💡 쿠버네티스(Kubernetes)

1. 개요

• 구글에서 개발하고 CNCF(Cloud Native Computing Foundation)로 이관된 오픈소스 기반 컨테이너 오케스트레이션 플랫폼
• 다수의 컨테이너화된 애플리케이션을 자동으로 배포, 스케일링, 로드 밸런싱, 복구, 관리 수행
• 클라우드 네이티브 아키텍처의 핵심 구성요소로 활용되며, DevOps 및 CI/CD 파이프라인에 밀접하게 연계

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2. 등장 배경

• 모놀리식 아키텍처에서 마이크로서비스 아키텍처로 전환됨에 따라, 컨테이너 기술의 수요 증가
• Docker 등 컨테이너 기술의 발전에도 불구하고, 다수 컨테이너의 통합 관리 및 운영의 복잡성 증가
• 컨테이너의 상태 모니터링, 자원 스케줄링, 장애 복구, 롤링 업데이트 등 자동화된 관리 필요성 대두
• 이러한 문제 해결을 위한 오케스트레이션 툴로서 쿠버네티스 등장

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3. 주요 구성 요소

■ 마스터 컴포넌트

• API Server
  → 클러스터와 상호작용하는 진입점으로, RESTful API를 통해 명령 수신 및 클러스터 상태 관리
• Scheduler
  → 컨테이너의 실행 위치 결정. 노드의 자원 상태, 정책 등을 고려하여 최적 노드 선택
• Controller Manager
  → 노드, 레플리카, 엔드포인트 등 다양한 리소스의 상태를 지속적으로 모니터링하고 지정된 상태 유지
• etcd
  → 클러스터의 상태 및 설정 정보를 저장하는 분산형 키-값 저장소. 고가용성과 일관성 보장

■ 워커 컴포넌트

• kubelet
  → 각 노드에서 실행되며, 컨테이너 상태 모니터링 및 명령 수행
• kube-proxy
  → 네트워크 프록시 및 로드 밸런서 역할 수행. 클러스터 내부 서비스 간 통신 지원
• Container Runtime
  → 실제 컨테이너 실행을 담당하는 런타임 (예: containerd, CRI-O 등)

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4. 쿠버네티스의 핵심 리소스

리소스	설명
Pod	쿠버네티스에서 가장 작은 배포 단위. 하나 이상의 컨테이너를 포함하며, 공유 스토리지 및 IP 사용
ReplicaSet	지정된 수의 동일한 Pod를 유지 관리
Deployment	롤링 업데이트, 롤백 등 버전 관리를 포함한 Pod 관리 방식 제공
Service	Pod 간 통신을 위한 네트워크 추상화 제공. ClusterIP, NodePort, LoadBalancer 등 유형 존재
ConfigMap	환경설정 정보를 분리하여 관리할 수 있는 객체
Secret	암호, 토큰 등 민감 정보를 안전하게 저장
Namespace	자원 격리를 위한 가상 클러스터 개념
Volume	컨테이너 간 공유되는 저장 공간 추상화

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5. 주요 기능

• 자동화된 배포 및 롤아웃
  → 버전 관리와 함께 애플리케이션 배포, 롤링 업데이트 수행
• 자가 치유(Self-healing)
  → 장애 발생 시 자동으로 Pod 재시작, 교체 또는 재배치
• 서비스 디스커버리 및 로드 밸런싱
  → 클러스터 내 Pod 간 통신을 위해 서비스 자동 탐색 및 요청 분산
• 수평적 오토스케일링
  → 메트릭(CPU 사용률 등)에 따라 Pod 개수 자동 조정
• 구성 관리 및 보안 강화
  → ConfigMap 및 Secret을 통한 민감 정보 관리와 접근 통제

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6. 장점

• 애플리케이션의 고가용성과 무중단 배포 보장
• 인프라와 무관하게 동작 가능 (온프레미스, 클라우드, 하이브리드 환경)
• 수천 개의 노드와 수만 개의 컨테이너까지 확장 가능
• 멀티 테넌시 환경에서 자원 분리 및 정책 기반 접근 가능
• 강력한 커뮤니티 기반으로 지속적인 기능 개선과 생태계 확장

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7. 쿠버네티스 생태계

• Helm : 패키지 매니저 역할, 복잡한 애플리케이션을 템플릿화
• Prometheus + Grafana : 모니터링 및 시각화 도구와의 통합
• Istio : 서비스 메시 구현을 위한 인그레스, 보안, 트래픽 제어 기능
• ArgoCD : GitOps 방식의 쿠버네티스 배포 자동화 도구
• Knative : 서버리스 컴퓨팅 환경 구축 도구

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8. 관련 기술과의 연계

• DevOps
  → CI/CD 파이프라인과 통합하여 지속적 배포 가능
• 클라우드 서비스
  → AWS EKS, Google GKE, Azure AKS 등 쿠버네티스를 서비스로 제공하는 형태 확산
• 컨테이너 기술(Docker)
  → 쿠버네티스는 컨테이너 런타임에 독립적이나, Docker와의 연계가 가장 일반적

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9. 쿠버네티스 활용 시 고려사항

• 초기 학습 곡선이 높고 운영 복잡성 존재
• 리소스 오버헤드 발생 가능성, 경량화 필요
• 네트워크 보안 및 정책 설정 등 고도화된 운영 정책 필요
• 롤아웃/롤백 전략, 상태 점검, 헬스체크 등 명확한 정책 수립 필요

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10. 결론

• 쿠버네티스는 현대 소프트웨어 개발과 운영을 혁신적으로 변화시킨 핵심 기술 중 하나로 평가
• 클라우드 네이티브 환경을 위한 표준 오케스트레이션 플랫폼으로 자리매김
• 운영 자동화, 확장성, 고가용성을 보장하며, DevOps와 마이크로서비스 아키텍처 실현의 필수 기반 기술로 활용 중

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