[k8s] 쿠버네티스란?

pipi·2023년 6월 25일

인프라

목록 보기

2/12

📌 쿠버네티스란?

컨테이너 오케스트레이션

컨테이너의 전반적인 라이프사이클을 관리해주는 플랫폼.

데이터 센터(클러스터) 운영체제

데이터 센터(클러스터) : 여러 컴퓨터의 집합
운영체제 : 프로세스 스케줄링, 자원 관리, 인터페이스

=> 쿠버네티스는 여러 컴퓨터의 집합으로 이뤄진 거대한 시스템을 제어 가능하도록, 인터페이스와 기능들을 제공한다!
=> 쿠버네티스라는 운영체제를 사용하여, 클러스터 시스템을 제어한다!
=> 즉, 서버(노드) 하나하나를 직접 제어하지 않고, 쿠버네티스를 통해 한꺼번에 제어 가능!

📌 기본 개념

Desired State(바라는 상태)

사용자는 원하는 애플리케이션 배포 상태(바라는 상태)를 쿠버네티스에게 알려주면, 알아서 업데이트 해줌

Controller(컨트롤러)

바라는 상태로 바꿔주는 것을, 컨트롤러가 담당
control-loop 라는 루프를 돌며 특정 리소스를 지속적으로 모니터링

Resource(리소스)

쿠버네티스는 모든게 리소스로 표현된다.
pod, ReplicaSet, Deployment등
pod는 하나 이상의 컨테이너를 갖는 쿠버네티스의 최소 실행 단위.

Declarative Commnand(선언형 커맨드)

쿠버네티스는 선언형 커맨드를 지원한다
선언형 커맨드 -> 사용자가 직접 상태를 바꾸지 않고, 바라는 상태를 선언적으로 기술하여, 명령을 내리는 방법(<-> 명령형 커맨드), 예를 들면 html
YAML형식을 이용해 선언형 명령을 내린다. -> YAML 정의서 -> 아래는 YAML형식의 리소스(pod) 예시

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: mypod
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx

Namespace(네임스페이스)

네임스페이스로, 클러스터 환경을 논리적으로 분리
네임스페이스마다, 서로 다른 권한, 네트워크 정책 등 설정 가능
쿠버네티스는 네임스페이스 레벨 리소스, 클러스터 레벨 리소스로 분류 가능
네임스페이스 레벨 리소스
- 특정 네임스페이스 안에 속하여 존재하는 리소스
  ex) Pod, Deployment, Service
클러스터 레벨 리소스
- 네임스페이스 영역에 상관 없이 클러스터 레벨에서 존재하는 리소스
  ex) Node, PersistentVolume, StorageClass

Label & Selector (라벨 & 셀렉터)

특정 리소스에 명령을 전달하거나, 정보를 확인하고 싶을 때, 라벨링 시스템 이용
리소스에 key - value 형식의 라벨을 붙히고,
리소스를 찾기 위해 셀렉터가 특정 key - value를 가진 리소스를 뽑아냄. ex) dictionary

Service Discovery (서비스 탐색)

클러스터 내에서 통신하기 위해, 서비스 끝점이 필요함.
즉, 다른 컨테이너(pod)와 통신하기 위해 끝점(Endpoint)의 접속 정보를 알아야하며, 이를 탐색하는 기능
Service라는 리소스를 이용해 서비스 탐색 기능 제공

설정 관리

컨테이너를 실행할때 필요한 설정값, 민감 정보를, 쿠버네티스 플랫폼 레벨에서 관리할 수 있게 함.
ConfigMap, Secret 리소스를 통해 컨테이너의 설정을 관리

📌 아키텍처

이미지 출처

모든 서버는 마스터, 워커(노드)로 구분됨.
마스터 : 쿠버네티스를 운영하기 위한 필수적인 핵심 컴포넌트가 존재
마스터 : 단일 서버로 구성할 수 있으며, 여러 서버를 묶어 클러스터 마스터로도 구축 가능
워커 : 단순히 컨테이너 환경으로 사용됨.
워커 마다 특별한 역할이 없기때문에, 마스터가 죽지 않는 이상, 특정 워커가 수행한 일을 다른 워커가 대신 수행 가능.

마스터

kube-apiserver(API 서버)
- 마스터로 전달되는 모든 요청을 받는 REST API 서버
- 마스터와 통신한다 === API 서버와 통신한다!
etcd(저장소)
- 클러스터 내 모든 메타 정보를 저장하는 저장소(DB)
kube-scheduler(컨테이너 스케줄러)
- 적절하게 컨테이너를 워커 노드에 배치하는 스케줄러
kube-controller-manager(컨트롤러 집합)
- 현재 상태와 바라는 상태를 지속적으로 확인하며, 특정 이벤트에 따라 특정 동작을 수행하는 컨트롤러
- 리소스 별로 개별적인 리소스 컨트롤러가 존재하는데, 이를 합친게 kube-controller-manager
cloud-controller-manager(클라우드 컨트롤러)
- 클라우드 플랫폼(AWS, Azure)에 특화된 리소스를 제어하는 클라우드 컨트롤러

노드(워커)

kubelet (노드 관리자)
- 마스터로부터 명령을 받아, 컨테이너의 라이프 사이클 관리
- 컨테이너가 정상적으로 동작하는지 지속적으로 모니터링.
- 주기적으로 마스터 노드의 API 서버와 통신.
kube-proxy (노드 관리자)
- 컨테이너의 네트워킹을 책임지는 프록시
conatiner runtime (노드 관리자)
- 실제 컨테이너를 실행시키는 역할 ex) 도커

📌 장점

실행환경 고립화
리소스 관리
- 하나씩 직접 관리 X, 한번에
스케줄링
- 서버 개수 증가 시, 어떤 서버에 메모리 자원이 충분한지 등, 직접 프로세스를 스케줄링 해야함
- => 쿠버네티스 내장 스케줄러가 최적의 노드를 찾아, 컨테이너 배치!
프로세스 관리
- 클러스터 레벨에서 프로세스 편하게 관리
통합 설정 관리
손쉬운 장애 대응
- 각 노드들은 특별한 역할을 갖지 않으므로, 새로운 노드로 이주하는 작업이 매우 간단
자동 확장 기능
- 필요시 자동으로 리소스 추가 가능
하이브리드 클라우드 운영
- 클라우드 플랫폼 뿐만 아니라, 온프레미스 환경에서도 구축 가능.
자가 치유
- 컨테이너에 문제가 생겨 죽더라도, 바라는 상태가 달라진 것을 확인하고, 컨테이너 다시 실행
데이터 스토리지 관리
배포 자동화
- 사람이 직접 하는게 아닌, 자동으로 적절한 노드를 선택하여 컨테이너 배치