220620_1_k8s_쿠버네티스란

2022. 6. 20. 15:01

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마이크로서비스 및 DevOps

모놀로식 아키텍처

특징

단일 프로세스에서 실행되거나 몇몇 시스템에서 몇 개의 프로세스로 실행되는 거대한 모놀리식 애플리케이션

장점

간단한 개발
간편한 배포
단순한 확장성

단점

코드 품질이 낮아짐
애플리케이션의 시작이 오래 걸림
애플리케이션의 확장이 어려움
컴포넌트별 개발의 어려움
다양한 기술 적용의 어려움

마이크로서비스 아키텍처

특징

모놀로식 아키텍처의 크기가 커짐에 따라 발생하는 문제점을 극복하기 위해 마이크로서비스라는 기능적으로 세분화되고 독립적으로 작동하는 방식 사용

장점

크고 복잡한 애플리케이션을 지속적으로 배포할 수 있음
향상된 유지 보수성 각 서비스는 작기 때문에 이해하고 변경하기 쉬움
테스트 용이성 각 서비스는 독립적으로 테스트 가능
배포 효율성 각 서비스는 독립적으로 배포 가능
독립적으로 개발 테스트 배포 및 확장
개발에 생산성이 높고 배포 속도가 높음
다양한 기술 적용 가능

단점

분산 시스템 설계에 따른 복잡성
서비스 간 통신 매커니즘을 따로 구현
서비스 간 상호 작용 테스트
배포 및 관리 운영상의 복잡성
증가된 리소스 소비

DevOps

작동 방식

DevOps 모델에서는 개발팀과 운영팀의 서로 단절되었던 역할들이 서로 조율하고 협업하여 더욱 안정적이고 뛰어난 제품을 생산할 수 있도록 지원

장점

출시 시간 단축
시장과 경쟁 지형에 따른 유연한 대응
시스템 안정성 및 신뢰성 유지
평균 복구 시간 개선

쿠버네티스란

쿠버네티스

여러 컨테이너 오케이스트레이션 도구 중 현재 가장 주목받고 있는 도구
구글에 의해 개발된 컨테이너 오케스트레이션 도구
기본적으로 도커 플랫폼 사용

도커

도커 엔진이 설치된 단일 시스템에서 다수의 컨테이너를 구동하는 방식으로 쉽게 구성 가능
단일 시스템만으로는 확보할 수 있는 자원이 한정되어 있어, 구동 가능한 서비스의 한계가 있음
도커 엔진이 구동되고 있는 시스템에 장애가 발생할 경우, 해당 시스템의 컨테이너를 사용하는 모든 서비스가 중지될 수 있는 가능성이 있음

오케이스트레이션

다수의 시스템과 애플리케이션을 쉽게 설정하고 유지 관리할 수 있는 방식 의미
도커 자체적으로 '도커 스웜'을 통해서 오케스트레이션을 지원하고 있음
도커 스웜은 도커와 유사한 동작 방식으로 쉬운 사용법을 제공하고 있으나 기능이 비교적 단순하고 세세한 조정이 어려운 단점이 있음

쿠버네티스 아키텍처

쿠버네티스 클러스터는 여러 시스템의 연결로 구성
마스터와 노드 구성 요소로 분류할 수 있음
필요에 따라 추가 요소(애드온)가 있을 수 있음
쿠버네티스 클러스터 구성 요소

[출처] https://kubernetes.io/ko/docs/concepts/overview/components/

쿠버네티스 구성 요소

마스터 노드

쿠버네티스 클러스터를 구성하기 위한 핵심 요소들의 모음
클러스터를 조정하기 위한 컨트롤 플레인을 제공함
노드에 작업을 분재하는 스케쥴링 등 클러스터에서 전반적인 결정을 수행하고 대응이 필요한 클러스터 이벤트를 감지하고 이에 대응하는 역할 수행
마스터의 기능: API 서버, etcd, 스케줄러, 쿠버네티스 컨트롤러 관리자, 클라우드 컨트롤러 관리자

kubectl

쿠버네티스 클러스터에 명령을 내리는 역할
바로 실행되는 바이너리 형태로 배포됨
주로 API 서버와 통신함

API 서버

쿠버네티스 클러스터의 중심 역할을 하는 통로
주로 etcd와 통신
API는 서로 다르게 구성되어 있는 기능들이 데이터를 주고 받기 위한 방식으로 인터페이스를 뜻함
쿠버네티스의 구성 요소들은 마스터의 API 서버와 메세지를 주고 받게 되고 API 서버가 허브 역할을 수행하여 모든 요청을 수신하며 명령을 전달하는 역할 수행

etcd

etc 디렉토리 + distributed(퍼뜨렸다) 합성어
쿠버네티스 클러스터의 모든 정보 데이터를 저장하는 저장소
데이터 저장 시 'key-value' 형태로 데이터를 저장함
데이터 백업에 대하여 반드시 고려할 필요가 있음

scheduler

클러스터 내에서 생성되는 파드를 감지하고 실행할 노드를 선택하는 역할을 수행하는 구성 요소
리소스 상태, 하드웨어/소프트웨어/정책 상의 제약, 어피니티 등 다양한 기존에 따라 배치 결정

쿠버네티스 컨트롤러 매니저

API 서버를 통해 클러스터의 상태를 감시하고, 필요한 상태를 유지하는 기능을 수행하는 구성 요소
컨트롤러 종류

종류	설명
노드 컨트롤러	노드를 관리하며 노드가 다운되었을 때 알림 및 대응
레플리케이션 컨트롤러	복제 컨트롤러를 사용하는 모든 오브젝트를 관리하며 알맞은 수의 파드를 유지하는 기능
엔드포인트 컨트롤러	서비스와 파드 연결
서비스 어카운트 및 토큰 컨트롤러	쿠버네티스의 네임스페이스, 계정, 토큰 담당

클라우드 컨트롤러 관리자

AWS, GCP 등 각 클라우드 서비스와 클라우드에서 동작하는 쿠버네티스 구성 요소가 상호 작용할 수 있도록 해주는 기능
쿠버네티스 1.6에서 도입된 알파 기능
클라우드 환경에서 쿠버네티스 컨트롤러가 하는 역할 수행

워커 노드

쿠버네티스의 컨테이너가 동작하는 런타임 환경을 제공하며, 동작 중인 파드를 유지하는 기능 담당
노드의 역할: 큐블릿, 프록시, 컨테이너 런타임

kubelet

쿠버네티스 클러스터의 각 노드에서 실행되는 에이전트로 마스터로부터 제공받는 파드의 구성 정보, 즉 노드가 수행하여야 할 작업을 전달받아서 컨테이너가 확실하게 동작하도록 보장하는 역할 수행

프록시

클러스터의 각 노드에서 실행되는 네트워크 프록시로 '서비스'를 구현하기 위한 기능 담당
클러스터 내부 간 통신이나, 클러스터 외부에서 내부로 전달되는 통신 등 호스트 레벨의 네트워크 규칙을 구성하고 외부 연결을 파드에 포워딩하며 서비스의 추상화 제공

컨테이너 런타임

각 노드에서 실제 컨테이너의 동작을 책임지는 구성 요소
파드 안에서 다양한 종류의 컨테이너가 문제 없이 작동하게 만드는 표준 인터페이스
구성 요소: docker, containerd, CRI-O, rktlet, Kubernetes CRI

파드

한 개 이상의 컨테이너로 단일 목적의 일을 하기 위해서 모인 단위
파드는 언제라도 죽을 수 있는 존재임

네트워크 플러그인

쿠버네티스 클러스터의 통신을 위해서 네트워크 플러그인을 선택하고 구성해야 함
네트워크 플러그인은 일반적으로 CNI로 구성함
CNI: 컨테이너 네트워크 인터페이스로 컨테이너의 네트워크 안정성과 확장성을 보장하기 위해 개발됨
CNI 종류: 캘리코, 플래널, 실리움, 큐브 라우터, 로마나, 위브넷 등

CoreDNS

빠르고 유연한 DNS 서버
쿠버네티스 클러스터에서 도메인 이름을 이용하여 통신하는 데 사용
도메인 네임을 편리하게 관리해주는 CoreDNS를 일반적으로 사용함

쿠버네티스 추가 요소

항목	설명
클러스터 DNS	쿠버네티스 클러스터 내의 여러 오브젝트(파드, 컨테이너, 서비스 등)에 대하여 주소 기반으로 오브젝트를 접근할 수 있는 DNS 서비스 제공
대시보드	쿠버네티스 클러스터 구성 및 모니터링을 위한 웹 기반 인터페이스 제공
컨테이너 리소스 모니터링	컨테이너 리소스 사용량의 시계열 매트릭스 기록
클러스터 로깅	컨테이너 로그를 중앙 로그 저장소에 저장하고 관리

쿠버네티스 API

API 버전 규칙

쿠버네티스의 모든 구성 요소는 API 오브젝트로 취급되며, API 서버를 통해 API로 메세지를 주고 받음

쿠버네티스는 리소스를 쉽게 표현하기 위해, 'api/v1' 또는 '/apis/extensions/v1beta1'과 같이 각각 다른 API를 호출하여 사용할 수 있음

같은 종류의 리소스라고 하더라도 서로 다른 API 버전이 존재할 수 있으며, API 버전이 다르다는 것은 안정성이나 기술 지원의 수준이 다르다는 것을 의미함

API 버전 종류: 알파 버전 API, 베타 버전 API, 안전화 버전 API

메니페스트

쿠버네티스는 클러스터의 상태를 나타내기 위해 오브젝트 객체를 정의하여 사용함
오브젝트를 생성할 때는 오브젝트의 기본 정보, 오브젝트의 상세 스펙을 정확하게 제시해야 함
YAML, JSON 문법으로 정의할 수 있음
오브젝트 정의 시 필수 요구 필드 값

필드 값	설명
apiVersion	오브젝트를 생성하기 위한 API 버전 지정
kind	오브젝트의 종류 명시
metadata	name, label, namespace 등 기본적인 정보 기술
spec	오브젝트의 세부 상태 정의

오브젝트 관리

명령형 명령어: kubectl 명령 실행 시 오브젝트 생성에 필요한 정보 인수 또는 옵션을 사용하여 전달하는 방식
명령형 오브젝트 구성: 오브젝트에 대한 세부 사항을 YAML/JSON 포맷으로 작성하고, kubectl 명령은 작성된 파일을 참고하여 실행하는 방식
선언형 오브젝트 구성: 특정 디렉토리에 오브젝트 파일을 배치하는 방식, kubectl 명령은 특정 디렉토리에 배치된 오브젝트 파일을 참고하여 오브젝트 관리

쿠버네티스 클러스터 구성 도구

kubespray

상용 서비스에 적합한 보안성과 고가용성이 있는 쿠버네티스 클러스터를 배포하는 오픈 소스 프로젝트
서버 환경 설정 자동화 도구인 앤서블 기반으로 개발됨
온프레미스 환경에서 상용 서비스의 쿠버네티스 클러스터를 구성할 때 유용함
추가 구성 요소를 클러스터에 실행하는 역할 (ingress-nginx 컨트롤러, 헬름, 볼륨 플러그인, cert-manager 등)
kubespray에서 제공하는 고가용성 구조는 kubeadm과 다름 ==> 로그밸런서를 사용하지 않고 노드 각각의 nginx가 리버스 프록시로 실행됨
nginx-proxy가 전체 마스터 노드를 바라봄

kubeadm

쿠버네티스에서 공식 제공하는 클러스터 생성/관리 도구
여러 대의 서버를 쿠버네티스 클러스터로 쉽게 구성할 수 있음
고가용성을 제공하는 클러스터도 구성할 수 있음 ==> 워커 노드들이 마스터 노드에 접근할 때 로드밸런서를 거쳐 접근함

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