[Kubernetes] 쿠버네티스(Kubernetes)란 무엇인가

🖥️ 1. 쿠버네티스(Kubernetes)란 무엇인가?

쿠버네티스(Kubernetes)는 컨테이너화된 애플리케이션을 자동으로 배포, 관리 및 확장하는 오픈 소스 플랫폼입니다. 쿠버네티스는 Google에서 개발한 컨테이너 오케스트레이션 툴로 시작되었고, 현재는 CNCF(Cloud Native Computing Foundation)에서 관리하고 있습니다. 쿠버네티스는 특히 대규모의 분산 시스템에서 뛰어난 확장성과 자동화 기능을 제공하는데, 이 덕분에 클라우드 환경에서 애플리케이션을 쉽게 관리할 수 있습니다.

✨ 쿠버네티스의 핵심 개념

쿠버네티스를 이해하려면, 주요 개념 몇 가지를 알아야 합니다.

🧩 Pod

• 쿠버네티스에서 가장 작은 배포 단위로, 하나 이상의 컨테이너를 포함할 수 있습니다. 보통 하나의 애플리케이션 인스턴스를 의미합니다.
• 각 Pod는 고유 IP를 가지며, 같은 Pod 안의 컨테이너들은 네트워크와 스토리지를 공유합니다.
• Pod는 하나 이상의 컨테이너를 포함할 수 있지만, 대부분의 경우 하나의 컨테이너만 포함합니다. Pod는 쿠버네티스에서 논리적 단위로, 실제로 컨테이너는 Docker와 같은 컨테이너 런타임에 의해 실행됩니다.
• Pod 내부의 컨테이너들은 네트워크 네임스페이스를 공유하기 때문에 같은 IP를 사용하여 서로 통신할 수 있습니다.

🚀 Node

• 쿠버네티스 클러스터에서 실제 애플리케이션이 실행되는 서버입니다. 노드는 물리적 서버일 수도 있고 가상 머신일 수도 있습니다.
• 각 Node는 여러 Pod를 포함할 수 있으며, Node가 여러 개 모여 클러스터를 이룹니다.
• Node에는 kubelet이라는 에이전트가 실행되어 쿠버네티스의 API 서버와 통신하며, 해당 Node에서 Pod를 실행하고 관리합니다.

🏢 Cluster

• 여러 Node가 모여 구성하는 하나의 큰 시스템입니다. 쿠버네티스가 클러스터 전체를 관리하며, 애플리케이션의 확장, 자원 할당, 장애 복구 등을 담당합니다.
• 클러스터는 여러 Node를 네트워크로 연결하여 구성되며, 각 Node는 물리적으로 분산되어 있을 수 있지만, 네트워크를 통해 하나의 클러스터로 관리됩니다.

🔄 ReplicaSet

• 특정 Pod의 복제본 수를 지정하여 항상 원하는 개수를 유지하게 해주는 오브젝트입니다.
• 예를 들어, Pod 인스턴스를 3개로 설정하면, 한 인스턴스가 죽더라도 자동으로 새 인스턴스를 생성해 3개를 유지합니다.

🔄 Deployment

• Deployment는 애플리케이션의 버전 관리와 롤백을 지원해줍니다. 예를 들어 애플리케이션을 배포하다가 문제가 발생하면 손쉽게 이전 버전으로 되돌릴 수 있습니다.

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🖥️ 2. 쿠버네티스의 주요 기능과 특징

🌐 자동화된 배포와 복구

• 애플리케이션을 자동으로 배포하고 오류가 발생하면 자동으로 복구합니다. 이를 통해 서버 다운타임을 최소화할 수 있습니다.

📈 확장성 (Scalability)

• 애플리케이션의 사용량이 많아지면 Pod의 수를 늘려 쉽게 확장할 수 있습니다. 반대로 사용량이 적을 때는 자원을 절약할 수 있습니다.

🔄 롤링 업데이트와 롤백

• 쿠버네티스는 버전 업데이트를 점진적으로 적용하는 롤링 업데이트를 지원합니다. 만약 업데이트 중 문제가 발생하면, 즉시 롤백할 수 있습니다.

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🐳 3. 도커(Docker)와 쿠버네티스의 관계

🍱 Docker란?

Docker는 컨테이너화된 애플리케이션을 만드는 도구입니다. 개발 환경에서부터 배포 환경까지 일관된 환경을 제공해주는 도구로, 컨테이너 이미지라는 패키지를 통해 애플리케이션을 환경에 구애받지 않고 실행할 수 있게 해줍니다.

📊 Docker와 Kubernetes의 관계

쿠버네티스와 도커는 애플리케이션을 컨테이너로 실행하고 관리한다는 점에서 상호보완적인 관계입니다.

• 도커: 애플리케이션의 컨테이너 이미지를 만들고 배포하는 도구
• 쿠버네티스: 여러 도커 컨테이너를 오케스트레이션하고 관리하는 플랫폼

즉, 도커가 컨테이너를 실행하는 역할을 한다면, 쿠버네티스는 여러 개의 컨테이너를 하나의 시스템으로서 관리하는 역할을 합니다.

쿠버네티스는 도커 외에도 containerd나 CRI-O와 같은 다른 컨테이너 런타임을 사용할 수 있습니다. Pod는 쿠버네티스에서 논리적 단위로, Docker를 포함한 다양한 컨테이너 런타임에 의해 실행됩니다.

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🛠️ 4. 쿠버네티스 기본 구성 요소와 실습 예제

쿠버네티스를 이해하기 위해 실제 예제를 통해 살펴보겠습니다. 이번 예제에서는 간단한 Nginx 서버를 배포하는 과정을 보여드리겠습니다.

Step 1: 쿠버네티스 클러스터 생성

• 미니쿠베(Minikube)를 사용하여 로컬에서 쿠버네티스 클러스터를 생성할 수 있습니다.

minikube start

Step 2: Nginx Pod 생성

이제 nginx-pod.yaml 파일을 만들어서 Nginx 컨테이너를 실행해보겠습니다.

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-pod
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:latest
    ports:
    - containerPort: 80

파일을 만든 후 다음 명령어로 Pod를 생성합니다.

kubectl apply -f nginx-pod.yaml

Step 3: Pod 상태 확인

Pod가 잘 생성되었는지 확인하려면 kubectl get pods 명령어를 사용합니다.

kubectl get pods

Step 4: Deployment 설정

이제 Deployment를 사용하여 Nginx 애플리케이션을 배포해 보겠습니다. nginx-deployment.yaml 파일을 작성합니다.

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80

작성한 파일을 배포합니다.

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

Step 5: 서비스 생성

외부에서 Nginx 서버에 접근할 수 있도록 Service를 설정합니다. nginx-service.yaml 파일을 작성합니다.

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80

다음 명령어로 서비스를 생성합니다.

kubectl apply -f nginx-service.yaml

Step 6: 서비스 접근

마지막으로, 생성한 서비스의 NodePort를 통해 Nginx 애플리케이션에 접근할 수 있습니다.

minikube service nginx-service

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🔍 5. 쿠버네티스의 장점과 한계

💪 장점

1. 자동화된 인프라 관리: 스케일링, 배포, 장애 복구 등이 자동화되어 관리 부담이 줄어듭니다.
2. 플랫폼 독립성: 어디서든 애플리케이션을 동일한 방식으로 실행할 수 있습니다.
3. 확장성: 대규모 애플리케이션 관리에 유리하여 유연한 확장이 가능합니다.

🚫 한계

1. 복잡성: 초기 설정과 사용법이 다소 어렵습니다.
2. 비용 문제: 대규모 환경에서는 관리와 자원 사용 비용이 증가할 수 있습니다.

쿠버네티스는 여러 Node를 네트워크로 연결하여 관리합니다. 각 Node는 물리적으로 분산되어 있을 수 있지만, 네트워크를 통해 하나의 클러스터로 구성됩니다. 컨트롤 플레인은 클러스터 전체를 관리하며, API 서버는 각 Node와 통신하여 Pod의 상태를 제어합니다. 각 Node의 kubelet은 API 서버와 상호작용하며 Pod를 실행하고 상태를 모니터링합니다.

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요약

쿠버네티스는 컨테이너화된 애플리케이션을 배포하고 관리하는 자동화된 플랫폼입니다. Docker와 함께 사용되며, 복잡한 환경에서의 효율적인 애플리케이션 관리를 가능하게 해줍니다. Pod, Node, Cluster 같은 기본 개념을 통해 확장성과 복원성을 갖춘 시스템을 구축할 수 있으며, kubectl 명령어와 YAML 파일을 통해 다양한 설정을 할 수 있습니다.

요약하자면: 쿠버네티스는 여러 컨테이너를 자동으로 관리하고 확장하는 플랫폼으로, 도커 컨테이너를 효율적으로 오케스트레이션하여 대규모 애플리케이션 운영을 지원합니다.