kubernetes 소개

2023-06-14 kubernetes xfrnk2

쿠버네티스(Kubernetes)란?

쿠버네티스(Kubernetes) 는 컨테이너화 된 애플리케이션의 대규모 배포, 스케일링 및 관리를 간편하게 만들어주는 오픈 소스 기반 컨테이너 오케스트레이션(Container Orchestration) 도구 다.

“컨테이너화 된 애플리케이션에 대한,

자동화된 설정, 관리 및 제어 체계”

Kubernetes 및 OpenShift 다음으로 Docker Swarm이 업계에서 더 많이 사용되고 있다.
Kubernetes 외 오케스트레이션 도구 : Docker Swarm, ,Open Shift, Mesos, Rancher, Amazon ECS, Apache Marathon, Nomad, Kontena, Minikube

쿠버네티스는 과거 15년이 넘는 시간 동안 구글 내부에서 프로덕션 규모의 워크로드를 운영하는 수단으로 사용되었다.
글로벌 3대 클라우드사(AWS, Azure, GCP) 뿐만 아니라 RedHat, VMWare 등에서도 자사 솔루션에 최적화된 버전의 쿠버네티스 플랫폼을 제공하고 있다.
마이크로서비스 아키텍처(MSA; Microservice Architecture)에서는 프로젝트에 포함된 세부 기능들이 작은 서비스 단위로 분리되어 구축된다. 따라서 동시에 수백, 수천 개의 컨테이너를 배포하고 관리해야 하는 상황과 대응해야하며, 다음과 같은 4가지 이슈가 있다.
1. 배포 관리 : 어떤 컨테이너를 어느 호스트에 배치하여 구동시킬 것인가? 각 호스트가 가진 한정된 리소스에 맞춰 어떻게 최적의 스케줄링을 구현할 것인가? 어떻게 하면 이러한 배포 상태를 최소한의 노력으로 유지 관리할 수 있을 것인가?
2. 제어 및 모니터링 : 구동 중인 각 컨테이너들의 상태를 어떻게 추적하고 관리할 것인가?
3. 스케일링 : 수시로 변화하는 운영 상황과 사용량 규모에 어떻게 대응할 것인가?
4. 네트워킹 : 이렇게 운영되는 인스턴스 및 컨테이너들을 어떻게 상호 연결할 것인가?

k8s에서는 동작을 지시하는 개념(예: 레플리카를 5개 만들어라)보다는 원하는 상태를 선언하는 개념(예: 내 호스트의 레플리카를 항상 5개로 유지하라)을 주로 사용한다.
원하는 상태(Desired state)와 현재의 상태(Current state)가 상호 일치하는지를 지속적으로 체크하고 업데이트한다. (이미지 출처 : Leverage)

쿠버네티스에서는 각각의 기능들이 개별적인 구성 요소로서 독립적으로 분산되어 있다.
쿠버네티스는 내부 요소들의 상태 관리를 위해 컨트롤러를 이용한다.
노드(Node), 레플리카셋(ReplicaSet), 디플로이먼트(Deployment), 네임스페이스(Namespace) 등 클러스터를 구성하는 주요 요소들이 모두 컨트롤러(Controller)로 구성되어 있으며, Kube Controller Manager안에 패키징 되어 있다.

(이미지 출처: iximiuz.com)

쿠버네티스에서는 전체 물리 리소스를 클러스터 단위로 추상화하여 관리한다. 클러스터 내부에는 클러스터의 구성 요소들에 대해 제어 권한을 가진 컨트롤 플레인(Control Plane) 역할의 마스터 노드(Master Node)를 두게 되며, 관리자는 이 마스터 노드를 이용하여 클러스터 전체를 제어한다.

(이미지 출처: Kubernetes Documentation)

쿠버네티스의 구성 요소들에는 쿼리 가능한 레이블(Label)과 메타데이터용 어노테이션(Annotation)에 임의로 키-값 쌍을 삽입할 수 있다.
관리자는 selector를 이용해서 레이블 기준으로 구성 요소들을 유연하게 관리할 수 있고, 어노테이션에 기재된 내용을 참고하여 해당 요소의 특징적인 내역을 추적할 수 있다.

(이미지 출처 : K21Academy)

쿠버네티스 요소들이 서로 직접 접근 불가, Kubernetes API server(kube-apiserver)를 통해서만 상호 접근이 가능한 구조를 가진다.

(이미지 출처: Sysdig)