etcd（エトセディー）
英語表記: etcd
概要
etcdは、コンテナオーケストレーション環境、特にKubernetesにおいて、すべての設定データや状態を保存するための信頼性の高い分散型キーバリューストアです。このシステムは、コンテナ技術における「コンテナネットワーク」の重要な要素である「サービスディスカバリ」を実現する心臓部として機能します。サービスディスカバリの文脈では、稼働中のコンテナのIPアドレスやポート番号などの情報を一元管理し、他のコンテナやサービスが必要に応じてその情報を参照できるようにするために不可欠な存在です。これにより、コンテナが動的に生成・破棄される環境でも、サービス間の連携を確実に行うことができるのです。
詳細解説
etcdは、コンテナ技術が進化し、マイクロサービスアーキテクチャが主流となる中で、その重要性を飛躍的に高めました。なぜなら、現代のコンテナ環境（特にKubernetesなどの大規模環境）では、どのサービスがどこで動いているのかを常に正確に把握し続ける必要があるからです。
目的と役割：信頼できる唯一の情報源
etcdの最大の目的は、分散システム全体にとって「信頼できる唯一の情報源（Single Source of Truth, SSOT）」を提供することにあります。コンテナネットワークにおけるサービスディスカバリの観点から見ると、etcdは「動的な住所録」の役割を果たします。
例えば、ウェブサービスを提供するコンテナが起動した際、そのコンテナのIPアドレスはetcdに登録されます。そして、そのウェブサービスを利用したい別のコンテナ（例えばロードバランサーやAPIゲートウェイ）は、etcdに問い合わせることで、最新の正確な接続先情報を取得できます。コンテナが予期せず停止したり、新しいコンテナに置き換わったりしても、etcdの情報が更新されるため、ネットワーク全体が混乱することなくサービス連携を継続できるわけです。これは、非常に心強い機能だと思いませんか。
動作原理：Raftアルゴリズムによる合意形成
etcdの信頼性の核となっているのが、Raft（ラフト）と呼ばれる分散合意アルゴリズムです。分散システムでは、複数のサーバー（ノード）に同じデータを保持させますが、ネットワークの遅延や一部のノードの故障が発生した場合、「どのデータが正しいのか」についてノード間で意見が割れてしまうリスクがあります。これを「スプリットブレイン（脳分裂）問題」と呼びます。
etcdはRaftアルゴリズムを用いることで、複数のノード間でデータの一貫性を保ち、少数のノードが故障してもシステム全体が停止しないように設計されています。Raftは、リーダーを選出し、リーダーが書き込み処理を一手に引き受けて、その変更を他のフォロワーノードに複製するという仕組みです。データが書き込まれるためには、過半数のノード（クォーラム）がその変更に同意する必要があります。
サービスディスカバリの文脈で考えると、コンテナのIPアドレスという非常に重要な情報が、ネットワークのどこか一箇所にしか存在しないと、そのノードがダウンした瞬間にサービス連携が麻痺してしまいます。etcdはRaftによって、この重要な情報を複数のノードに冗長化し、たとえ一部が壊れても、コンテナネットワークの「住所録」が失われることはない、という絶大な安心感を提供しているのです。
キーコンポーネントと機能
etcdは単なるデータベースではありません。サービスディスカバリを支えるための特別な機能を持っています。
- キーバリューストア (Key-Value Store): データを階層的なキーと値のペアとして保存します。コンテナのメタデータ（例:
/services/web-app/instance-1/ip: 10.0.0.5）を効率的に格納します。 - ウォッチ機能 (Watch): etcdの特定のキーやディレクトリに対する変更を監視し、変更が発生した瞬間にクライアント（例えば、ロードバランサーやKubelet）に通知する機能です。これがサービスディスカバリにおいては決定的に重要です。コンテナが停止し、そのIPアドレスがetcdから削除された場合、ウォッチ機能を通じて即座に関係者に通知が飛びます。これにより、古い接続先にアクセスし続けるという無駄がなくなり、コンテナネットワークの応答性が劇的に向上します。
- リース機能 (Lease): 一定期間後に自動的に期限切れとなるキーを設定する機能です。コンテナが定期的に「私はまだ生きています」という信号（ハートビート）をetcdに送ることでリースを延長します。もしコンテナがクラッシュしてハートビートを送れなくなると、リースが切れ、etcdから自動的にそのコンテナの情報が削除されます。これは、手動でクリーンアップしなくても、死んだコンテナの情報がいつまでも住所録に残るのを防ぐ、非常にスマートな仕組みです。
これらの機能が組み合わさることで、etcdはコンテナネットワークにおける動的で信頼性の高いサービスディスカバリの基盤を築いているのです。
具体例・活用シーン
etcdがコンテナ技術（Docker/Podman）の文脈でどのようにサービスディスカバリを支えているかを見ていきましょう。etcdはKubernetesの不可欠なコンポーネントですが、Kubernetes自体がDockerやPodmanといったコンテナランタイムを管理しているため、etcdは間接的にこれらのコンテナの「住所」を管理していることになります。
1. サービスの自動登録と検索
- 起動時: 新しいWeb APIコンテナ（Dockerコンテナ）がKubernetes上で起動します。コンテナの準備が整うと、そのコンテナを管理するエージェント（Kubeletなど）が、割り当てられたIPアドレスやポート番号をetcdに書き込みます。
- 検索時: フロントエンドのコンテナが、このWeb APIを利用したいとします。フロントエンドはetcdに問い合わせるか、etcdを監視しているサービスメッシュ層を通じて、最新のWeb APIコンテナの接続先情報を取得し、通信を開始します。
2. ロードバランシングの動的更新
etcdの最も強力な活用法の一つは、ロードバランサーのバックエンドリストの動的な更新です。
- 状況: 現在3台のAPIコンテナが稼働しており、その情報がetcdに登録されています。
- 変化: トラフィックの増加に対応するため、オートスケーリング機能により4台目のAPIコンテナが起動しました。
- etcdの役割: 4台目の情報がetcdに登録されます。ロードバランサーはetcdのウォッチ機能を通じてこの変更を即座に検知し、瞬時にロードバランシングの対象リストに新しいコンテナを追加します。人間が手動で設定ファイルを書き換える必要は一切ありません。
比喩：分散システムの秘書と住所録
etcdの役割を理解するための最高の比喩は、「大企業のベテラン秘書と、その秘書が管理する動的な内線電話帳」です。
想像してみてください。あなたの会社（分散システム）には、毎日新しいプロジェクトチーム（コンテナ）が立ち上がり、解散します。
- etcd（ベテラン秘書）: 秘書は会社全体の「誰が、どの内線番号（IPアドレス）で、今どこ（ノード）で働いているか」を完璧に把握しています。
- Raft（秘書の信頼性）: 秘書は非常に優秀で、同じ情報を共有する複数のアシスタント（etcdノード）と常に情報を照合し合っています。もし秘書が風邪で休んでも、他のアシスタントが完璧に業務を引き継ぐため、電話帳の情報が間違ったり失われたりすることはありません。
- ウォッチ機能（秘書への直通ホットライン）: 他の部署（サービス）は、秘書に「〇〇チームの連絡先が変わったらすぐに教えてください」と依頼（ウォッチ）できます。連絡先が変わった瞬間、秘書は即座にその部署に通知（イベント通知）します。
コンテナ技術におけるサービスディスカバリでは、この「即時性」と「信頼性」が命です。etcdは、この秘書役を機械的に、しかも極めて高い信頼性で実行しているのです。
資格試験向けチェックポイント
etcdは、特に応用情報技術者試験や高度試験のセキュリティ、ネットワーク分野で、分散システムやクラウド技術の文脈で問われる可能性があります。基本情報技術者試験やITパスポート試験では、具体的な名称が出題されることは稀ですが、「サービスディスカバリの仕組み」や「分散合意アルゴリズム」といった概念の理解として重要になります。
| 試験レベル | 重点的に抑えるべきポイント |
| :— | :— |
| ITパスポート/基本情報技術者 | 概念理解：「サービスディスカバリ」とは、動的に変わるサービスの接続先情報を自動で発見・管理する仕組みであること。etcdは、その仕組みを支える「信頼性の高いデータストア」であるという役割を理解しましょう。 |
| 応用情報技術者 | 技術要素：etcdが採用しているRaftアルゴリズムの役割を説明できるようにすること。「なぜ分散合意が必要なのか（スプリットブレイン問題の回避）」と「Raftがどのように信頼性を保証しているのか（リーダー選出、クォーラム）」を理解することが重要です。また、etcdがコンテナオーケストレーション（Kubernetes）のコントロールプレーンの核であることを知っておくと有利です。 |
| 全レベル共通（コンテナ文脈） | 連携機能：etcdが単なるストレージではなく、ウォッチ機能やリース機能によって、コンテナのライフサイクル管理やネットワーク構成の変更に即座に対応できる「動的なデータストア」であることを認識してください。これは、静的なデータベースとの決定的な違いであり、出題のポイントになりやすいです。 |
対策のヒント
etcdに関する問題が出た場合、選択肢に「高い一貫性」「分散合意」「Raft」「Kubernetesの設定管理」といったキーワードが含まれていれば、それが正解である可能性が高いです。etcdは、コンテナネットワークの安定性を支える「司令塔」として、その役割をしっかりと覚えておきましょう。
関連用語
- 情報不足: etcdの機能や役割をより深く理解するためには、「Raftアルゴリズム」「Kubernetes」「サービスメッシュ（Service Mesh）」「Consul」「ZooKeeper」といったキーワードの情報が必要です。特にRaftアルゴリズムとKubernetesとの関係性について、詳細な解説があると、etcdのコンテナネットワークにおける位置づけがより明確になります。
