쿠버네티스란 무엇인가? (part 1)

Mobility -

What is k8s?

쿠버네티스란 명칭은 키잡이(helmsman)나 파일럿을 뜻하는 그리스어에서 유래했으며 K8s라는 표기는 "K"와 "s"와 그 사이에 있는 8글자를 나타내는 약식 표기이다.

쿠버네티스는 컨테이너화된 워크로드와 서비스를 관리하기 위한 이식성이 있고, 확장가능한 오픈소스 플랫폼으로 선언적 구성과 자동화를 모두 용이하게 해준다.

Background of K8s

배포 방식의변화

1. Traditional Deployment

  • 물리 서버에서 어플리케이션을 직접 실행
  • 각 리소스별 한계를 정의할 방법이 없어 리소스 할당의 문제가 발생 (A app이 리소스를 갑자기 확 먹으면 B, C app의 성능이 저하)
  • 따라서 다른 여러 물리서버에서 각 어플리케이션을 실행하였으나, 리소스 활용 문제와 확장의 어려움으로 유지 비용이 증가

2. Virtualized Deployment

  • 물리 서버에 VM을 통해 시스템을 분리하고, 각각의 시스템에서 어플리케이션을 실행
  • 각각의 환경이 분리되어있어 업데이트, 추가가 용이하며 하드웨어를 효율적으로 사용해 유지 비용이 감소

3. Container Deployment

  • VM과 유사하지만 OS/kernel등을 다 분리해 각각 가져가는 격리성을 완화해 app간 OS를 공유하고, 이외의 사항을 분리해 운영
  • VM의 장점을 그대로 가져가며, 기본 인프라와의 종속성을 끊어 어디서든 올릴수 있고 가벼움
  • 아래와 같은 추가적인 혜택을 제공

    - 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 인프라스트럭처에 분리됨
    - 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.
    - 리소스 사용량: 고효율 고집적.

Why is k8s necessary?

프로덕션 환경에서는 애플리케이션을 실행하는 컨테이너를 관리하고 가동 중지 시간이 없는지 확인해야 한다.

ex) 컨테이너가 Down 되면 이를 확인하고 다른 컨테이너를 다시 Up 시켜줘야함

이 작업을 시스템으로 자동적으로 처리하면 효율적이고 쉽지않을까? 에서 시작되었다.

What does k8s provide?

쿠버네티스는 분산 시스템을 탄력적으로 실행하기 위해 애플리케이션의 확장과 장애 조치를 처리하고, 배포 패턴 등을 제공하는 프레임워크를 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 변경 할 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.

Summary

기술이 발전함에 따라 Service Deployment가 변화하여 현재 Container 배포 방식이 보급됨. 이 Container를 잘 사용하기 위한 다양한 방법들이 연구 되었음

이 방법들을 하나의 시스템으로 묶어 자동적으로 처리 및 관리 하기위한 Needs가 생겨, 그로 인해 위에서 본 기능들을 가진 k8s가 탄생하게 되었음.

다음 2화에는 쿠버네티스의 component에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 기대해주세요. PART 2 COMING SOON. 🔜