쿠버네티스(Kubernates)
- 컨테이너 기반의 애플리케이션을 개발하고 배포할 수 있도록 설계된 오픈 소스 플랫폼
- 기본적으로 1대의 마스터 노드와 워커 노드로 구성됨
- 서비스 중단 없이 애플리케이션을 업그레이드할 수 있어서 안정적으로 서비스를 제공할 수 있음
- 오픈 소스로 특정 클라우드 벤더에 종속되어 있지 않고 다른 제품과의 호환성이 뛰어남
- 파드가 사용할 수 있는 컴퓨팅 리소스(CPU, 메모리 등)을 사전에 지정할 수 있어서 노드의 전체 자원을 관리할 수 있음
- 자원 사용률에 따라 파드의 개수를 늘리거나 줄이는게 가능
- 개발자가 인프라에 대한 정보 없이도 컨테이너화된 애플리케이션을 쉽게 배포하는 것이 가능
● 파드 : 쿠버네티스의 가장 기본적인 배포 단위, 휘발성으로 삭제 시 파드 안의 데이터도 삭제됨
(파드는 하나 이상의 컨테이너를 포함. 쿠버네티스는 유사한 역할을 하는 컨테이너를 파드라는 단위로 묶어서 배포)
● 서비스 : 배포한 파드를 외부에서 접근할 수 있게 함
● 네임스페이스 : 쿠버네티스 클러스터의 논리적인 분리 단위
● 볼륨 : 컨테이너의 파일을 저장하고 컨테이너 간 파일을 공유할 수 있는 저장소
● 오브젝트 : 파드, 서비스, 볼륨, 네임스페이스를 묶은 것
● 마스터 노드(컨트롤 플레인) : 전체 쿠버네티스 환경을 관리하는 노드
● 워커 노드 : 컨테이너 또는 도커를 실행, 유지 및 관리하는 노드
● 클러스터 : 마스터 노드와 하나 이상의 워커 노드로 구성된 쿠버네티스
● 영구 스토리지 : 중요한 데이터를 파드 외부에 저장 후 CSI로 외부 스토리지를 파드와 연결
쿠버네티스 컴포넌트
- 마스터 노드와 워커 노드에는 각각 클러스터의 유지, 제어와 애플리케이션의 실행을 위한 컴포넌트가 존재
● API 서버 : 클러스터의 API를 사용할 수 있게 해주는 프로세스, 요청이 들어왔을 때 유효성을 검증
● etcd : 클러스터에 필요한 정보, 파드와 같은 리소스들의 상태 정보가 키-값으로 저장된 곳
● 스케줄러 : 파드를 위치시킬 워커 노드를 확인하고 API 서버에 정보를 전달
● kubelet : 클러스터의 각 노드에서 실행되는 에이전트, 파드에서 컨테이너의 생성 및 운영을 관리
● 컨트롤 매니저
1) kube-controller-manager
- 다양한 컴포넌트의 상태를 지속적으로 모니터링하는 동시에 실행 상태를 유지
2) cloud-controller-manager
- EKS, AKS 같은 퍼블릭 클라우드에서 제공하는 쿠버네티스와 연동되는 서비스들을 관리
● 프록시 : 노드에 대한 네트워크 규칙 관리, 클러스터 내부와 외부에 대한 통신을 담당
쿠버네티스 컨트롤러
1. 디플로이먼트
- stateless 애플리케이션을 배포할 때 사용하는 가장 기본적인 컨트롤러
- 레플리카셋의 상위 개념
2. 레플리카셋
- 몇 개의 파드를 유지할지 결정정하는 컨트롤러
3. 잡
- 하나 이상의 파드를 지정 후 실행
4. 크론잡
- 지정한 일정에 따라서 잡을 실행
- 중요한 데이터를 백업하는 데 사용
5. 데몬셋
- 특정 노드 또는 모든 노드에 파드를 배포하고 관리
- 성능 수집 및 로그 수집 작업에 사용
쿠버네티스 서비스
- 파드는 기본적으로 외부에서 접근할 수 있는 IP를 할당받지 않음
- 파드는 워커 노드가 바뀌거나 IP가 바뀌는 등 동적인 변경이 이루어짐
- 서비스를 이용하면 파드가 클러스터 내의 어디에 있든지 고정된 주소를 이용해 접근 가능함
1. 클러스터 IP (ClusterIP)
- 내부에서 파드끼리 통신할 수 있는 고정 IP
2. 노드포트 (NodePort)
- 서비스를 외부로 노출할 때 사용
3. 로드밸런서(LoadBalance)
- 퍼블릭 클라우드에 존재하는 로드밸런서에 연결할 때 사용
- 사용자는 로드밸런서의 외부 IP를 통해 접근
쿠버네티스 통신
- 파드가 사용하는 네트워크(가상 네트워크, veth0)와 노드가 사용하는 네트워크(eth0)는 다름
- 같은 노드에 떠 있는 파드끼리만 통신이 가능
- 다른 노드의 파드와 통신하기 위해서는 CNI(Container Network Interface) 플러그인이 필요함
1. 동일 파드의 컨테이너 간 통신
- 하나의 파드 내에 존재하는 컨테이너들은 동일한 IP를 사용하며 포트로 구분됨
2. 단일 노드에서 파드 간 통신
- 단일 노드에 있는 파드들은 같은 대역을 사용함
3. 다수의 노드에서 파드 간 통신
- 오버레이 네트워크(노드에서 사용하는 물리적인 네트워크 위의 가상의 네트워크)를 구성하여
클러스터로 묶인 노드의 파드 간의 통신 가능
- 오버레이 네트워크를 구성하려면 클러슽를 구성할 때 CNI 규약을 따르는 플로그인을 함께 설치해야함
* CNI 플러그인
1) 플라넬(Flannel)
- 쿠버네티스와 함께 대표적으로 사용하는 CNI 플러그인
2) 칼리코(Calico)
- 캡슐화 또는 오버레이 없이 파드 간에 통신이 가능한 네트워크를 제공하는 플러그인
3) 실리움(Cilium)
- 리눅스 커널 기술을 이용해 데이터 경로의 필터링, 트래픽 모니터링 및 리디렉션을 수행
4) 멀터스(Multus)
- 다중 네트워크 지원을 위한 멀티 플러그인
- 2개 이상의 플러그인을 사용할 때 유용함
4. 파드와 서비스 간의 통신
- 서비스도 파드처럼 IP를 가짐
- 파드와 서비스에서 사용하는 IP 대역은 다름
- 서비스에서 사용하는 가상 네트워크는 ifconfig나 라우팅 테이블에서 확인할 수 없다
- netfilter와 iptables가 서비스 IP를 노드 IP로 변환함으로써 다른 대역인 서비스와 파드간의 통신이 가능
5. 외부와 서비스 간 통신
- 외부와 통신할 수 있게 해주는 서비스를 사용(노드포트, 로드밸런서, 인그레스)
- 인그레스는 클러스터 외부에서 내부로 접근하는 요청들을 어떻게 처리할 것인지에 대한 규칙 모음
- 인그레스 자체는 규칙의 모음일 뿐 실제로 규칙을 동작시키는 것은 인그레스 컨트롤러임
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