[kubernetes] Kubernetes란

[kubernetes] 쿠버네티스 목차

ㅁ 개요

 ㅇ 이 글은 쿠버네티스 공식 문서 중 "쿠버네티스란 무엇인가?" 를 바탕으로 쿠버네티스 개요를 정리하였다.

 

ㅁ Kubernetes란

  쿠버네티스는 컨테이너화된 워크로드와 서비스를 관리하기 위한 이식성이 좋고, 확장이 용이한 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.  컨테이너 가상화 기술은 서비스간에 자원격리를 하는데 OS를 별도로 띄우지 않아도 되기에 자동화에 빠르고, 자원 효율이 매우 높습니다.

 

ㅁ Kubernetes 어원과 역사

쿠버네티스란 명칭은 '키잡이'(helmsman)나 '파일럿'을 뜻하는 그리스어에서 유래했다. 쿠버네티스를 k8s 라고도 불리는데, K8s라는 표기는 "K"와 "s"와 그 사이에 있는 8글자를 나타내는 약식 표기이다. 구글이 2014년에 쿠버네티스 프로젝트를 오픈소스화했다. 구글은 전 세계적으로 수십만 대의 서버를 운영하고 있으며, 소프트웨어와 인프라를 전 세계에 확장할 수 있는 진보한 방법이 필요했고, 이에 Borg라는 내부 시스템을 개발해 개발자와 관리자가 수천 개의 애플리케이션과 서비스를 관리하는데 도움을 주었다. 쿠버네티스는 프로덕션 워크로드를 대규모로 운영하는 15년 이상의 구글 경험과 커뮤니티의 최고의 아이디어와 적용 사례가 결합되어 있다.

  구글의 Borg 시스템은 2015년 "Large-scale cluster management at Google with Borg" 라는 논문으로 공개하였고, 쿠버네티스란 이름으로 오픈소스로 공개하고 이를 Linux Foundation 재단 산하의 CNCF 재단에 기증했다. CNCF는 컨테이너 기술 및 주위 기술에 대한 프로젝트를 담당한다. 

 

ㅁ Kubernetes 여정

 

전통적인 배포 시대

  초기 조직은 애플리케이션을 물리 서버에서 실행했었다. 한 물리 서버에서 여러 애플리케이션를 실행 하였는데, 이는 리소스 할당의 문제가 발생했다. 예를 들어 특정 애플리케이션이 리소스 전부를 차지하면서 다른 애플리케이션의 성능이 저하될 수 있었다. 이에 대한 해결책은 서로 다른 여러 물리 서버에서 각 애플리케이션을 실행하는 것이 있다. 그러나 이 방법은 리소스를 100% 활용하지도 확장 가능하지도 않았다. 실제로 서비 스팩은 worst Case를 대비하기 위해 필요이상의 고사양으로 세팅되기 때문에 비용적인 낭비가 발생하였다.

 

가상화된 배포 시대

 그 해결책으로 가상화가 도입되었다. 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.

 가상화를 사용하면 물리 서버에서 리소스를 보다 효율적으로 활용할 수 있으며, 쉽게 애플리케이션을 추가하거나 업데이트할 수 있고 하드웨어 비용을 절감할 수 있어 더 나은 확장성을 제공한다. 가상화를 통해 일련의 물리 리소스를 폐기 가능한(disposable) 가상 머신으로 구성된 클러스터로 만들 수 있다. 각 VM은 가상화된 하드웨어 상에서 자체 운영체제를 포함한 모든 구성 요소를 실행하는 하나의 완전한 머신이다.  컨테이너는 가상화의 완전한 머신으로서의 무거움을 경량화 하여 탄력성을 높이므로써 유지 관리의 효율성을 극대화 하였다.

 

컨테이너 개발 시대,  컨테이너 vs 가상머신

 

 컨테이너 개발 시대를 이해 하기 위해서는 컨테이너와 가상머신의 차이를 우선 이해해야한다.  컨테이너는 VM과 유사하지만 격리 속성을 완화하여 애플리케이션 간에 운영체제(OS)를 공유한다. 가상머신은 애플리케이션을 동작시키기 위해서 애플리케이션이 사용하는 리소스만 사용하는 것뿐만 아니라 운영체제가 동작하기 위한 리소스가 추가로 필요하다. 그러나 컨테이너는 애플리케이션이 동작하기 위한 리소스만 사용하기 때문에 휠씬 더 빠르고 가볍게 동작시킬 수 있다.

 

컨테이너는 다음과 같은 추가적인 혜택을 제공하기 때문에 인기가 있다.

• 기민한 애플리케이션 생성과 배포: VM 이미지를 사용하는 것에 비해 컨테이너 이미지 생성이 보다 쉽고 효율적임.
• 지속적인 개발, 통합 및 배포: 안정적이고 주기적으로 컨테이너 이미지를 빌드해서 배포할 수 있고 (이미지의 불변성 덕에) 빠르고 효율적으로 롤백할 수 있다.
• 개발과 운영의 관심사 분리: 배포 시점이 아닌 빌드/릴리스 시점에 애플리케이션 컨테이너 이미지를 만들기 때문에, 애플리케이션이 인프라스트럭처에서 분리된다.
• 가시성(observability): OS 수준의 정보와 메트릭에 머무르지 않고, 애플리케이션의 헬스와 그 밖의 시그널을 볼 수 있다.
• 개발, 테스팅 및 운영 환경에 걸친 일관성: 랩탑에서도 클라우드에서와 동일하게 구동된다.
• 클라우드 및 OS 배포판 간 이식성: Ubuntu, RHEL, CoreOS, 온-프레미스, 주요 퍼블릭 클라우드와 어디에서든 구동된다.
• 애플리케이션 중심 관리: 가상 하드웨어 상에서 OS를 실행하는 수준에서 논리적인 리소스를 사용하는 OS 상에서 애플리케이션을 실행하는 수준으로 추상화 수준이 높아진다.
• 느슨하게 커플되고, 분산되고, 유연하며, 자유로운 마이크로서비스: 애플리케이션은 단일 목적의 머신에서 모놀리식 스택으로 구동되지 않고 보다 작고 독립적인 단위로 쪼개져서 동적으로 배포되고 관리될 수 있다.
• 리소스 격리: 애플리케이션 성능을 예측할 수 있다.
• 자원 사용량: 리소스 사용량: 고효율 고집적.

 

ㅁ Kubernetes의 필요성, 오케스트레이션

 Kubernetes의 필요성은 오케스트라와 지휘자의 역할을 비유해서 설명할 수 있다. 지휘자는 훌륭한 연주회를 위해 적절하게 악기의 종류와 수를 선택하여 배치시킨다. 곡에 따라서 일부 악기의 수를 확장하고 축소시키며, 특별한 장애상황에서는 다른 악사와 악기로 교체하기도 한다. 악사는 컨테이너이고, 애플리케이션은 악기에 비유할 수 있을 것이다.

 컨테이너는 애플리케이션을 포장하고 실행하는 좋은 방법이다. 프로덕션 환경에서는 애플리케이션을 실행하는 컨테이너를 관리하고 일부 컨테이너가 이상이 없는지 확인해야 한다. 그것이 쿠버네티스가 필요한 이유이다! 쿠버네티스는 분산 시스템을 탄력적으로 실행하기 위한 프레임 워크를 제공한다. 애플리케이션의 확장과 장애 조치를 처리하고, 배포 패턴 등을 제공함으로서 프로덕션 환경을 오케스트레이션 하는 것이다.

 

 쿠버네티스는 다음을 제공한다.

• 서비스 디스커버리와 로드 밸런싱 쿠버네티스는 DNS 이름을 사용하거나 자체 IP 주소를 사용하여 컨테이너를 노출할 수 있다. 컨테이너에 대한 트래픽이 많으면, 쿠버네티스는 네트워크 트래픽을 로드밸런싱하고 배포하여 배포가 안정적으로 이루어질 수 있다.
• 스토리지 오케스트레이션 쿠버네티스를 사용하면 로컬 저장소, 공용 클라우드 공급자 등과 같이 원하는 저장소 시스템을 자동으로 탑재 할 수 있다.
• 자동화된 롤아웃과 롤백 쿠버네티스를 사용하여 배포된 컨테이너의 원하는 상태를 서술할 수 있으며 현재 상태를 원하는 상태로 설정한 속도에 따라 변경할 수 있다. 예를 들어 쿠버네티스를 자동화해서 배포용 새 컨테이너를 만들고, 기존 컨테이너를 제거하고, 모든 리소스를 새 컨테이너에 적용할 수 있다.
• 자동화된 빈 패킹(bin packing) 컨테이너화된 작업을 실행하는데 사용할 수 있는 쿠버네티스 클러스터 노드를 제공한다. 각 컨테이너가 필요로 하는 CPU와 메모리(RAM)를 쿠버네티스에게 지시한다. 쿠버네티스는 컨테이너를 노드에 맞추어서 리소스를 가장 잘 사용할 수 있도록 해준다.
• 자동화된 복구(self-healing) 쿠버네티스는 실패한 컨테이너를 다시 시작하고, 컨테이너를 교체하며, '사용자 정의 상태 검사'에 응답하지 않는 컨테이너를 죽이고, 서비스 준비가 끝날 때까지 그러한 과정을 클라이언트에 보여주지 않는다.
• 시크릿과 구성 관리 쿠버네티스를 사용하면 암호, OAuth 토큰 및 SSH 키와 같은 중요한 정보를 저장하고 관리 할 수 있다. 컨테이너 이미지를 재구성하지 않고 스택 구성에 시크릿을 노출하지 않고도 시크릿 및 애플리케이션 구성을 배포 및 업데이트 할 수 있다.

 

ㅁ 함께 보면 좋은 사이트

쿠버네티스란 무엇인가?

 

쿠버네티스를 소개 유튜브 영상