Azure AKSにおけるUbuntu 24.04 LTSノードイメージ活用戦略：次世代コンテナ基盤のパフォーマンスとセキュリティ強化

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Azure AKSにおけるUbuntu 24.04 LTSノードイメージ活用戦略：次世代コンテナ基盤のパフォーマンスとセキュリティ強化 Senior Cloud Architect 2024-10-27 Azure, AKS, Kubernetes, Ubuntu 24.04, Noble Numbat, セキュリティ, パフォーマンス, クラウドネイティブ 1.0 INTERNAL_DRAFT 本記事はGeminiの出力をプロンプト工学で整理した業務ドラフト（未検証）です。

Azure AKSにおけるUbuntu 24.04 LTSノードイメージ活用戦略：次世代コンテナ基盤のパフォーマンスとセキュリティ強化

【導入】

旧世代OSノードに依存するAKS環境のセキュリティリスクと運用負荷を解消し、最新のカーネル最適化によるコンテナ実行速度の向上を実現します。

【アーキテクチャ設計】

Ubuntu 24.04 (Noble Numbat)は、長期サポート（LTS）と最適化されたカーネルにより、従来のノードOSに比べて最新のセキュリティ機能とリソース効率の向上を提供します。Kubernetes 1.35以降でUbuntu 24.04が既定のノードOSとして推奨されるため、新しいAKSクラスターは高いパフォーマンスと長期的なサポートを享受できます。

このアーキテクチャでは、セキュリティとデプロイの標準化を重視し、すべてのコンポーネントがプライベートネットワーク経由で連携し、Microsoft Entra IDによる統合アクセス管理下に置かれます。

コンポーネント間の関係性: AKSコントロールプレーンはEntra IDで認証され、ノードプール（Ubuntu 24.04）はVNet内の専用サブネットに配置されます。イメージ取得はACRからプライベートエンドポイント経由で行われ、ログはLog Analyticsに集約されます。

graph TD
    subgraph Azure Region("Japan East")
        subgraph Virtual Network (VNet)
            subgraph AKS Node Pool("Ubuntu 24.04 LTS")
                direction LR
                NP_SYS["System Node Pool (D4ds_v5)"]
                NP_USER["User Node Pool(\"Spot Instance\")"]
            end
            ALB["Azure Load Balancer/App Gateway"] --> NP_USER
            NP_USER -- Pod Communication --> NP_SYS
            NP_USER -- Egress Traffic --> NatGW["Azure NAT Gateway"]
        end
        C["Azure Container Registry (ACR)"] -->|Private Endpoint| VNet
        L["Azure Monitor/Log Analytics"] --> NP_SYS & NP_USER
    end
    U[Developer/Operator] -->|Kubectl via Entra ID| G["Azure Kubernetes Service(\"Control Plane\")"]
    G -->|Node Provisioning| VNet
    G -->|Auth/Authz| E["Microsoft Entra ID"]
    S["Azure Policy/Defender for Containers"] --> G

【実装・デプロイ手順】

Kubernetes 1.35以降でAKSクラスターを作成する場合、ノードOS SKUとしてUbuntu 24.04が既定で選択されます。ここでは、最新バージョンを利用し、マネージドIDとDefender for Containersを有効化したセキュアなクラスターをデプロイします。

Azure CLI: AKSクラスターのプロビジョニング (K8S 1.35を利用)

# 1. 変数設定

RESOURCE_GROUP="rg-aks-ubuntu2404-prod"
CLUSTER_NAME="aks-ubuntu2404-cluster"
LOCATION="japaneast"
K8S_VERSION="1.35" 
VNET_NAME="vnet-aks-prod"
VNET_CIDR="10.10.0.0/16"
AKS_SUBNET_CIDR="10.10.1.0/24"

# 2. VNetとサブネットの作成

az network vnet create --resource-group $RESOURCE_GROUP --name $VNET_NAME --address-prefix $VNET_CIDR --location $LOCATION
az network vnet subnet create --resource-group $RESOURCE_GROUP --vnet-name $VNET_NAME --name aks-subnet --address-prefix $AKS_SUBNET_CIDR

# 3. AKSクラスターのデプロイ


# K8S 1.35を指定することで、OS SKUとしてUbuntu 24.04 (Noble Numbat)が自動的に適用される

az aks create \
  --resource-group $RESOURCE_GROUP \
  --name $CLUSTER_NAME \
  --location $LOCATION \
  --kubernetes-version $K8S_VERSION \
  --node-count 3 \
  --node-vm-size Standard_D4ds_v5 \
  --network-plugin azure \
  --vnet-subnet-id $(az network vnet subnet show -g $RESOURCE_GROUP --vnet-name $VNET_NAME -n aks-subnet --query id -o tsv) \
  --enable-managed-identity \
  --enable-aad \
  --enable-defender \
  --aks-custom-headers '{"AKS-ExperimentalFeature-DisableNodeImageOSSKUCheck": "true"}' # 必要に応じて最新イメージチェックをスキップ

# 4. ノードOSの確認 (デプロイ後)


# ノードが24.04ベースであることを確認

az aks show --resource-group $RESOURCE_GROUP --name $CLUSTER_NAME --query "agentPoolProfiles[0].osDiskType"

# ノードにSSHで接続し、/etc/os-releaseを確認することも可能

【アイデンティティとセキュリティ】

Ubuntu 24.04は、最新のカーネル機能、特にAppArmorの強化とセキュアブート対応により、ホストOSレベルのセキュリティ体制を向上させます。これを最大限に活かすため、Azureネイティブのセキュリティコンポーネントと統合します。

セキュリティ境界 実装戦略 適用詳細
ノードOS強化 Ubuntu 24.04 LTS (Noble Numbat) 最新のLTSカーネルとCiliumサポート（将来的な導入）に備え、長期的なセキュリティパッチ適用と脆弱性対応を確保。
ランタイム保護 Microsoft Defender for Containers ノードレベルおよびKubernetes APIサーバーの脅威検出を統合。Ubuntu 24.04ノードの構成ミス、異常なシェルアクセス、疑わしいプロセス実行をリアルタイムで監視。
アクセス管理 Entra IDとAKS RBAC クラスターの認証認可にEntra IDを使用し、最小特権の原則に基づくKubernetes RoleとClusterRoleをEntra IDグループにバインドする。開発者にノード操作権限を与えない設定を徹底する。
コンプライアンス Azure Policy ノードプールが最新のOSイメージバージョンを使用していること、ノードプールのOS SKUがUbuntu（24.04相当）であることを強制するポリシーを設定し、コンプライアンスドリフトを防止する。

【運用・コスト最適化】

Ubuntu 24.04は、従来のLTSバージョンと比較してメモリ消費とI/O効率が改善されており、これによりVMリソースの適正化が可能です。

  1. 可観測性の設計:

    • Azure Monitor Container Insights: ノードのOSレベル（CPU、メモリ、ディスクI/O）のメトリクスとコンテナログを一元的に収集。Ubuntu 24.04のカーネル最適化が実際にリソース効率に寄与しているかを継続的に監視・評価する。

    • PrometheusとGrafana: マネージドサービスを利用し、カスタムアプリケーションメトリクスとAKSインフラメトリクスを統合ダッシュボードで可視化。

  2. コスト最適化の原則:

    • VM SKUのダウンサイジング: Ubuntu 24.04の効率性により、ワークロードの種類によっては以前のノードOSで使用していたVM SKUよりも1ランク小さいサイズ（例：D8as_v5からD4ds_v5への変更）で安定稼働が可能か検証し、Computeコストを削減する。

    • ハイブリッドノードプール戦略: クリティカルなシステムコンポーネントやステートフルなワークロードには予約インスタンスのノードプールを使用し、バッチ処理や開発環境にはUbuntu 24.04スポットノードプールを活用し、柔軟なコスト削減を実現する。

【まとめ】

AKSへのUbuntu 24.04 LTS導入は、パフォーマンスとセキュリティ体制を同時に向上させるための必須戦略です。導入の成功には、以下の3つの要素が鍵となります。

  1. 長期的なセキュリティ確保（LTSの恩恵）： Ubuntu 24.04は、従来のOSイメージよりも長期間のメンテナンスが約束されており、カーネル最適化によるパフォーマンス向上と相まって、コンテナホストのライフサイクル管理コストを大幅に削減します。

  2. Kubernetes 1.35+への移行計画の徹底： Ubuntu 24.04のメリットを最大限に享受するためには、Kubernetesバージョン1.35以降の利用が前提となります。旧バージョンを利用中の場合は、計画的なクラスターアップグレードを優先事項として設定する必要があります。

  3. 既存ワークロードのI/O互換性検証（落とし穴）： 新しいカーネルとファイルシステムスタック（特に一部のストレージドライバやカスタムNFSマウント）において、予期しないI/O動作やレイテンシの変動が発生する可能性があります。重要度の高いワークロードについては、小規模なテストプールでI/Oベンチマークを実施し、互換性と安定性を確保することが不可欠です。

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