Kubernetes

정승원·2023년 5월 2일

쿠버네티스(Kubernetes)

📒 목차

📌 Kubernetes란?

📌 Kubernetes Cluster

📌 Node & Master Node

📌 Namespace

📌 Pod

📌 Kubernetes VS Load Balancer

📌 Kubernetes란?

쿠버네티스는 컨테이너 관리자로 컨테이너 운영을 자동화하기 위한 도구이다.

쿠버네티스와 동일한 기능을 하는 도구에는 메소스(Mesos), 도커 스웜(Docker Swarm) 등이 있다.

이런 도구를 컨테이너 오케스트레이션 도구라 하며, 많은 수의 컨테이너를 협조적으로 연동시키기 위한 통합 시스템이며 이 컨테이너를 다루기 위한 API 및 명령행 도구 등이 함께 제공된다.

컨테이너를 이용한 애플리케이션 배포 외에도 다양한 운영 관리 업무를 자동화할 수 있다.

도커 호스트 관리, 서버 리소스의 여유를 고려한 컨테이너 배치, 스케일링, 여러 개의 컨테이너 그룹에 대한 로드 밸런싱, 헬스 체크 등의 기능을 갖추고 있다.

쿠버네티스로 실행하는 애플리케이션은 애플리케이션을 구성하는 다양한 리소스가 함께 연동해 동작한다.

여기서 말하는 쿠버네티스의 리소스란 애플리케이션을 구성하는 부품과 같은 것으로 노드, 네임스페이스, 파드 등을 말한다.

📌 Kubernetes Cluster

Kubernetes 클러스터(cluster)는 Kubernetes의 여러 리소스를 관리하기 위한 집합체를 말한다.

Kubernetes 리소스 중에서 가장 큰 개념은 노드(node)이다.

노드(node)는 클러스터(cluster)의 관리 대상으로 등록된 도커 호스트로, 도커 컨테이너가 배치되는 대상이다.

Kubernetes 클러스터(cluster) 전체를 관리하는 서버인 마스터가 적어도 하나 이상 있어야 한다.

하나 이상이라는 의미는 클러스터가 작동하기 위한 최소 조건이지만 실제 Product 환경에서는 절대 하나로 클러스터(cluster)를 구성하지 않으며, 최소 3개 이상의 마스터 노드를 갖는다.

📌 Node & Master Node

✅ Master Node

Kubernetes Cluster 전체를 컨트롤하는 역할을 하며, API 서버,스케줄러,컨트롤러 매니저, etcd 로 구성된다.

API서버(명령, 통신 관련): 모든 명령과 통신을 API를 통해서 한다. 모든 기능은 REST API로 제공하고 그에 따른 명령을 처리한다.

Etec (정보 저장): Cluster의 데이터베이스 역할로 서버로 설정값이나 클러스터의 상태를 저장한다. 따라서 분산형 Key/Value 형식이고 오픈소스이며, 빠른 응답과 신뢰성 등의 장점이 있다.

스케줄러(리소스들을 할당할지 선정): 파드나 서비스들을 적절한 노드에 저장하게 정리해주는 역할을 한다.

컨트롤러 매니져(RC,SC,VC,NC 관리): Replica controller, Service controller, Volume Controller, Node controller를 생성하고 각 노드에 배포하여 관리한다.

✅ Node

Master Node에 의해 주어진 명령어를 받고 실제 워크로드에 생성하여 서비스하는 컴포넌트이다.
Kubelet, kube-proxy, cAdvisor 와 컨테이너 런타임으로 구성된다.

Kubelet(통신):노드에 배포되는 에이전트로, 마스터의 API서버와 통신하면서 노드가 수행해야 할 명령을 받아 수행하고, 반대로 노드의 상태등을 마스터로 전달하는 역활을 한다.

Kube-proxy(노드 안에 트래픽 정리) : 노드로 들어오는 네트워크 트래픽을 적절한 컨테이너로 라우팅하고, 로드밸런싱 등을 노드로 들어오고 나가는 네트워크 트래픽을 프록시하고, 노드와 마스터간의 네트워크 통신을 관리한다.

container runtime: pod를 통해 배포된 컨데이너를 실행하는 역할, 컨테이너 런타임은 보통 도커 컨데이너를 생각하기 쉽고 대표적이다. 이외에도 rkt,hyper container도 있다.

cAdvisor(모니터링): 각 노드에서 기동되는 모니터링 에이전트로, 노드 내에서 가동되는 컨테이너들의 상태와 성능등의 정보를 수집하여, 마스터에게 전달한다.

📌 Namespace

Kubernetes는 클러스터(cluster) 안에 가상 클러스터(cluster)를 또 다시 만들 수 있다.

클러스터 안의 가상 클러스터를 네임스페이스(namespace)라고 한다.

클러스터(cluster)를 처음 구축하면 default, docker, kube-public, kube-system의 네임스페이스 4개가 이미 만들어져 있다.

$kubectl get namespac 명령으로 현재 클러스터 안에 존재하는 네임스페이스의 목록을 확인할 수 있다.

네임스페이스(namespace)를 클러스터(cluster) 안의 가상 클러스터(cluster)라는 개념이 어려울 수 있는데, 전체 클러스터에서 리소스의 구분 용도 즉, 전체 클러스터에서 특정 이름으로 클러스터의 영역을 구분하는 정도라고 생각하면 된다.

📌 Pod

파드(pod)는 컨테이너가 모인 집합체의 단위로, 적어도 하나 이상의 컨테이너로 이루어져 있다.

앞서 언급한 컨테이너는 도커 컨테이너를 의미하는데 쿠버네티스를 도커와 함께 사용한다면 파드는 컨테이너 하나 혹은 컨테이너의 집합체가 된다.

쿠버네티스(Kubernetes)에서는 결합이 강한 컨테이너를 파드로 묶어 일괄 배포한다.

(ex. nest web app + nginx)

한 팟 안의 컨테이너는 모두 같은 노드에 배치된다.
즉, 팟 하나가 여러 노드에 걸쳐 배치될 수는 없다.

그렇다면 가장 먼저 고민되는 부분은 '팟의 적절한 크기는 어느 정도인가'가 되는데, 보통 리버스 프록시 역할(사전적의미:대리인)을 자신을 통해서 다른 네트워크 서비스에 간접적으로 접속할 수 있게 할 Nginx와 그 뒤에 위치할 애플리케이션 컨테이너를 함께 팟으로 묶는 구성이 일반적이다.

함께 배포해야 정합성을 유지할 수 있는 컨테이너 등에도 해당 컨테이너를 같은 팟으로 묶어두는 전략이 유용하다.