GitOpsによるDevOps - 手法の概要、GitOpsツールおよび代替案との比較

GitOps は、Git を唯一の真実の情報源として、インフラストラクチャおよびアプリケーションのデプロイメントを管理する現代的なアプローチです。Git のバージョン管理機能を活用して、アプリケーションおよびインフラストラクチャのデプロイメントおよび管理のプロセスを自動化し、特にクラウドネイティブ環境において効率化します。

本質的に、GitOps は、Git に定義されたシステムの理想的な状態を権威的な情報源として扱い、自動化されたツールがシステムの実際の状態がこの理想的な状態と一致することを保証します。

GitOps とは何か、どのように機能するのか、典型的なワークフロー、および代替案について詳しく説明します。

GitOps とは？

GitOps は、Git リポジトリを使用してインフラストラクチャおよびアプリケーションの設定を定義し、管理する方法論です。すべての変更は Git のコミットおよびプルリクエストを通じて行われ、その後、自動化されたエージェント（Argo CD や Flux など）によってインフラストラクチャに自動的に適用されます。

基本的な原則：

• Git は 唯一の真実の情報源
• 継続的配信（CD） を通じた自動化されたデプロイメント
• 一致の確保：実際の状態が理想的な状態と一致すること
• 記録可能でバージョン管理された変更

GitOps の使用方法

1. 設定の定義：

   • YAML または JSON を使用してインフラストラクチャ（例：Kubernetes マニフェスト、Terraform ファイル）を定義します。

2. Git への保存：

   • 設定ファイルを Git リポジトリにプッシュします。

3. デプロイメントの自動化：

   • Argo CD や Flux のような GitOps ツールを使用してリポジトリを監視し、環境に変更を適用します。

4. プルリクエストを通じた変更：

   • すべての更新はプルリクエストを通じて行われます。マージされると、GitOps エージェントが変更を自動的に適用します。

一般的な GitOps ワークフロー

• アプリケーションのデプロイメント：

  • 開発者がアプリケーション設定（例：イメージバージョン）を更新 → プルリクエスト → マージ → GitOps ツールが更新をデプロイします。

• インフラストラクチャの管理：

  • DevOps がインフラストラクチャコードを変更 → プルリクエスト → マージ → Terraform や Crossplane のようなツールでインフラストラクチャが更新されます。

• ロールバック：

  • Git でコミットをロールバック → GitOps ツールが自動的に以前の状態に戻します。

• ドリフトの検出：

  • 実際の状態が Git と異なる場合、GitOps ツールがアラートを出したり自動的に一致を確保します。

人気のある GitOps ツール

Argo CD

Argo CD は、Kubernetes 用の 宣言的で GitOps 基盤の継続的配信（CD）ツール です。Git リポジトリを Kubernetes クラスターと同期させることで、環境全体にわたる一貫性を自動化します。主な特徴は以下の通りです：

• Kubernetes ネイティブ：Kubernetes に特化し、宣言的な設定の管理に深く統合されています。
• 宣言的なワークフロー：Git を 唯一の真実の情報源 として、アプリケーションの定義、設定、環境を管理します。
• 使いやすいインターフェース：Web UI を提供し、リアルタイムのモニタリング、アプリケーション管理、デプロイメント状態の可視化が可能です。

Argo CD は、Git リポジトリに定義された理想的な状態と実際の状態を連続的に照合する コントローラー として機能します。

Argo CD が GitOps ツールとして提供する主な機能 Argo CD は、GitOps ワークフローに特化した強力な機能を提供します：

Argo CD が GitOps の原則をどのように実装するか Argo CD は、以下のメカニズムを通じて GitOps の原則に沿っています：

• Git が唯一の真実の情報源：アプリケーション、設定、環境は Git リポジトリに定義されています。
• 自動的な一致確保：アプリケーションコントローラー が、Kubernetes リソースの実際の状態と Git に定義された理想的な状態を連続的に比較し、ドリフトを自動的に解決します。
• 宣言的な設定：Kubernetes CRD（例：Application、AppProject）を使用してデプロイメントターゲットと同期ポリシーを定義します。
• プルベースの同期：変更は Git リポジトリから引き出され、デプロイされた環境が理想的な状態と一致するようにします。

このアプローチにより、記録性、追跡性、環境全体にわたる一貫性 が確保されます。

Argo CD の使用ケースと実際の応用 Argo CD は、以下のような生産環境で広く採用されています：

• Kubernetes デプロイメント：Git リポジトリとクラスターの状態を同期させ、スムーズな更新を実現します。
• CI/CD 統合：GitHub Actions や Jenkins などの CI パイプラインと統合し、デプロイメントとロールバックを自動化します。
• セキュリティ：Sealed Secrets や SOPS などのツールと統合し、暗号化されたシークレット管理を実現します。

インストール方法:

• Kubectl: 基本的な使用ケース向けの軽量なセットアップ。
• Helm: 本番環境向けに推奨され、詳細な制御と HA 設定が可能です。

設定手順:

1. ネームスペース（argocd）を作成し、kubectl を使用してマニフェストを適用します。
2. kubectl port-forward を使用して Argo CD UI を公開します。
3. Git リポジトリを登録し、Application CRD を定義して、ソース（Git リポジトリ）と宛先（Kubernetes クラスター/ネームスペース）を指定します。

統合ツール:

• Kustomize: 環境固有の設定（例：dev/staging/prod）に使用。
• Helm: パッケージ管理とパラメータ化されたデプロイメントに使用。

GitOps ワークフローで Argo CD を使用する際のベストプラクティス

1. 設定リポジトリを分離: Kubernetes マニフェストをアプリケーションのソースコードから 別の Git リポジトリ に保存します。
2. ApplicationSets を使用: パラメータ化されたアプリケーションをクラスターや環境にわたって自動的にデプロイします。
3. セキュリティを確保: プレーンテキストのシークレットは使用しないでください。Sealed Secrets や External Secrets Operator を使用してください。
4. 監視と監査: Argo CD の組み込みの監視と Git の履歴を使用して、同期状態、差分、ドリフトを追跡します。
5. セルフヒーリングを有効: prune=true と selfHeal=true を設定して、ドリフトを自動的に修正します。

Argo CD の将来のトレンドと GitOps エコシステムにおける進化

• マルチクラウドサポートの強化: ハイブリッド環境向けにマルチクラスターおよびマルチクラウド機能を拡張します。
• IaC ツールとのより密な統合: Terraform や Pulumi などのインフラストラクチャとしてのコード（IaC）プラットフォームとのより深い統合。
• CI/CD 能力の拡張: GitHub Actions などの CI ツールとのより密な統合により、エンドツーエンドのワークフローを実現します。
• 観測性の向上: Grafana や Prometheus などの観測性プラットフォームとの統合を強化し、メトリクスやアラートを改善します。

GitOps 用の Flux V2

Flux は、CNCF-卒業したオープンソースツール で、Kubernetes 環境における GitOps 基盤の自動化 に設計されています。Weaveworks によって開発され、チームが Git リポジトリと Kubernetes クラスターを同期させ、インフラストラクチャおよびアプリケーションの状態がバージョン管理された定義と常に一致することを可能にします。

Flux の主な特徴は以下の通りです：

• GitOps オペレーター: Flux は Kubernetes コントローラーとして動作し、Git リポジトリを連続的に監視し、クラスターに変更を適用します。
• 軽量で拡張性がある: モジュール設計により、Source、Kustomize、Helm などのコントローラーを有効/無効にできます。
• CLI センターのワークフロー: Flux はスクリプトおよび自動化に CLI を優先しますが、Weave GitOps などのサードパーティの GUI も利用可能です。

Flux は、自動化、セキュリティ、スケーラビリティ の面で、クラウドネイティブ環境で広く採用されています。

3. Flux が GitOps ツールとして提供する主な機能
Flux は、GitOps の原則に沿った一連の機能を提供します：

1. Git 駆動の設定:

   • Kubernetes マニフェスト、Helm チャート、Kustomize オーバーレイを Git リポジトリに保存します。
   • 例：典型的な Flux 設定リポジトリには、namespaces.yaml、deployments.yaml、環境固有の設定などのディレクトリが含まれます。

2. Kubernetes リソース管理:

   • Git リポジトリを連続的に監視し、クラスターに変更を適用します。
   • Helm、Kustomize、OCI レジストリ を使用してアプリケーションおよびインフラストラクチャの定義を管理します。

3. 自動化されたイメージ更新:

   • レジストリ（例：Docker Hub、Azure Container Registry）に新しいコンテナイメージバージョンを検出し、Git にマニフェストを更新します。

4. セキュリティとコンプライアンス:

   • RBAC ポリシー を使用して細かいアクセス制御を実現します。
   • Secret Management ツール（例：SOPS、Sealed Secrets）と統合し、機密データ（例：API トークン）を暗号化します。

5. プログレッシブデリバリー:

   • Flagger と連携して、カニーロールアウト、A/B テスト、ブルーグリーンロールアウトを実装します。

6. マルチクラスターサポート:

   • Git リポジトリを通じて複数の Kubernetes クラスターを管理し、環境にわたる一貫したデプロイメントを実現します。

4. Flux が GitOps の原則にどのように沿っているか
Flux は、そのアーキテクチャおよびワークフローを通じて GitOps の原則を完全に受け入れています：

• 宣言的な状態: すべての Kubernetes リソースは Git に定義されており、記録性とバージョン管理が保証されます。
• 継続的な一致確保: Flux はクラスターを Git リポジトリと自動的に同期させ、手動の kubectl apply コマンドを排除します。
• バージョン管理: 変更はプルリクエストを通じて行われ、協力、レビュー、承認が可能です。
• 自動化: Flux はコードコミットからクラスター更新に至るまでのデプロイメントパイプラインを自動化し、運用負荷を削減します。

Flux の プルベースモデル（プッシュベースの CI/CD と対照）は、手動介入の露出を最小限に抑えることでセキュリティを強化します。

Flux の実際の使用ケース
Flux は以下の使用ケースに最適です：

1. 自動化された Kubernetes デプロイメント:
   • Git リポジトリとクラスターの状態を同期させ、dev、staging、production 環境にわたる一貫性を確保します。
2. プログレッシブデリバリー:
   • Flagger と連携して、コントロールされたデプロイメントを実現します。
3. マルチクラスター管理:
   • AKS、EKS、Azure Arc などの複数の Kubernetes クラスターにアプリケーションをデプロイします。
4. CI/CD 統合:
   • GitHub Actions、Jenkins、GitLab CI/CD と統合し、テスト、ビルド、デプロイメントパイプラインを自動化します。
5. インフラストラクチャとしてのコード（IaC）:
   • Terraform や Helm を使用してインフラストラクチャを管理し、GitOps の原則に沿います。

例: 金融テクノロジー企業は Flux を使用して、生産環境のデプロイメントを自動化し、記録性と迅速なロールバックを実現しています。

インストール:

• CLI: brew install fluxctl または直接ダウンロードでインストールします。
• Helm:

  helm repo add fluxcd https://charts.fluxcd.io
  helm upgrade -i flux fluxcd/flux \
  --set git.url=git@github.com:your-username/your-repo \
  --namespace flux
  

CI/CD パイプラインおよびインフラストラクチャとの統合
Flux は CI/CD ツールとシームレスに統合されます：

• GitHub Actions: Git プッシュイベントで Flux の同期をトリガーします（コード例を参照）。
• Jenkins: テスト、ビルド、デプロイメントパイプラインを自動化します。
• GitLab CI/CD: .gitlab-ci.yml を使用して Flux の同期をトリガーします。

インフラストラクチャとの統合:

• Terraform: Flux を通じてインフラストラクチャとしてのコード（IaC）を管理します。
• Prometheus: Flux のデプロイメントをメトリクスとアラートでモニタリングします。
• Open Policy Agent (OPA): Kubernetes リソースに対するポリシーとしてのコードを強制します。

Flux の使用における課題と制限

• セキュリティの複雑さ: Git でのシークレット管理には SOPS や Sealed Secrets などのツールが必要です。
• 監査の負荷: Git コミットの署名の厳格な実施と force-push の禁止が必要です。
• バージョンのプロモーション: 環境固有の設定（例：dev vs. production）は慎重なレビュープロセスが必要です。
• ツーリングの成熟度: Flux の UI は Argo CD よりも未成熟であり、監視にはサードパーティのツールに依存します。

Flux の実装におけるベストプラクティス

• :latest タグを避ける: コンテナイメージにセマンティックバージョンを使用します。
• Git リポジトリを論理的に構造化: /apps、/clusters、/environments のようなディレクトリを使用します。
• 再調整の状態を監視: flux get all とアラートを使用してリアルタイムフィードバックを得ます。
• RBAC を有効にする: Flux および Kubernetes リソースに細かいアクセス制御を実装します。
• シークレット管理と統合: SOPS や HashiCorp Vault を使用して暗号化されたシークレットを管理します。

主要なポイント:

• 強み: 自動化、宣言的なワークフロー、CI/CD パイプラインとの統合。
• 弱み: セキュリティの複雑さ、監査の負荷、UI の限界。
• 最適な用途: CLI 駆動の自動化、Helm/Kustomize、マルチクラスター管理 を重視するチーム。

Flux は GitOps の未来 に沿っており、インフラストラクチャおよびアプリケーション管理が完全に自動化され、セキュアでスケーラブルになります。CNCF による継続的な進化により、DevOps エコシステムにおける関連性が保証されます。

GitOps と Jenkins X

Jenkins X は、Kubernetes 上でアプリケーションのデプロイを自動化するクラウドネイティブなオープンソース CI/CD プラットフォームです。GitOps の原則 に従い、Git リポジトリをインフラストラクチャおよびアプリケーション設定の 唯一の真実の情報源 として使用します。Kubernetes と統合することで、Jenkins X はチームが Git ベースのワークフローを通じて CI/CD パイプライン、デプロイメント、環境のプロモーションを管理できるようにします。このアプローチにより、バージョン管理、監査性、協力 が保証され、現代の DevOps プラクティスに適した強力なツールとなります。

Jenkins X: 主な機能とアーキテクチャ Jenkins X は Kubernetes 上に構築されており、Tekton、Helm、FluxCD と統合して包括的な CI/CD 解決策を提供します。主な機能は以下の通りです：

• GitOps ワークフロー: Git リポジトリを使用してパイプライン、インフラストラクチャ、デプロイメントを管理します。
• 環境のプロモーション: 事前に定義された戦略を通じて dev、staging、production 環境にわたるデプロイメントを自動化します。
• パイプラインとしてのコード: jenkins-x.yml などの YAML ファイル を使用して CI/CD パイプラインを構成し、再現性を確保します。
• 観測性: Prometheus および Grafana と統合し、リアルタイムのモニタリングとロギングを提供します。

アーキテクチャには以下が含まれます：

• Jenkins X CLI: クラスターの作成（jx create cluster）およびプロジェクトの設定（jx create quickstart）に使用されます。
• GitOps リポジトリ: パイプライン定義、Helm チャート、Kubernetes マニフェストを保存します。
• Kubernetes 統合: Helm チャート を使用してアプリケーションをデプロイし、FluxCD を通じて環境を管理します。

例：

pipelineConfig:
  pipelines:
    release:
      pipeline:
        stages:
          - name: Deploy
            steps:
              - script: kubectl apply -f kubernetes-manifests/

Jenkins X は、包括的な GitOps ツール であり、Kubernetes 上のクラウドネイティブ CI/CD ワークフローを簡素化します。GitOps の原則に従うことで、監査性、自動化、協力 を保証し、DevOps および マイクロサービス を採用する組織に最適です。ただし、意見の強いワークフロー は高度なユースケースではカスタマイズが必要です。GitOps が進化し続ける中、Jenkins X は Kustomize や Lens などの 新興ツール と 企業環境へのスケーリング に適した位置付けを確立し、現代の DevOps プラクティスにおいて重要な役割を果たします。

最終的な洞察: Jenkins X は 伝統的な CI/CD と GitOps の間のギャップを埋め、Kubernetes ベースのワークフローで 自動化、観測性、協力 を提供する統合されたソリューションを提供します。

Weave GitOps

Weave GitOps は、Weaveworks によって開発されたオープンソースのクラウドネイティブなツールで、Kubernetes 上のアプリケーションのデプロイメントおよび管理を自動化することを目的としています。このツールは、Git に定義された理想的な状態と生産環境を一致させることで、継続的配信（CD）を簡素化し、手動介入を最小限に抑え、一貫性を確保します。Weave GitOps は Kubernetes、CI/CD パイプライン、およびインフラストラクチャとしてのコード（IaC）ツールとシームレスに統合されており、GitOps プラクティスを採用するチームにとって人気のある選択肢となっています。

ツールのアーキテクチャとコンポーネント Weave GitOps は Kubernetes ネイティブなツール として構築されており、Kubernetes コントローラーおよびカスタムリソース（CRD）を使用して GitOps 自動化を実現しています。主なコンポーネントは以下の通りです：

• GitOps オペレーター: Kubernetes オペレーターとして動作し、Git リポジトリの変更を監視し、クラスターに更新を適用します。
• 再調整エンジン: 実際のクラスター状態と Git に定義された理想的な状態を比較し、一致を確保するために更新をトリガーします。
• UI と CLI: デプロイメントを可視化するためのウェブベースのダッシュボードと、ワークフローを管理するための CLI（gitops）を提供します。
• 統合レイヤー: Flux、Helm、Kustomize、CI/CD プラットフォームと統合し、エンドツーエンドの自動化を実現します。

このアーキテクチャは、スケーラビリティ、セキュリティ、拡張性を重視しており、小規模なチームから企業環境まで適しています。

主な使用ケースとシナリオ Weave GitOps は以下の使用ケースに最適です：

• 継続的配信（CD）: アプリケーションのデプロイメントパイプラインを自動化し、迅速で信頼性の高い更新を実現します。
• マルチクラスターおよびマルチクラウド環境: ハイブリッドおよびマルチクラウド Kubernetes クラスターにわたるデプロイメントを管理します。
• エンタープライズインフラストラクチャの自動化: ポリシーとしてのコードを通じてセキュリティポリシー、コンプライアンス、ガバナンスを実施します。
• 開発者向けセルフサービスプラットフォーム: 深い Kubernetes の知識を必要とせずに、インフラストラクチャおよびアプリケーションを管理できるようにします。
• 観測性およびトラブルシューティング: アプリケーションの状態および再調整プロセスに関するリアルタイムのインサイトを提供します。

インストール

• Helm: Weave GitOps の Helm チャートを使用して Kubernetes 上にツールをデプロイします。
• CLI: curl または Homebrew（brew install weaveworks/tap/gitops）を使用してインストールします。
• ブートストラップ: gitops bootstrap を実行してプラットフォームを初期化します。

設定

• Git リポジトリにアプリケーションマニフェスト、Helm チャート、または Kustomize 設定を定義します。
• gitops apply を使用してクラスター状態を Git と同期します。
• UI を Kubernetes サービスおよびロードバランサー（例：AWS EKS）を通じて公開します。

課題と制限

• 学習曲線: Kubernetes、GitOps、IaC ツールに精通する必要があります。
• カスタマイズの限界: Flux よりもモジュール性が低く、高度なユーザーにとって不利な点です。
• コミュニティの規模が小さい: Argo CD や Flux よりもエコシステムが小さいです。
• 商用機能: エンタープライズ機能（例：高度なセキュリティ、マルチクラウドサポート）は有料ライセンスが必要です。

Weave GitOps は、GitOps を通じた Kubernetes デプロイメントの自動化に適した、エンタープライズ向けの強力なツールです。セキュリティ、マルチクラスター管理、CI/CD パイプラインとの統合 において優れています。Flux および Argo CD と競合していますが、包括的な機能セット、エンタープライズグレードの能力、商用サポート により、GitOps エコシステムにおいてリーディングソリューションの一つとして位置付けられています。チームは、Weave Git操、Flux、Argo CD のそれぞれの特徴とワークフローを評価して、自身のニーズに合ったツールを選択する必要があります。

GitOpsの代替アプローチ

有用なリンク

• https://github.com/argoproj/argo-cd
• https://argo-cd.readthedocs.io/en/stable/
• https://argoproj.github.io/cd/
• https://fluxcd.io/
• https://github.com/fluxcd/flux2
• https://jenkins-x.io/
• https://github.com/weaveworks/weave-gitops
• https://docs.gitops.weaveworks.org/

その他のリンク

• Giteaのインストールとテスト
• Giteaサーバーのバックアップと復元
• Gitea Actionsを使用してHugoサイトをAWS S3にデプロイ