Kubernetes cheat sheet and Review

Kubernetes 쿠버네티스는 컨테이너화된 워크로드와 서비스를 관리하기 위한 이식성이 있고, 확장가능한 오픈소스 플랫폼이다. 쿠버네티스는 선언적 구성과 자동화를 모두 용이하게 해준다. 쿠버네티스는 크고, 빠르게 성장하는 생태계를 가지고 있다. 쿠버네티스 서비스, 기술 지원 및 도구는 어디서나 쉽게 이용할 수 있다. (쿠버네티스란 명칭은 키잡이(helmsman)나 파일럿을 뜻하는 그리스어에서 유래했다. K8s라는 표기는 K와 s와 그 사이에 있는 8글자를 나타내는 약식 표기이다. 출처: 공식사이트)

History of Deployment Architecture

• 전통적인 배포: 초기 조직은 애플리케이션을 물리 서버에서 실행했었다. 한 물리 서버에서 여러 애플리케이션의 리소스 한계를 정의할 방법이 없었기에, 리소스 할당의 문제가 발생했다. 예를 들어 물리 서버 하나에서 여러 애플리케이션을 실행하면, 리소스 전부를 차지하는 애플리케이션 인스턴스가 있을 수 있고, 결과적으로는 다른 애플리케이션의 성능이 저하될 수 있었다.
• 가상화 배포: 이는 단일 물리 서버의 CPU에서 여러 가상 시스템 (VM)을 실행할 수 있게 한다. 가상화를 사용하면 VM간에 애플리케이션을 격리하고 애플리케이션의 정보를 다른 애플리케이션에서 자유롭게 액세스 할 수 없으므로, 일정 수준의 보안성을 제공할 수 있다.
• 컨테이너 배포: 컨테이너는 VM과 유사하지만 격리 속성을 완화하여 애플리케이션 간에 운영체제(OS)를 공유한다. 그러므로 컨테이너는 가볍다고 여겨진다. VM과 마찬가지로 컨테이너에는 자체 파일 시스템, CPU 점유율, 메모리, 프로세스 공간 등이 있다. 기본 인프라와의 종속성을 끊었기 때문에, 클라우드나 OS 배포본에 모두 이식할 수 있다.

Kubernetes Architecture

용어정리

Cluster kubernetes 여러 resource를 관리하기 위한 집합체 단위
Node cluster의 관리대상으로 등록된 docker host로, docker 컨테이너가 배치되는 대상
Master 보통 master node를 말하고 Docker daemon을 관리 (아래 component 참조*)
Worker docker가 설치되어 있고 실제 컨테이너들이 생성되어 있는 node
Pod kubernetes의 기본단위. 컨테이너 또는 컨테이너 묶음이다 (하나의 pod안에 복수의 컨테이너도 생성이 가능하다)
Replicaset pod를 자동으로 생성/복제 관리해주는 controller (안정성을 보장)
Label pod를 그룹핑하여 식별하도록 하는 이름표
Service label에 따라 하나의 서비스를 생성해 외부에서 접근할수 있도록 하는 어플리케이션
Deployment pod와 Replicaset에 대한 선언과 업데이트를 관리해주는 모듈

*Master Node Component

kube-apiserver API 서버는 쿠버네티스 API를 노출하는 쿠버네티스 컨트롤 플레인 컴포넌트
etcd 모든 클러스터 데이터를 담는 쿠버네티스 뒷단의 저장소로 사용되는 일관성·고가용성 키-값 저장소
kube-scheduler 노드가 배정되지 않은 새로 생성된 파드 를 감지하고, 실행할 노드를 선택하는 컨트롤 플레인 컴포넌트
kube-controller-manager 컨트롤러 프로세스를 실행하는 컨트롤 플레인 컴포넌트

Service

* Service란 pod들을 묶어주는 virtual IP라고 생각하자!

• Cluster IP label을 기준으로 단일 진입점을 만들어준다. 가장 기본적인 feature이다
• Node port 모든 Node를 대상으로 외부에서 접근가능한 port를 열어준다 (가능범위: 30000~32767)
• Load balancer public cloud를 이용할때만 사용가능. 외부 트래픽을 받는 external IP가 하나 더 생기고, 트래픽을 분산시켜준다 (L4 장비 느낌)
• External name Cluster 내부에서 외부로 나가는 domain을 설정 (DNS처럼)

Kubernetes 구성 예시

위의 예시는 kubernetes를 구성하는 방법 중 한가지 방식이며, 필자가 근무했던 회사의 인프라 아키텍쳐와 유사한 형태이다. 실제로 azure의 kubernetes서비스인 AKS(Azure Kubernetes Service)를 사용하였으며 ingress와 pod, service 를 node port 방식으로 사용했었다.

Ingress & Ingress controller

Ingress 는 외부로부터 내부로 유입되는 네트워크 트래픽을 관리하는 리소스 오브젝트. 쉽게 말해서 일종의 gateway같은 역할을 담당한다.(service에 연결되는 제일 앞단의 proxy server). 만약 ingress를 사용하지 않는다고 할때, 외부 요청을 처리할 수 있는 방법은 NodePort, ExternalIP가 있다. 하지만 이는 단순한 기능처리만 가능할뿐 네트워크 요청의 세부적인 처리를 구현하기엔 한계가 존재한다.
Ingress는 layer 7의 요청을 처리할 수 있다. 외부로부터 들어오는 트래픽의 load balancing, 인증서처리, 라우팅 등을 정의할 수 있다.
kubernetes에서 ingress를 사용하기 위해서는 두가지 준비가 필요하다. ingress 오브젝트와 ingress controller이다. ingress controller는 ingress의 규칙이 적용될 실 오브젝트 정도로 할 수 있겠다. kubernetes에서 지원하는 프로젝트로는 AWS, GCE, Nginx 등이 있다. (ingress controller 더보기)