현대의 IT 인프라는 날로 복잡해지고 있으며, 효율적인 자원 관리와 서비스 배포는 더이상 선택이 아닌 필수로 자리잡고 있습니다. 가상화(Virtualization)와 컨테이너(Container) 기술은 이러한 요구에 부응하기 위해 발전해왔고, Kubernetes(이하 K8s)는 이러한 컨테이너화된 애플리케이션을 효과적으로 관리할 수 있는 오케스트레이션 플랫폼입니다. 본 글에서는 가상화와 컨테이너 기술의 개념, K8s의 구조와 작동 원리, 그리고 K8s를 이용한 실제 컨테이너 오케스트레이션 사례를 살펴보겠습니다.
1. 가상화 기술
가상화는 물리적 하드웨어를 소프트웨어적으로 추상화하여 여러 운영 체제를 동시에 실행할 수 있게 해주는 기술입니다. 이는 서버의 자원을 효율적으로 사용하는 데 큰 도움이 됩니다. 가상화 기술의 대표적인 예로는 VMware, Hyper-V, KVM 등이 있습니다. 가상화의 주요 장점은 다음과 같습니다:
- 자원 효율성: 여러 운영 체제를 단일 물리 서버에서 실행할 수 있어 하드웨어 자원 사용이 최적화됩니다.
- 격리성: 각 가상 서버는 독립적으로 작동하므로, 하나의 서버에서 발생한 문제가 다른 서버에 영향을 미치지 않습니다.
- 유연한 리소스 할당: 자원의 필요에 따라 가상 서버의 리소스를 유동적으로 조정할 수 있습니다.
2. 컨테이너 기술
컨테이너는 애플리케이션과 그 종속성을 함께 패키징하여 이식을 용이하게 하는 경량화된 환경입니다. Docker는 가장 인기 있는 컨테이너 플랫폼으로, 운영 체제의 커널을 공유하여 수천 개의 컨테이너를 격리된 환경에서 실행할 수 있게 해줍니다. 컨테이너의 주요 장점은 다음과 같습니다:
- 경량화: 컨테이너는 가상 머신에 비해 훨씬 가벼운 자원 소비로 운영됩니다.
- 이식성: 컨테이너화된 애플리케이션은 다양한 환경에서 일관되게 실행됩니다.
- 빠른 시작: 컨테이너는 필요할 때 거의 즉시 시작되므로 속도가 빠릅니다.
3. Kubernetes(쿠버네티스)란?
Kubernetes는 Google에 의해 개발된 오픈 소스 컨테이너 오케스트레이션 플랫폼으로, 다양한 컨테이너화를 지원하는 애플리케이션을 관리하기 위한 API와 도구를 제공합니다. K8s는 특히 다음과 같은 기능을 제공합니다:
- 자동화된 배포 및 복구: Kubernetes는 컨테이너의 자동 배포, 스케일링 및 복구 기능을 제공합니다.
- 서비스 디스커버리 및 로드 밸런싱: 클러스터 내의 서비스 디스커버리가 가능하며, 트래픽을 여러 컨테이너에 분산시킬 수 있습니다.
- 셀프-힐링: K8s는 실패한 컨테이너를 감지하고 재시작하거나 대체합니다.
4. Kubernetes 아키텍처
Kubernetes는 클러스터라는 여러 노드(Node)로 구성됩니다. 각 노드는 마스터 노드와 워커 노드로 나누어집니다. 마스터 노드는 클러스터의 상태를 관리하며, 워커 노드는 실제 컨테이너가 실행되는 서버입니다. 주요 구성 요소는 다음과 같습니다:
- API 서버: K8s의 모든 요청을 처리하는 주요 인터페이스입니다.
- 스케줄러: 새로운 Pod(컨테이너의 집합)를 할당할 노드를 결정합니다.
- 컨트롤러 매니저: 클러스터의 상태를 지속적으로 감시하고 조정합니다.
- etcd: 클러스터의 상태 데이터를 저장하는 분산 키-값 저장소입니다.
- 노드: 컨테이너가 실제로 실행되는 서버입니다. 각 노드는 Kubelet과 Kube Proxy를 실행합니다.
5. Kubernetes의 기본 객체
Kubernetes는 다양한 기본 객체를 사용하여 상태를 정의하고 관리합니다. 주요 객체는 다음과 같습니다:
- Pod: Kubernetes의 가장 작은 배포 단위로, 하나 이상의 컨테이너를 포함합니다.
- Service: Pod에 접근할 수 있는 안정적인 IP 주소와 DNS 이름을 제공합니다.
- Deployment: Pod의 상태를 선언적으로 관리하며, 원하는 상태를 유지하기 위해 업데이트 및 롤백 기능을 제공합니다.
- ConfigMap & Secret: 애플리케이션 구성을 저장하거나 민감한 정보를 암호화하여 저장하는 객체입니다.
6. Kubernetes 설치 및 설정
Kubernetes 클러스터를 구성하는 방법은 다양하지만, Minikube를 사용한 로컬 설정을 예로 들겠습니다. Minikube는 로컬 환경에서 간편하게 K8s 클러스터를 생성할 수 있도록 돕는 도구입니다.
6.1. Minikube 설치
Minikube를 설치하기 위해 먼저 아래의 요구 사항을 만족해야 합니다:
- 설치할 운영체제에 맞는 Virtualization 도구
- curl 또는 wget
- kubectl(Binary)
다음은 Minikube 설치 과정입니다: