AKS Node Pool 戦略｜System/User/Spot/GPU/Windows の使い分けとコスト最適化

AKS の Node Pool は、同一構成の Worker Node (Linux/Windows VM) をグループ化した単位。1 つの AKS クラスタに複数 Node Pool を持ち、用途別 (System・User・GPU・Spot) に分離するのが定石。System Node Pool は必須で kube-system 名前空間の Pod (CoreDNS・konnectivity・metrics-server 等) を実行、User Node Pool でアプリ Pod を実行。Node Pool 単位で VM サイズ・OS・Auto Scaling 設定・Taint/Label を独立構成可能、Pod の Node Affinity / Tolerations で適切な Node Pool に配置を制御。エンタープライズ AKS では Node Pool の設計が運用効率・コスト・パフォーマンスを大きく左右する重要トピックです。

System Node Pool: kube-system 名前空間の Pod (CoreDNS・konnectivity・metrics-server・azure-cni-pod など) を実行、AKS の管理機能を担う、Taint: CriticalAddonsOnly=true:NoSchedule (アプリ Pod を排除)、Min Node 数 1 (本番は 3 推奨で AZ 冗長)、VM サイズは Burstable 系 (B2s_v3) ではなく Standard 系 (D2s_v5 以上) 推奨。User Node Pool: アプリ Pod を実行、Taint 自由設定、複数作成可能 (Spot・GPU・Memory 最適化など用途別)、Cluster Autoscaler でスケール、Auto Provisioning (Karpenter 相当) もサポート開始。新規 AKS は System 1 つ (D4s_v5 × 3 ノード AZ 冗長) + User 複数の構成が標準です。

Spot Node Pool は Azure Spot VM を Node として使用、コスト最大 90% 削減。設計上の注意: 1) Spot Node は突然 Eviction される可能性、Pod の Tolerations で『kubernetes.azure.com/scalesetpriority=spot:NoSchedule』を許容、2) Pod に Node Selector または Node Affinity で『kubernetes.azure.com/scalesetpriority=spot』を指定して Spot Node に意図的にスケジュール、3) Eviction Policy を Delete (Deallocate でなく)、4) Max Price をオプションで Pay-as-you-go 価格まで OK にすると Eviction 頻度低下。適用シーン: バッチ処理 Pod (CronJob)・Stateless Worker・CI/CD パイプラインの一時 Pod。本番ステートフルワークロード (Database・Cache) には絶対使わない、ステートレスかつ Eviction 耐性のあるワークロードのみが対象です。

Cluster Autoscaler (CA): AKS 標準の Node 自動スケール機能、Pending Pod (リソース不足で Schedule できない Pod) を検出 → 新 Node 起動 → Pod Schedule、Idle Node 検出 → Node 削除。Node Pool ごとに有効化、Min/Max Node 数を設定。10 分程度のスケール遅延あり。Node Auto Provisioning (NAP、Karpenter ベース、2024 GA): Pod の要件 (CPU/Memory/Affinity) から最適 VM サイズを動的選択して Node 作成、より高速 (1-2 分)・効率的・コスト最適化。複数 Node Pool 管理が不要に。AWS の Karpenter プロジェクトのコードベースを Microsoft が Azure 向けに最適化、新規 AKS では NAP 採用が主流になりつつあります。ただし NAP は新機能のため Cluster Autoscaler の知識も継続的に必要です。

GPU Node Pool は機械学習・グラフィック処理・暗号通貨マイニング (組織で許可される場合のみ) で使用。Azure VM の N シリーズ (NCv3・NDv4・ND H100 v5 等) を Node として構成。Microsoft 推奨パターン: 1) NVIDIA Device Plugin をインストール (Azure の GPU Operator も活用可能)、2) GPU 要件を持つ Pod の resources.limits に nvidia.com/gpu: 1 を指定、3) Node Selector で GPU Node Pool に明示スケジュール、4) Spot GPU Node Pool でコスト最適化 (機械学習トレーニング向け)。NDv5 (H100 80GB GPU・最新世代) は LLM トレーニング向け超高性能で、月数百万-数千万円の規模になる場合あり。Quota Request が必要なケースも多く、計画的な利用が必要です。

AKS では Linux Node Pool に加えて Windows Node Pool も追加可能 (System Node Pool は必ず Linux)。Windows Server 2019 / 2022 ベースの Worker Node で、.NET Framework アプリ・MSI ベースのレガシーアプリをコンテナ化して実行。注意点: 1) Windows Container イメージは Linux より大きい (数 GB)、Pull 時間が長い、2) Pod 起動時間も Linux より遅い、3) Node Pool 単位で Windows と Linux は分離 (混在不可)、4) Pod の Node Selector で kubernetes.io/os=windows を指定。レガシー Windows アプリのコンテナ化移行プロジェクトで価値が高い機能で、新規プロジェクトは Linux 中心でコンテナ化するのが標準的なベストプラクティスです。

本番 AKS の標準パターン: 1) System Node Pool 1 つ (D4s_v5 × 3 ノード・AZ 冗長・CriticalAddonsOnly Taint)、2) User Node Pool (Regular): D4s_v5 × 3 ノード Auto Scale Min 3-Max 10、本番 Web/API、3) User Node Pool (Spot): D4s_v5 Spot × Auto Scale Min 0-Max 20、バッチ Worker、4) GPU Node Pool (必要時): NCsv3 系・Auto Scale Min 0-Max 5、5) Memory Optimized Node Pool (必要時): E シリーズで In-memory cache。Node Pool 単位の Upgrade を交互実行で Cluster 全体のダウンタイムなしアップグレード。AZ 配置・Pod Disruption Budget 設定・Cluster Autoscaler / NAP 適用がコスト最適化と高可用の両立を実現します。

AZ-104 (Administrator) のドメイン 3 で AKS 基礎、AZ-204 (Developer Associate、2026-07 リタイア注意) で開発者視点での AKS デプロイ、AZ-400 (DevOps Engineer Expert) で CI/CD パイプラインからの AKS デプロイ・GitOps (Argo CD / FluxCD)、AZ-305 (Solutions Architect Expert) でアーキテクチャ判断、SC-100 (Cybersecurity Architect Expert) で AKS セキュリティ。Microsoft 外: CKA (Certified Kubernetes Administrator)・CKAD (Application Developer)・CKS (Security) との二刀流が DevOps エンジニアにとって強い武器。Azure DevOps エンジニア キャリアロードマップで AKS は中核技術です。