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BOSH の概要 by VMware ホ ワイト ペ ー パ ー: 2 017 8

by VMware...BOSH とは BOSH の概要 BOSH は、分散システムの展開とライフサイクル管理を実現できるオープン ソース ツールです。Cloud Foundry

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Page 1: by VMware...BOSH とは BOSH の概要 BOSH は、分散システムの展開とライフサイクル管理を実現できるオープン ソース ツールです。Cloud Foundry

BOSH の概要by VMware

ホワイトペーパー:2 0 17 年 8 月

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目次

BOSH とは ...........................................................................................................................3

BOSH の概要 ..............................................................................................................................3

BOSH が解決する問題 .............................................................................................................5

BOSH のユースケース ..............................................................................................................6

BOSH の展開 ......................................................................................................................8

BOSH のアーキテクチャ ...........................................................................................................8

BOSH のリファレンス ................................................................................................................8

ガイダンス:vSphere に「Kubo」を展開する方法 ............................................................9

BOSH の展開手順(Mac OS X の場合): ............................................................................9

BOSH に Kubo を展開する手順 ........................................................................................ 10

BOSH の概要

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BOSH とはBOSH の概要BOSH は、分散システムの展開とライフサイクル管理を実現できるオープン ソース ツールです。Cloud Foundry 展開時の第 1 選択肢となるツールであり、Google、Pivotal、VMware をはじめとする Cloud Foundry Foundation の多くの主要メンバーが貢献しています。BOSH はさまざまな IaaS プロバイダーにまたがる展開をサポートできます。該当するプロバイダーには次のものがあります。

• VMware vSphere

• Google Compute Platform

• Amazon Web Services EC2

• Microsoft Azure

• OpenStack

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図 1:BOSH の概要

BOSH は主要な抽象化オブジェクトを複数作成することにより展開を実現します。作成されたオブジェクトによって、複雑なシステムを簡単に繰り返し展開できるようになります。オブジェクトには、上記の図に示す次のものがあります。

BOSH 展開マニフェスト

CPI-vSphere

BOSH

ネットワーク ネットワーク

BOSH 展開の実行

ジョブVM

vSphere

1

4

5

BOSH リリース

BOSH Stemcell

3

2

ジョブVM

ジョブVM

ジョブVM

ジョブVM

ジョブVM

BOSH の概要

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1. CPI:クラウド プロバイダー インターフェイス(CPI)は BOSH から IaaS を操作するために使用する実行可能ライブラリです。すべての BOSH 対応 IaaS には、それぞれ 1 つの CPI が用意されています。BOSH インスタンスを展開するときに、どの CPI を使うかを定義します。上記の図では、vSphere CPI があります。CPI により、BOSH は仮想マシンまたはインスタンスの作成、展開をインスタンス化するために必要なさまざまなインスタンス、ネットワーク、ストレージのプリミティブの作成といった必要なすべての IaaS 操作を実行できます。

2. BOSH Stemcell:Stemcell は BOSH がサポートする各 CPI 用にビルドされ、バージョン管理されたベース オペレーティング システム イメージです。Canonical の Ubuntu ディストリビューション ベースのものが一般的ですが、RHEL や Windows のイメージ ポート ベースのものもあります。通常、Stemcell は BOSH エージェントが事前に展開されている、強化されたベース OS イメージです。BOSH はこのエージェントを使用して仮想マシン インスタンスにソフトウェアをインストールし、そのソフトウェアのライフサイクルを管理します。

3. BOSH リリース:BOSH リリースは、Stemcell からプロビジョニングされた仮想マシンまたはインスタンスにソフトウェアのリリースを展開する方法を BOSH に伝えるために必要な、完全なソース コードとジョブ定義を含むバージョン付きの tar 形式ファイルです。一例として Kubo リリースがあります。このリリースには、BOSH がすべての機能を備えた Kubernetes クラスタを展開するために必要なすべてのパッケージと詳細情報が含まれます。

4. BOSH 展開マニフェスト:BOSH は実際に展開を行うために宣言情報を受け取る必要があります。その情報はオペレーターがマニフェストを通して提供します。マニフェストは、展開に使用する 1 つ以上のリリースと Stemcell を定義します。また、展開するリリースの IP スタック情報、インスタンス数、詳細設定などの主要な変数を提供します。このマニフェストは通常、YAML 形式で記述します。

5. BOSH 展開:BOSH では、展開を行う前に宣言情報が必要です。この情報はオペレーターが展開マニフェストとクラウド設定マニフェストを通して提供します。これらのマニフェストは通常、YAML 形式で記述します。

–クラウド設定マニフェスト:この YAML は、CPI で利用できるようにしたプロパティの定義に従った IaaS に固有のものです。ネットワーク、仮想マシン サイズ、ストレージの場所、アベイラビリティ ゾーン マッピングなどの定義を提供します。このマニフェストはグローバルです。つまり、BOSH ごとに 1 つのインスタンスのみ存在します。このマニフェストは複数の展開マニフェストから参照できます。

–展開マニフェスト:このマニフェストは、クラウド設定内のオブジェクトを参照し、主にリリースのプロパティで構成されます。このマニフェストは、展開に使用する 1 つ以上のリリースと Stemcell を定義します。また、展開するリリースのインスタンス数、詳細設定などの主要な変数を提供します。したがって、展開マニフェストはさまざまな CPI で利用できます。

1 リリース開発者とは、BOSH で展開するソフトウェアをパッケージ化する開発者です。

BOSH の概要

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BOSH が解決する問題BOSH によって、リリース開発者1 はソフトウェアのバージョン管理、パッケージ化、展開を簡単かつ再現可能な方法で行えるようになります。オペレーターは BOSH リリースを利用することにより、どの環境でも、繰り返し可能で結果が予測可能な展開を行うことができます。これを実現するために、BOSH ではリリース開発者がリリース構築時に次のような重要な機能の提供に集中できるようにしています。

• 識別可能性 オペレーターにはソフトウェアの展開とそのバージョンを文書化できる機能が必要です。BOSH リリースの仕様として、開発者はリリース内のあらゆるものを宣言してパッケージ化する必要があります。リリース自体もバージョン管理する必要があります。これにより、オペレーターは展開の対象を完全に理解でき、リリース内のソフトウェアのバージョンを矛盾なくアップグレードまたはダウングレードできます。

例:図 2 では、展開を定義するオペレーターは展開マニフェスト内の 1 つ以上のバージョン付きリリースを参照できます。これにより、使用されているソフトウェア バージョンを特定できます。上記の図では、BOSH で 2 つのバージョンの Kubo リリース、つまり 0.0.5 と 0.0.6 が利用可能です。オペレーターは展開マニフェストでリリースのバージョン 0.0.5 を使用するよう定義しました。これにより、「mykubo-deployment」という展開では Kubernetes バージョン 1.6.6 が強制的に使用されます。

図 2:BOSH の識別可能性

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BOSH の概要

BOSH Release: kubo-release Version: 0.0.5

BOSH Release: kubo-release Version: 0.0.6

Package(s): kubernetes: kubernetes-1.6.6/*

nginx: nginx/ nginx-release-1.11.4.tar.gz

Package(s): kubernetes: kubernetes-1.7.1/*

nginx: nginx/nginx-release-1.11.4.tar.gz

BOSH 展開マニフェスト

CPI-vSphere

BOSH

ネットワーク

BOSH 展開の実行

VM KBS

V1.6.6

vSphere

VM KBS

V1.6.6

VM KBS

V1.6.6

Name: mykubo-deployment releases: - name : kubo-release version : 0.0.5 - name : docker version : 28.0.1

mykubo-deployment

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• 再現性BOSH で対応できる、ソフトウェアのリリースにおけるもう 1 つの重要なテナントは、再現性です。オペレーターにとって再現性とは、運用の安定性を確保するために複数の環境でまったく同じ方法でソフトウェアを展開する必要があるということです。

例:図 3 では、1 つのマニフェストで Kubernetes を一貫した方法で展開でき、複数の環境で同じリリースの同じ機能を展開できます。これらの環境は、CPI 抽象化を使用して複数 IaaS プロバイダーを横断するものであってもかまいません。表示されている図のように、簡素化した部分展開マニフェストでは 2 つの環境に機能が同一の Kubernetes クラスタを展開するために使用する、BOSH Stemcell、BOSH リリース、設定プロパティを宣言しています。

図 3:BOSH の再現性

• 一貫性BOSH はほぼすべてのソフトウェアを同じパターンでパッケージ化、バージョン管理、展開できるように、一貫性をもって BOSH リリースを展開します。これにより、運用の安定性も向上します。

BOSH のユースケースBOSH でなによりも重要な価値は、複雑なシステムの展開と展開後のライフサイクル管理がシンプルになることです。BOSH は、もともとは Cloud Foundry を展開するために開発されましたが、開発者によって拡張され、シンプルなものから複雑なものまで、さまざまな環境を展開できるようになりました。BOSH が展開できるシステムは 2 つのプライマリ ロケーションで見つけることができます。1 つ目は Pivotal が運営する Pivotal Network です。ここでは、Pivotal Cloud Foundry の商用 BOSH リリースや、主に Pivotal Operations Manager と BOSH の組み合わせで運用されている Pivotal サービスが公開されています。2 つ目は BOSH.io です。ここでは展開可能なさまざまなシステムの OSS コミュニティ リポジトリが登録されています。

BOSH の概要

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Name: mykubo-deployment releases : - name: kubo-release version: 0.0.5 - name: docker version: 28.0.1

- name: kubo-etcd version: 2 stemcells: - alias: trusty os: ubuntu-trusty version: latest instance_groups: - name: etcd instances: 2 network: alpha azs: [az1] jobs: alpha - name: etcd release: kubo-etcd properties: [ ] stemcell: trusty - name: master instances: 2 - name: worker instances: 3

BOSH 展開マニフェスト

CPI-AWS

BOSH A VPC ネットワーク名 = alpha

etcd etcd master

vSphere

master worker worker worker

CPI-vSphere

vSphere ポート グループ名 = alpha

etcd etcd master

vSphere

master worker worker worker

BOSH B

BOSH 展開の実行mykubo-deployment

BOSH 展開の実行mykubo-deployment

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BOSH のユースケースとして典型的な例は、BOSH で展開、運用する Kubernetes、つまり Kubo です。

図 4 では、BOSH がオペレーターに提供する主なメリットを確認できます。

1. 再現性:クラウド ネイティブの開発環境では、オペレーターが 2 つ以上の類似した展開マニフェストを生成することで、個別でありながら機能は同一の 2 つ以上の Kubernetes 環境を展開することができるため、複数の開発者ユーザーのニーズに応えられます。

図 4:BOSH のユースケース:Kubo

2. 展開後の運用:BOSH ライフサイクル管理では、すべての Kubernetes 環境を簡単に健全な状態に保てます。

–健全な状態の維持:各仮想マシンまたはインスタンスを BOSH で展開すると、健全性情報を BOSH に伝達するエージェントも展開されます。Kubo ノードが健全ではない場合、BOSH は自動的に修復を試みるか、ノードの再構築を試みます。これにより、連続稼動時間が向上します。

–連続稼動時間の向上:各リリース ジョブ インスタンス タイプは、複数の仮想マシンまたはインスタンスを複数のアベイラビリティ ゾーンに分散させることで、提供するサービスが特定のアベイラビリティ ゾーンで発生した物理的障害の影響を受けないようにできます。アベイラビリティ ゾーンは一部の CPI でのみサポートされています。そのうちの 1 つである vSphere CPI はアベイラビリティ ゾーンを vCenter クラスタにマッピングします。

–パッチ適用:BOSH のリリースはバージョン管理されているため、オペレーターは Kubernetes Kubo リリースをアップグレードしてそれをすべての実行中の環境に適用するという作業を、サービスをほとんどあるいはまったく中断せずに簡単に行えます。BOSH は各環境を更新してその状態を維持するために、次の順番で処理を行います。(1)パーシステント ディスクの切断、(2)対象の仮想マシンまたはインスタンスの再構築、(3)パーシステント ディスクの再接続。

CPI-vSphere

BOSH

mykubo-deployment-2

worker 1

etcd 1

master 1

worker 2

etcd 2

アベイラビリティ ゾーン 1 アベイラビリティ ゾーン 2 アベイラビリティ ゾーン 3

worker 0

master- haproxy

0

master 0

etcd 0 BO

SH エージェント

mykubo-deployment-1

worker 1

etcd 1

master 1

worker 2

etcd 2

アベイラビリティ ゾーン 1 アベイラビリティ ゾーン 2 アベイラビリティ ゾーン 3

worker 0

master- haproxy

0

master 0

etcd 0 BO

SH エージェント

開発チーム A

開発者

開発チーム B

開発者

Health Manager

プラットフォーム オペレーター

mykubo-deployment-2開発チーム B

mykubo-deployment-1開発チーム A

= パーシステント ディスク

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BOSH の概要

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BOSH の展開BOSH のアーキテクチャ

BOSH は一般的には単一の仮想マシンまたはインスタンスとして展開されます。この仮想マシンまたはインスタンスには、BOSH が規模に応じた展開を管理するために重要な役割を果たす、以下のようなさまざまなコンポーネントが含まれます。

• NATS:BOSH のさまざまなサービスが通信に使用するメッセージ バスを提供します。

• PostgreSQL:BOSH はすべての状態をデータベースに書き込みます。通常、このデータベースは単一仮想マシンの BOSH 展開に組み込まれており、Postgres で提供されます。ただし、これは外部のデータ ソースを使用するように変更できるため、BOSH 仮想マシンを再構築してデータベースに再接続し、パーシステント状態を再読み込みできます。

• Blob ストレージ:BOSH にアップロードされた各 Stemcell とリリースは Blob ストレージに保存されます。BOSH のデフォルトの環境では内部ストア(webdav)を使用しますが、PostgreSQL データベースのように外部化することもできます。

• Director:オペレーターが BOSH 展開の作成と管理を行うために BOSH CLI が連携するメイン API です。

• Health Monitor:BOSH では、BOSH が展開する各仮想マシンにエージェントを持たせる必要があります。このエージェントは BOSH との通信により、展開マニフェストで定義されている BOSH リリースのジョブを割り当てて展開します。また、エージェントは展開された各仮想マシンまたはインスタンスの健全性も維持します。エージェントはバイタル情報を BOSH に報告します。仮想マシン内のサービスで障害が発生したり、エージェントが通信不能になったりした場合は、Health Monitor がプラグインを使用してサービスを再起動し、仮想マシンまたはインスタンスの再構築も行うことができます。

• CPI:CPI は 展開用の YAML に定義されている IaaS を操作するために使用する、IaaS 固有の実行可能バイナリです。

• UAA:BOSH が SAML または LDAP のバックエンドを介してオペレーターを認証できるように、ユーザー アクセスと認証を提供します。

• CredHub:パスワード、証明書、認証局、SSH キー、RSA キー、および任意の値(文字列または JSON Blob)などの認証情報を管理します。BOSH は CredHub を使用し、公開証明書やキーなど、環境の重要な認証情報を作成して保存します。

図 5:BOSH のアーキテクチャ

BOSH のリファレンスBOSH の完全版のリファレンスについては、こちらを参照してください。BOSH.io

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BOSH の概要

BOSH

worker 1

etcd 1

master 1

worker 2

etcd 2

アベイラビリティ ゾーン 1 アベイラビリティ ゾーン 2 アベイラビリティ ゾーン 3

worker 0

master- haproxy

0

master 0

etcd 0

Kubo Deployment on vSphere

NATS

PostgreSQL

Blob ストレージ

Director

Health Monitor

CPI

UAA

CredHub

BOSH エージェント

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ガイダンス:vSphere に「Kubo」を展開する方法BOSH を展開する方法として、BOSH CLI を使用する方法、適切なコマンドライン引数を渡す方法、または BOSH 自体の展開方法を定義する別の YAML ファイルの中に変数データとして引数を保存する方法があります。この「ガイダンス」セクションでは、BOSH の展開に必要な手順を大まかに説明し、基本的な Kubo 展開のガイダンスを提供します。

前提条件:

• vSphere vCenter 6.x

• 展開用に十分な空き容量のある vSphere データストア x 1

• Kubo 展開用の vCenter リソース プール x 1

BOSH の展開手順(Mac OS X の場合):オペレーティング システム固有の CLI のインストール手順はこちらに記載されています。

BOSH CLI を入手する • このガイダンスでは BOSH CLI のバージョン 2 を使用します。これは Go のコンパイル済みライブラリですが、若干の OS 依存性があります。

1. sudo wget -O /usr/local/bin/bosh https://s3.amazonaws.com/bosh-cli-artifacts/bosh-cli-2.0.28-darwin-amd64 && sudo chmod 755 /usr/local/bin/bosh

Ruby など、Mac OS の要件を準備する• その他の OS に固有の手順はこちらとこちらにあります。

2. gem update --system 3. xcode-select --install 4. brew install openssl

Git クライアントを使用して BOSH 展開リポジトリのクローンを作成する • このガイダンスでは、すでに Git クライアントがインストール済みであることを前提としています。このリポジトリには、BOSH インスタンスを展開するために必要なすべてのものが含まれています。

5. git clone https://github.com/cloudfoundry/bosh-deployment 6. cd bosh-deployment

BOSH を展開する• 以下に示す 1 つの CLI コマンドで BOSH インスタンスが展開されます。-o フラグは 1 つのマニフェストを構成するために作成された 1 つ以上の YAML ファイルです。-v フラグは各 YAML の変数マーカーに割り当てる変数です。bosh int(interpolate:挿入する)コマンドは YAML スタブと変数からマニフェストを作成します。

7./usr/local/bin/bosh create-env bosh.yml \ --state=mystate.json \ --vars-store=mycreds.yml \ -o vsphere/cpi.yml \ -o uaa.yml \ -o misc/powerdns.yml \ -o credhub.yml \ -v director_name=kubobosh \ -v internal_cidr=[[CIDR-OF-NETWORK-FOR-BOSH-VM]] \ -v internal_gw=[[GATEWAY-OF-NETWORK-FOR-BOSH-VM]] \ -v internal_ip=[[IP-OF-NETWORK-FOR-BOSH-VM]] \ -v network_name=[[VCENTER-PG-NAME-NETWORK-FOR-BOSH-VM]] \ -v vcenter_dc=[[VCENTER-DC-NAME]] \

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BOSH の概要

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-v vcenter_ds=[[VCENTER-DATASTORE-NAME]] \ -v vcenter_ip=[[VCENTER-IP]] \ -v vcenter_user=[[VCENTER-USER]] \ -v vcenter_password=[[VCENTER-PASSWD]] \ -v vcenter_templates=kubobosh-templates \ -v vcenter_vms=kubobosh-vms \ -v vcenter_disks=kubobosh-disks \ -v vcenter_cluster=[[VCENTER-CLUSTER]] \ -v dns_recursor_ip=[[YOUR-NETWORK-DNS]] 8. /usr/local/bin/bosh alias-env kubobosh -e [[IP-OF-NETWORK-FOR-BOSH-VM]] --ca-cert <(/usr/local/bin/bosh int ./mycreds.yml --path /director_ssl/ca) 9. export BOSH_CLIENT=admin 10. export BOSH_CLIENT_SECRET=$(/usr/local/bin/bosh int ./mycreds.yml --path /admin_password) 11. /usr/local/bin/bosh -e kubobosh env

BOSH に Kubo を展開する手順 Git クライアントを使用して BOSH 展開リポジトリのクローンを作成する• このガイダンスでは、すでに Git クライアントがインストール済みであることを前提としています。このリポジトリには、BOSH インスタンスを使って Kubo を展開するために必要なすべてのものが含まれています。

1. git clone https://github.com/cloudfoundry-incubator/kubo-deployment 2. cd kubo-deployment

BOSH クラウド設定マニフェストを生成して更新する• クラウド設定マニフェストは各 CPI に固有であり、BOSH の構成要素(アベイラビリティ ゾーンなど)を

vSphere の構成要素にマッピングします。展開マニフェストはクラウド設定から構成要素を参照します。

3. /usr/local/bin/bosh int configurations/vsphere/cloud-config.yml \ -o manifests/ops-files/k8s_master_static_ip_vsphere.yml \ -v director_name=bosh \ -v internal_cidr=[[CIDR-OF-NETWORK-FOR-KUBO-CAN-BE-SAME-AS-BOSH]] \ -v internal_gw=[[GATEWAY-OF-NETWORK-FOR-KUBO-CAN-BE-SAME-AS-BOSH]] \ -v internal_ip=[[DNS-OF-NETWORK-FOR-KUBO-CAN-BE-SAME-AS-BOSH]] \ -v kubernetes_master_host=[[IP-FOR-KUBO-MASTER-VIP]] \ -v reserved_ips=[[IP-RANGE-YOU-DONT-WANT-BOSH-TO-USE ex: 192.168.100.10-192.168.100.20]] \ -v network_name=[[VCENTER-PG-NAME-NETWORK-FOR-KUBO-CAN-BE-SAME-AS-BOSH]] \ -v deployments_network=[[VCENTER-PG-NAME-NETWORK-FOR-KUBO-CAN-BE-SAME-AS-BOSH]] \ -v vcenter_cluster=[[VCENTER-CLUSTER-FOR-KUBO]] \ -v vcenter_rp=”[[VCENTER-RESOURCE-POOL-FOR-KUBO]]” > mycloudconfig.yml 4. bosh -e kubobosh update-cloud-config mycloudconfig.yml

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BOSH の概要

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BOSH の概要

Kubo 展開マニフェストを生成する

5. /usr/local/bin/bosh int manifests/kubo.yml \ -o manifests/ops-files/master-haproxy-vsphere.yml \ -o manifests/ops-files/worker-haproxy.yml \ -v deployments_network=[[VCENTER-PG-NAME-NETWORK-FOR-KUBO-CAN-BE-SAME-AS-BOSH]] \ -v kubo-admin-password=”mykubopasswd” \ -v kubelet-password=”mykubopasswd” \ -v kubernetes_master_port=443 \ -v kubernetes_master_host=[[IP-FOR-KUBO-MASTER-VIP]] \ -v deployment_name=mykubocluster \ -v worker_haproxy_tcp_frontend_port=1234 \ -v worker_haproxy_tcp_backend_port=4231 > mykubo.yml

最新の BOSH Stemcell をアップロードする

6./usr/local/bin/bosh -e kubobosh upload-stemcell https://s3.amazonaws.com/bosh-core-stemcells/vsphere/bosh-stemcell-3421.11-vsphere-esxi-ubuntu-trusty-go_agent.tgz

BOSH Kubo リリースをアップロードする

7. wget https://github.com/cloudfoundry-incubator/kubo-release/releases/download/v0.0.5/kubo-release-0.0.5.tgz 8. /usr/local/bin/bosh -e kubobosh upload-release kubo-release-0.0.5.tgz

Kubo を展開する

9. /usr/local/bin/bosh -e kubobosh -d mykubocluster deploy ~/kubo-deployment/mykubo.yml

本ドキュメントの最新バージョンはこちらをご覧ください。

VMware について

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詳細については、www.vmware.com/jp/solutions/cloudnative.html を参照してください。

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本資料は原題「AN INTRODUCTION TO BOSH by VMware」の翻訳版です。