調整されています。ディスクやメモリの使用量は比較的コンパクトですが、実際の使用量はタスクやノード数によります。

コミュニティとサポート

Ubuntuを支えるCanonicalが中心となり運営していることから、MicroK8sには大きなユーザー・開発者コミュニティが存在します。Canonicalによる公式なエンタープライズサポートも利用可能で、ビジネスでの信頼性が担保されやすいです。

まとめると、MicroK8sは小規模でパワフルなKubernetesディストリビューションとして評価が高く、インストールや管理も容易です。開発環境はもちろん、本番運用にも適したさまざまな機能が揃っています。

K3s vs MicroK8s: 主な違い

軽量かつ効率的に動作するKubernetesディストリビューションとして脚光を浴びるK3sは、Rancher Labsが開発を主導しています。一方、Canonicalが展開するMicroK8sもUbuntuの強みを生かしたプロダクトです。どちらも小規模環境やIoT、エッジコンピューティング向けに有用ですが、それぞれの性質に注目すると特徴が際立ちます。

基本機能と強み

Rancher Labsが手がけるK3sは「シンプル」を徹底しており、不要な機能を削ってスリム化したKubernetesを提供します。IoTなど極限的にリソースが少ない環境でこそ真価を発揮し、バイナリサイズ40MB以下という軽快さを実現しているのが特長です。

CanonicalのMicroK8sは、一方でコンパクトながら「フル機能」を意識しています。基本的なKubernetes機能を省かずに詰め込んでおり、多彩なユースケースに対応できる柔軟性があります。

導入・セットアップの違い

インストール手順を見ると、K3sは非常にシンプルでコマンド一発でクラスタ全体を用意できます。必要なノードの構成やネットワークも一度にセットアップできるので扱いやすいです。

MicroK8sはもう少し手順が増える印象ですが、そのぶんハードウェア選定やネットワーク構成を詳細に制御する自由度があります。

アドオンの扱い

K3sはデフォルトでHelmやTraefik、CoreDNSなど拡張ツールをあらかじめ含んでおり、インストール直後から使えるようになっています。

逆にMicroK8sは、最初から多数の拡張を組み込むのではなく、コマンドラインインターフェイスで機能をオン／オフ切り替えできる形をとっています。必要に応じて加える方針です。

ネットワークの管理

K3sは標準ネットワークプラグインとしてFlannelを採用しつつ、Calicoなどへ切り替えることも可能です。サービスディスカバリ用に軽量のロードバランサを内蔵しています。MicroK8sは標準でCalicoを使い、他のCNIプラグインにも対応していますが、ロードバランサはKubernetes標準機能を利用する形です。

ハードウェア要件

K3sはメモリ512MB程度のマシンでも動作可能で、リソースが限られたIoTなどに向いています。MicroK8sはやや高めの推奨ハードウェアが必要で、最低でも2コアのCPUと1GBのメモリを求めますが、それでも軽量な部類です。

要するに、K3sとMicroK8sはどちらも軽量ながら、アーキテクチャの考え方やセットアップの仕方、アドオン管理、ネットワーク運用、必要なハードウェア条件などに違いがあります。どちらを選ぶかは、プロジェクトの規模や要件によって変わるでしょう。

インストール手順: MicroK8s

MicroK8sの開発にはCanonicalが深く関わっており、Snapを使ってMicroK8s専用のサーバを用意する仕組みです。Linuxアプリの管理を統合しやすく、安全性や隔離性も高いのが特徴です。

準備すべきこと

導入を円滑に進めるにはいくつか前提条件があります：

Snapが動作するLinuxディストリビューション（Ubuntu 16.04 LTSやDebian、Fedoraなど）であること
システムにSnapがインストールされていること（Ubuntu系であればsudo apt install snapdなどで導入可能）
MicroK8s本体をインストールするには、最低でも20GBのストレージと4GBのRAM、デュアルコア以上のプロセッサが望ましい

インストール手順

MicroK8sをインストールするには：

1. ターミナルを開きます。

2. 次のコマンドでMicroK8sをスナップから導入します：

 
sudo snap install microk8s --classic

ここで--classicフラグを付けることでMicroK8sがシステムのリソースにフルアクセスできるようにします。

3. 正常に起動できたかは以下で確認できます：

 
microk8s status --wait-ready

問題がなければ「MicroK8sは動作中」といった確認メッセージが表示されます。

ポストインストールの設定

MicroK8s導入後、以下の追加設定を行うと便利です：

1. コマンド実行時にsudoを不要にするため、ユーザーをmicrok8sグループに追加します：

 
sudo usermod -a -G microk8s $USER

2. ログアウトせずにグループ変更を有効にするには：

 
newgrp microk8s

3. Kubernetesダッシュボードを利用するには：

 
microk8s enable dashboard

ウェブUIでクラスターを管理できるKubernetesダッシュボードを起動できます。

4. MicroK8sにはDNSやStorage、Ingressなどの各種サービスが用意されており、必要に応じて以下のように有効化できます：

 
microk8s enable --help

どの拡張機能を利用できるか一覧が確認できます。

このようにSnapを使ったMicroK8sのインストールは非常にシンプルで、上記のステップを踏めばすぐに利用開始できます。

K3sのインストールガイド

K3sはKubernetesを大幅に軽量化したバージョンで、限られたリソース環境で動かしたい開発者や運用担当者に好評です。その魅力は何といっても手軽なセットアップです。以下に手順を示します。

準備

インストール前に下記を確認してください：

Linux環境（Ubuntu 18.04以上が望ましい）
rootまたはsudo権限
安定したネットワーク接続

ステップ1: K3sバイナリ取得

まずはK3sのバイナリを取得・インストールします。ターミナルで：

 
curl -sfL https://get.k3s.io | sh -

このコマンドでK3sのダウンロードとインストールが自動的に行われます。

ステップ2: インストール確認

インストール後、下記コマンドで正常稼働をチェックします：

 
k3s kubectl get node

ノードの情報が表示されていれば成功です。

ステップ3: K3sの設定

設定ファイル/etc/rancher/k3s/config.yamlで詳細なカスタマイズが可能です。エディタで開いて適宜設定を変更してください。

ステップ4: K3sを起動

設定を終えたら以下で起動します：

 
systemctl start k3s

ステップ5: 自動起動の設定

再起動時にもK3sが立ち上がるようにするには：

 
systemctl enable k3s

ステップ6: ステータス確認

最後に状態をチェックするには：

 
systemctl status k3s

K3sの状態や実行中のサービスが確認できます。

まとめ

これでK3sのインストールは完了です。フルスペックのKubernetesと比べると機能が少ないですが、その分軽量でリソース消費の少ない運用ができるのがメリットです。次のステップでは、K3sクラスターの構築方法を見ていきましょう。

K3sクラスターを作成する

K3sクラスターの構築は、いくつかのステップを踏む必要がありますが、それほど難しくはありません。以下で流れを説明します。

手順1: K3sを起動

まずはメインとなるサーバー側でK3sを起動します。ネットワークサーバーで次のコマンドを実行してください：

 
curl -sfL https://get.k3s.io | sh -

これで単一ノードのクラスターが作られます。その後、下記コマンドで動作確認します：

 
sudo k3s kubectl get nodes

手順2: ワーカーノードの追加

サーバーが起動できたら、クラスターにワーカーノードを追加していきます。追加予定のノードで同じインストーラを走らせる形です：

 
curl -sfL https://get.k3s.io | K3S_URL=https://myserver:6443 K3S_TOKEN=mynodetoken sh -

ここでmyserverはサーバーのホスト名やIPアドレス、mynodetokenはサーバー側の/var/lib/rancher/k3s/server/node-tokenファイルに記載されているトークンを指定します。

手順3: クラスターの状態を確認

ワーカーノード追加後、下記コマンドでクラスターの様子を確認します：

 
sudo k3s kubectl get nodes

すべてのノードが表示され、ステータスが“Ready”になっていれば問題ありません。

手順4: アプリをデプロイ

クラスター構築後はアプリをデプロイできます。K3sは通常のKubernetesと同様にkubectlを使ってアプリを配置します。

例としてNginxサーバをデプロイする場合：

 
sudo k3s kubectl run nginx --image=nginx --port=80

“nginx”というDeploymentが作られ、ポート80でNginxイメージが動作します。

手順5: アプリを公開

デプロイしたアプリに外部からアクセスするにはServiceを使います。下記のように実行すると：

 
sudo k3s kubectl expose deployment nginx --type=LoadBalancer --name=nginx-service

“nginx-service”というLoadBalancerタイプのServiceが作成され、ブラウザでサーバーIPを叩いてNginxにアクセスできます。

このようにK3sクラスターの構築は比較的容易で、手順をきちんと踏めば短時間で動作可能な環境が整います。

MicroK8sクラスターを構成する

MicroK8sのクラスター構成も比較的シンプルです。直感的なデザインと使いやすさが特徴で、特別なコマンドを書かずに導入できます。以下に具体的な手順を示します。

システム要件

まずは事前に以下の条件を確認してください：

Snapd対応のLinux環境（Ubuntu 16.04 LTS以上など）
最低20GBの空きストレージ
4GB以上のRAM
安定したインターネット接続

インストール手順

ステップ1: Snapdの導入

MicroK8sはSnapパッケージで配布されるため、まずsnapdを導入します。Ubuntuであれば次のコマンドです：

 
sudo apt update
sudo apt install snapd

ステップ2: MicroK8sの導入

続いてMicroK8sをインストールします：

 
sudo snap install microk8s --classic

--classicを付けることでシステムリソースへのフルアクセスを許可します。

ステップ3: インストール確認

下記コマンドでMicroK8sが正常に動作しているかチェックします：

 
microk8s status --wait-ready

すべてのサービスが正常なら問題ありません。

ステップ4: 非rootユーザーへの権限付与

標準ではroot権限のみがMicroK8sにアクセスできますが、以下のようにmicrok8sグループにユーザーを追加して一般ユーザーでも管理できるようにします：

 
sudo usermod -a -G microk8s $USER

再ログインすると反映されます。

ステップ5: 必要なコアサービスの有効化

DNSやストレージ機能などは以下のコマンドで有効化できます：

 
microk8s enable dns
microk8s enable storage

クラスターの作成

MicroK8sの導入が完了したら、クラスターを構築します。大きく2つの操作を行います。

操作1: クラスターの初期化

下記コマンドでクラスターを初期設定します：

 
microk8s init

クラスターの初期化と同時に、他のノードを追加するためのコマンドが生成されます。

操作2: クラスターへのノード追加

他のノードを追加するには、先ほどのinitコマンドで表示された文字列を追加したいノードで実行します。例：

 
microk8s join :/

<master-node>や<port>、<token>を適切に置き換えるとノードがクラスターに加わります。

以上で、MicroK8sによるクラスターが完成します。設定手順がわかりやすく運用も軽快なため、開発者だけでなく広い用途に向いています。

K3sのパフォーマンス指標

軽量Kubernetesディストリビューションを選ぶ際、パフォーマンスは重要な判断材料です。K3sはその軽量設計により優れたパフォーマンスを発揮し、多くの管理者や開発者から評価を受けています。

K3sの特性

不要なコンポーネントを排除し、Kubernetesのコア機能に絞ったK3sは、バイナリサイズを40MB以下に抑えています。結果として、ディスク使用を大幅に削減できるのが特徴です。

CPUとメモリ使用量

Kubernetesディストリビューションを評価するうえでCPUとメモリは欠かせません。K3sはスリム化した設計のおかげで、リソースが乏しい環境でもスムーズに動作します。

標準的にはメモリ512MB、CPUコア1つでも運用が可能で、エッジコンピューティングのような環境下でもストレスなく稼働できる点が大きなメリットです。

ネットワークの高速化

K3sは軽快なネットワークを目指した設計を取り入れており、データ転送効率が高いです。クラスター内のアプリ同士の通信が高速で行われるため、全体的にネットワーク負荷を抑えられます。

ストレージ効率

K3sはストレージ利用も効率的に行えるよう調整されています。ローカルやネットワークストレージに対応可能で、デフォルト使用されるSQLiteを採用することでリソースをさらに削減しています。

高い負荷への対応

K3sは極力無駄を省いた設計が高い負荷時の柔軟性を高めており、システムが重くなりにくいのが強みです。急激な負荷増加に対しても安定したパフォーマンスを発揮できるケースが多いです。

K3sの主なパフォーマンス一覧

項目	K3sの状況
バイナリサイズ	< 40MB
最低RAM要件	512MB
CPU利用	低め
ネットワーク処理	高速
ストレージ効率	高い
負荷対応	優秀

このように、K3sはリソースの少ない場所でも力を発揮し、利用環境を選ばない柔軟さを持っています。

MicroK8sのパフォーマンス概要

MicroK8sはコンパクトながら強力なKubernetesディストリビューションとして、開発者や運用担当者、IoT分野のユーザーに注目されています。ここでは、そのパフォーマンス面を解説します。

効率性のポイント

MicroK8sの大きなアドバンテージはコンパクトさです。単一ノードセットアップなら1.5GB程度のディスク空きがあれば十分であり、エッジやIoTデバイスのように限られた環境でも導入しやすいです。

CPUに関しては1コアでも動作可能で、リソース状況に応じて柔軟に活用できます。メモリに関しても512MB程度で運用できることが多く、狭いリソース環境でも比較的安定して動作しやすいです。

ネットワーキング

MicroK8sはFlannelを使ったオーバーレイネットワークを標準的に採用し、簡潔かつ効率的なネットワークを実現します。Pod間通信がスムーズでレイテンシーも低く抑えられます。

また、MicroK8sのネットワーク通信は軽量設計になっているため、厳しい環境でも高いスループットを維持しやすいです。

ストレージ性能

MicroK8sはローカルストレージやNFS、iSCSIなど多様なストレージ方式に対応し、開発段階から本番規模まで柔軟に対応できます。

ネットワークと同じく、ストレージへのデータ書き込みや読み込みの遅延も最小限に抑えられるように調整されています。

スケーラビリティと負荷分散

MicroK8sは負荷が高まったときに対応できるオートスケーリングを備えています。CPU使用率や任意のメトリックに基づきPod数を増減でき、状況に応じて適切にリソースを利用します。

複数Podへのトラフィック分散はKubernetes標準のService Type LoadBalancerによって行われ、高可用性を確保しやすいです。

総括

MicroK8sはコンパクトさとリソース効率に優れており、さらにネットワーク性能やストレージ対応、スケールさせる仕組みも充実しています。ミニマムな環境での開発やテスト、本番運用など幅広いケースで有効な選択肢といえるでしょう。

リソース管理: K3sとMicroK8sの比較

ここではK3sとMicroK8sがどのようにCPUやメモリ、ストレージなどのリソースを割り当て、効率よく運用しているのかを取り上げます。両ディストリビューションとも、リソース管理に対して異なるアプローチを持っています。

CPUとメモリ管理

K3sは極小化を意識しており、動作に必要なソフトウェアのフットプリントが小さいです。そのためCPUやメモリの要件が低く、最低限512MB、CPU1コアでも動くのでIoTデバイスやエッジ環境で扱いやすいです。

MicroK8sはフル機能を目指した設計なので、K3sよりはややリソースを多めに使いますが、それでも1コア、2GBメモリ程度で動作可能です。

	K3s	MicroK8s
最低RAM	512MB	2GB
最低CPUコア	1	1

ストレージの扱い

ストレージ機能も両ディストリビューションで若干異なります。K3sはデフォルトでローカルストレージを提供し、開発やテストに向いています。プロダクション利用ではNFSやAmazon EBSなどのプラグインに対応可能です。

MicroK8sも同様にホストパスプロビジョナーを標準で備えており、CephやOpenEBSなどのプラグインも利用できます。スモールスタートから本格運用にスムーズに移行できる柔軟性があります。

	K3s	MicroK8s
デフォルトストレージ	ローカル	ホストパス
対応ストレージプラグイン	NFS, iSCSI, Amazon EBSなど	Ceph, OpenEBS, ローカルボリュームなど

リソース消費の制御

K3sもMicroK8sも、kubectlコマンドやAPI経由でリソースクォータやリソースリミットを設定できます。これにより1つのアプリがクラスター資源を独占しないよう制限することが可能です。

K3sでは標準のKubernetes構文を使って設定し、MicroK8sでも同様ですが、microk8s kubectlコマンドがあらかじめMicroK8sのクラスター設定と連携する形になっています。

総じて、リソースの少ない環境を前提としたK3sと、やや大きめのリソースでも包括的なKubernetes体験を提供するMicroK8sという違いが明確です。用途や規模に応じて選ぶとよいでしょう。

拡張機能とアドオン管理: K3s対MicroK8s

Kubernetesディストリビューションを選ぶうえで、拡張機能（アドオン）の扱い方もポイントになります。K3sとMicroK8sがどうアドオンを管理しているかを比較します。

K3sの拡張管理

K3sは基本コンポーネントのみを含むミニマルな構成を採用しているので、ストレージやネットワークプラグインなど標準Kubernetesだとオプション扱いの部分が省かれていることがあります。

とはいえ、限られた設計でも柔軟性がないわけではありません。K3sのHelmコントローラーを活用すればHelmチャートによる拡張追加が可能で、アプリやアドオン管理が簡単です。

MicroK8sのアドオン管理

MicroK8sはDNSやダッシュボード、ストレージ、Ingressといった主要アドオンを最初から含んでいます。さらにIstio、Knative、RBACなど高度な機能もオプションで利用できます。

MicroK8sではコマンドラインから簡単にアドオンを有効・無効にでき、必要な機能だけをオンにするスタイルです。

アドオン管理の比較

項目	K3s	MicroK8s
プリインストールアドオン	必要最小限	豊富
アドオン管理方法	Helmコントローラー	CLIでオン／オフ
拡張性	高い	十分

どちらを選ぶか

アドオン管理においてK3sはミニマル指向でHelmを中心に拡張する方針、MicroK8sは多くの機能を重視しつつCLIで簡単に制御する方針です。どちらを選ぶかは、シンプルな環境を好むか、あらかじめ装備が充実している環境を好むかで変わるでしょう。

コミュニティとサポート: K3s vs MicroK8s

オープンソースソフトを選ぶ際、コミュニティの活発度やサポート体制も大事な要素です。K3sとMicroK8sはいずれも大きなコミュニティがあり、サポートプランも用意されていますが、それぞれ特色があります。

K3sのコミュニティとサポート

K3sはRancher Labsが大きく支援していることもあり、GitHubやRancherのフォーラムなどで活発な議論が行われています。ユーザー同士の助け合いが盛んで、不明点やバグ報告も受付がスムーズです。

商用サポートが必要な場合、Rancher Labsから有償プランが提供されています。Kubernetesに長けたRancherのエンジニアがサポートし、技術的な課題解決を手助けしてくれます。

MicroK8sのコミュニティとサポート

MicroK8sはCanonical（Ubuntuの開発元）のプロジェクトであり、同様にGitHubやUbuntuのフォーラムなどで活発に情報交換が行われています。

コミュニティサポートに加え、商用サポートはCanonicalのUbuntu Advantageなどを通じて利用でき、Kubernetesの専門家による技術支援を受けられます。

まとめ

項目	K3s	MicroK8s
コミュニティ	活発	活発
主な連絡先	GitHub	GitHub, Ubuntuフォーラム
有償サポート	Rancher Labs	Canonical(Ubuntu Advantage)

ご覧のとおり、双方ともコミュニティが盛んで、商用サポートも用意されています。Rancherのツールチェーンとの親和性を重視するならK3s、Ubuntu環境になじみがあるならMicroK8s、といった選び方が可能です。

スケーラビリティ: K3sとMicroK8sの柔軟性

K3sやMicroK8sがワークロードの増減にどのように対応するかを見ていきます。クラスター内のサーバやノード数が増える際に運用しやすいかどうかは重要です。

K3sの拡張性

K3sはエッジやIoTなどへ特化した軽量設計ですが、スケール対応も意外と快適です。使わない機能を排除したぶん軽快にリソースを扱えるため、ノード数が増えてもスムーズに動くケースが多いです。

通常のKubernetesがetcdを使うのに対し、K3sではSQLiteをメインにしており、これがノード増加時のパフォーマンスをある程度保つのに貢献しています。

以下のようなコマンド1つでノードを追加できます：

 
# 追加ノード側
curl -sfL https://get.k3s.io | K3s_URL=https://myserver:6443 K3S_TOKEN=mynodetoken sh -

MicroK8sのスケール戦略

MicroK8sは幅広いKubernetes機能をもつぶん、クラスター規模を大きくしやすい設計が特徴です。分散データストアとしてDqliteを採用しており、複数ノードにわたるクラスタリングでも性能が安定しやすいです。

さらにマルチインスタンスを一体として扱うクラスタリング機能が備わっており、ノード数に応じた負荷分散が行えます。

たとえば追加ノードは以下のように実行します：

 
# 追加ノード側
microk8s join 192.168.1.1:25000/JKUZB5JXXF3NIFHN4C4ZENOFMCV7FBPW

K3sとMicroK8sのスケール比較

K3sは極限まで軽量化した分、必要に応じてスケールする場合も操作が軽いです。マルチマスター構成にも対応し、高い可用性を確保しやすくなっています。

MicroK8sはフル機能を備えているため、機能をうまく使うことで大規模化にも対応しやすいです。Dqliteとクラスタリング機能の連携で安定稼働を実現できます。

結論として、リソースに制約がある場合はK3s、より包括的なKubernetes機能を活かしながら拡張したいならMicroK8sが適しています。

K3sの実践ユースケース

エッジやIoT現場での課題解決

エッジコンピューティングやIoT環境では、軽量かつ効率的なソリューションが求められがちです。K3sはまさにその条件に最適で、制限のあるリソースでもKubernetesの利点を享受できます。

たとえば複数ロケーションに分散するIoTデバイスを統合管理する際、K3sが複数のデバイスでクラスターを形成するので、管理が容易になります。

 
# IoTデバイス向けのK3sクラスター例
curl -sfL https://get.k3s.io | sh -

開発・テストでのメリット

開発者やテスト担当者にとって、K3sはセットアップの手間を大幅に減らしてくれる存在です。検証用のKubernetes環境をローカルで立ち上げる際に重宝します。

本番さながらのKubernetesクラスタで動作テストができるため、アプリのKubernetes対応をスピーディに確認できます。

 
# シンプルなアプリをK3sにデプロイ
kubectl apply -f my-app.yaml

小〜中規模環境への導入

K3sは極大規模を想定したものではありませんが、小規模から中規模程度のプロジェクトであれば十分稼働します。リソースに余裕がない企業にとってはコスト面でも有利です。

 
# 小規模デプロイ用K3sクラスター構築例
curl -sfL https://get.k3s.io | sh -

CI/CDパイプラインへの応用

継続的インテグレーション/継続的デリバリー(CI/CD)の分野でもK3sは大いに力を発揮します。JenkinsやGitLab、CircleCIなどと組み合わせることでデプロイ作業を自動化できます。

ソースコード更新のたびにK3sクラスターへ即時デプロイでき、導入がシンプルでメンテナンスコストも低く抑えられます。

 
# GitLab CI/CDでK3sへデプロイする例
stages:
  - deploy

deploy:
  stage: deploy
  script:
    - curl -sfL https://get.k3s.io | sh -
    - kubectl apply -f my-app.yaml

まとめると、K3sは軽量さを活かして幅広い環境に適応します。IoTやエッジの制限された環境から開発テストや小規模本番運用、CI/CDによる自動化にもフィットする優れた選択肢です。

MicroK8sの活用例

MicroK8sはKubernetesの高機能さとコンパクトさを兼ね備え、さまざまな分野で役立ちます。ここではどのような現場で効果を発揮するか具体的に見ていきましょう。

IoTやエッジ領域

MicroK8sはIoTやエッジコンピューティング分野でも有用です。豊富な機能を備えながらも導入が容易なので、幅広いハードウェアに対応し、複雑なデバイス管理をよりシンプルにします。

離れた場所に分散する多数のIoTデバイスをまとめて管理しやすく、Kubernetesの仕組みを活かせるのが利点です。

CI/CDパイプラインへの貢献

MicroK8sは継続的インテグレーション、継続的デリバリー（CI/CD）の工程でも活用されています。Helmとの組み合わせがスムーズで、Kubernetesアプリのパッケージやデプロイがスピーディに行えるようになります。

コードに変更が入るたびにMicroK8s環境で即時に検証でき、開発の効率を大幅に高めます。

ローカル開発・テスト

MicroK8sは開発PC上でローカルにKubernetes環境を構築でき、アプリの動作確認やデバッグを容易にしてくれます。簡単な初期設定後すぐにコンテナを実行できるため、学習や実験にも向いています。

ハイブリッドクラウド運用

オンプレミスとクラウドを組み合わせたハイブリッド環境でもMicroK8sは力を発揮します。ローカルデータセンターとパブリッククラウドをMicroK8sで連携させることで、データの所在や通信距離などの課題を柔軟にコントロールできます。

たとえば同一のMicroK8sクラスターを複数拠点にセットアップし、大手クラウドとの連携も容易に実装できます。

要するに、MicroK8sは機能の充実度と簡単な操作性を両立しており、開発試験からIoT管理、ハイブリッドクラウドまで多彩な場面で活用が可能です。

K3sとMicroK8s、どちらを選ぶ？

K3sとMicroK8sはどちらも軽量化されたKubernetesディストリビューションですが、その設計思想や適用範囲には明確な違いがあります。要件や状況に合わせ、いずれを導入するか見極める必要があります。

まず目的を整理する

どのような使い方をするかによって選択肢が異なります。セットアップやメンテナンスを極力簡単にしたいのか、多様なハードウェアを活用したいのか、リソースが厳しい環境なのかといった要件を明確にしましょう。

導入と運用のしやすさ

K3sとMicroK8sはいずれも導入の手軽さを強みとしていますが、K3sは単一バイナリでのインストールという極めてシンプルな方式が特長です。MicroK8sはスナップを必要とするため利用できない環境もあるかもしれません。

デバイスへの対応

とくにIoTやエッジのようなバラエティに富む環境に導入したいなら、K3sのほうが幅広いデバイスに対応しやすい印象です。MicroK8sも軽量とはいえ、デスクトップや小資源サーバを中心にした開発向けという面がやや強いです。

リソース消費

どちらも省リソース設計ですが、K3sは不要な機能を徹底的に削ぎ落としているぶん、さらに少ないメモリやCPUで運用できます。MicroK8sはもう少し多くの機能を標準装備しているため、リソース消費も若干増えます。

機能性

標準搭載の機能面ではMicroK8sが一歩リードし、IstioやKnative、Grafana、Prometheusなどをすぐに有効化できます。K3sはあえてミニマルを貫き、必要ならあとから追加する形です。

開発元とコミュニティ

K3sはRancher Labsが支え、MicroK8sはUbuntuを手掛けるCanonicalが推進しています。どちらも活発なコミュニティと豊富なドキュメントがあるので安心感は高めです。

まとめると、シンプル＆超省リソースを追求したいならK3s、多少リソースが増えても幅広い機能を求めるならMicroK8s、という選択が一般的です。

結論: K3sとMicroK8sの勝敗は？

エッジやIoT、小規模運用をターゲットとした軽量Kubernetesディストリビューションとして、K3sとMicroK8sはいずれも秀逸な選択肢です。リソースに厳しい環境でも使える柔軟性を持ち、必要十分な機能をカバーします。ただし、その設計方針と特徴を深掘りすると、最適な選択肢は要件によって異なります。

効率性とリソース管理

軽量化の度合いではK3sのほうがさらにコンパクトで、非常に少ないリソースで動くケースが多いです。一方で、MicroK8sは中規模以上のシナリオを視野に入れており、そのぶん拡張機能との組み合わせが柔軟です。

アドオンや機能

MicroK8sはさまざまな拡張機能を標準備えし、簡単にオン・オフできる強みがあります。K3sは初期状態がシンプルで、使わない機能を省けるというメリットがあります。

スケーラビリティ

どちらもクラスター拡張に対応していますが、K3sはさらに軽量で素早いスケールアウトが可能です。MicroK8sはDqliteとクラスタリング機能により高可用性を確保できます。

コミュニティとサポート

両者とも活発なコミュニティがあり、商用サポートも整っています。K3sはRancher Labs、MicroK8sはCanonicalというバックボーンがあるので安心です。

実運用の視点

K3sは特にエッジやIoT用途、小規模開発やCI/CDに適しています。MicroK8sは開発者向けの学習用から中小規模の本番運用まで幅広く対応しやすいです。ダッシュボードやメトリクス系の機能がすぐに使えるのも好ポイントでしょう。

まとめ

最終的には「小規模・リソース最優先」であればK3s、「機能や拡張を重視」ならMicroK8sというのが一般的な結論です。ただし具体的な導入環境次第で最適解は変わるため、要件を整理して選択するのが肝要です。

追加学習リソース: K3sとMicroK8sをもっと知る

K3sやMicroK8sについて、さらに知見を深めたい場合は多様なオンライン情報源を活用できます。ここではドキュメント、チュートリアル、コミュニティ、書籍などを紹介します。

公式ドキュメント

まずは公式ドキュメントが基本です。K3sもMicroK8sも、セットアップから高度な機能まで詳細に解説された公式ガイドがあります。

K3sドキュメント: Rancher Labsが提供する包括的なガイド。インストールやカスタマイズ、クラスター運用の詳細がまとめられています。
MicroK8sドキュメント: Canonicalがメンテナンスしており、こちらもインストールから高機能アドオンの活用方法まで網羅されています。FAQも充実しています。

チュートリアル・オンラインコース

動画やハンズオン形式の学習材料を使うと、実践的な操作を体感しながら理解できます。

K3sチュートリアル: Rancher Labs公式のチュートリアルや有志のブログ記事などが多数存在し、インストールからクラスター構築までステップごとに学べます。
MicroK8s向けオンラインコース: UdemyなどでMicroK8sの基礎から応用まで学べるコースが提供されています。Kubernetesの基本を押さえながらMicroK8sのエコシステムを理解できます。

コミュニティフォーラムやブログ

他のユーザーの知見やトラブル事例を共有してもらうのに、コミュニティは欠かせません。

K3sコミュニティ: GitHubのK3sリポジトリやRancherフォーラムで活発な議論があり、新機能提案や不具合報告などが参考になります。
MicroK8sコミュニティ: CanonicalのフォーラムやGitHubなどで質疑応答が行われ、Tipsや実践例が共有されています。

書籍

体系的に学びたい場合は書籍も検討するとよいでしょう。

K3s関連書籍: 現在K3s専用の書籍はあまりありませんが、「Mastering Kubernetes」のようにK3sを扱う章を含む本もあります。
MicroK8s関連書籍: こちらもMicroK8s単体の書籍は少ないですが、「Kubernetes Up & Running」などKubernetes全般の本に設定例が載っている場合があります。

以上のように、K3sとMicroK8sを学ぶ媒体は豊富です。公式ドキュメントやチュートリアル、コミュニティ、書籍などを活用して、ステップアップを目指してください。