쿠버네티스 클러스터
컨테이너화 된 애프릴케이션을 실행하는 노드라고 하는 워커 머신의 집합으로, 모든 클러스터는 최소 한 개의 워커 노드를 가진다.
워커 노드는 애플리케이션의 구성요소인 파드를 호스트하며, 컨트롤 플레인은 워커 노드와 클러스터 내 파드를 관리한다.
프로덕션 환경에서는 일반적으로 컨트롤 플레인이 여러 컴퓨터에 걸쳐 실행되고, 클러스터는 일반적으로 여러 노드를 실행하므로 내결함성과 고가용성이 제공된다.
컨트롤 플레인 컴포넌트
컨트롤 플레인 컴포넌트는 클러스터에 관한 전반적인 결정 (스케줄링 등)을 수행하고 클러스터 이벤트를 감지하고 반응한다.
컨트롤 플레인 컴포넌트는 클러스터 내 어떠한 머신에서도 동작할 수 있으나, 간결성 유지를 위해 구성 스크립트는 보통 동일 머신 상에 모든 컨트롤 플레인 컴포넌트를 구동시키고, 사용자 컨테이너는 해당 머신 상에 동작시키지 않는다.
kube-apiserver
API 서버는 쿠버네티스 API를 노출하는 쿠버네티스 컨트롤 플레인 컴포넌트이다. API 서버는 쿠버네티스 컨트롤 플레인의 프론트 엔드이다.
kube-apiserver는 마스터 노드의 중심에서 모든 클라이언트, 컴포넌트로 부터 오는 요청들을 받는 REST API 서버이다.
kubectl와 Kubernetes SDK를 이용할 수 있지만, 직접 REST API 호출로 쿠버네티스와 통신할 수 있다.
쿠버네티스 API를 사용하여 애플리케이션을 작성하는 경우 클라이언트 라이브러리 중 하나를 사용하는 것이 좋다. https://kubernetes.io/ko/docs/reference/using-api/client-libraries/
etcd
모든 클러스터 데이터를 담는 쿠버네티스 뒷단의 저장소로 사용되는 일관성 및 고가용성 키-값 저장소.
Kubernetes 운영을 위한 etcd 기본 동작 원리의 이해
kubernetes는 기반 스토리지(backing storage)로 etcd를 사용하고 있고, 모든 데이터가 etcd에 보관된다(클러스터에 어떤 노드가 몇 개나 있고 어떤 파드가 어떤 노드에서 동작하고 있는지등 ). 동작중인 클러스터의 etcd 데이터베이스가 유실된다면 컨테이너 뿐만 아니라 클러스터가 사용하는 모든 리소스는 미아가 된다.
따라서 쿠버네티스 클러스터에서 etcd를 뒷단 저정소로 사용한다면, 이 데이터를 백업하는 계획을 필수적으로 갖추어야 한다.
kube-scheduler
노드가 배정되지 않은 새로 생성된 파드를 감지하고, 실행할 노드를 선택하는 컨트롤 플레인 컴포넌트.
아래 항목들에 대해 고려하여 스케줄링이 이루어진다.
- 리소스에 대한 개별 및 총체적 요구 사항
- 하드웨어/소프트웨어/정책적 제약
- 어피니티(affinity) 및 안티-어피니티(anti-affinity) 명세
- 데이터 지역성
- 워크로드간 간섭
- 데드라인
kube-controller-manager
컨트롤러 프로세스를 실행하는 컨트롤 플레인 컴포넌트.
각 컨트롤러는 논리적으로 분리된 프로세스이지만, 복잡성을 낮추기 위해 모두 단일 바이너리로 컴파일되고 단일 프로세스 내에서 실행된다.
- 노드 컨트롤러: 노드가 다운되었을 때 통지와 대응에 관한 책임을 가진다.
- 잡 컨트롤러: 일회성 작업을 나타내는 잡 오브젝트를 감시한 다음, 해당 작업을 완료할 때까지 동작하는 파드를 생성한다.
- 엔드포인트 컨트롤러: 엔드포인트 오브젝트를 채운다.(서비스와 파드를 연결시킨다.)
- 서비스 어카운트 & 토큰 컨트롤러: 새로운 네임스페이스에 대한 기본 계정과 API 접근 토큰을 생성한다.
cloud-controller-manager
클라우드 별 컨트롤 로직을 포함하는 쿠버네티스 컨트롤 플레인 컴포넌트이다.
클라우드 컨트롤러 매니저를 통해 클러스터를 클라우드 공급자의 API에 연결하고, 해당 클라우드 플랫폼과 상호 작용하는 컴포넌트와 클러스터와만 상호 작용하는 컴포넌트를 구분할 수 있게 해준다.
클라우드 제공자 전용 컨트롤러만 실행한다. 자신의 사내 또는 PC 내부의 학습 환경에서 쿠버네티스를 실행 중인 경우 클러스터에는 클라우드 컨트롤러 매니저가 없다.
kube-controller-manager와 마찬가지로 cloud-controller-manager는 논리적으로 독립적인 여러 컨트롤 루프를 단일 프로세스로 실행하는 단일 바이너리로 결합한다. 수평으로 확장(두 개 이상의 복제 실행)해서 성능을 향상시키거나 장애를 견딜 수 있다.
- 노드 컨트롤러: 노드가 응답을 멈춘 후 클라우드 상에서 삭제되었는지 판별하기 위해 클라우드 제공 사업자에게 확인하는 것
- 라우트 컨트롤러: 기본 클라우드 인프라에 경로를 구성하는 것
- 서비스 컨트롤러: 클라우드 제공 사업자 로드밸런서를 생성, 업데이트 그리고 삭제하는 것
노드 컴포넌트
노드 컴포넌트는 동작 중인 파드를 유지시키고 쿠버네티스 런타임 환경을 제공하며, 모든 노드 상에서 동작한다.
kubelet
클러스터의 각 노드에서 실행되는 에이전트. kubelet은 파드에서 컨테이너가 확실하게 동작하도록 관리한다.
다양한 메커니즘을 통해 제공된 파드 스펙(PodSpec)의 집합을 받아 컨테이너가 해당 파드 스펙에 따라 건강하게 동작하는 것을 확실히 한다.
kubelet은 쿠버네티스를 통해 생성되지 않는 컨테이너는 관리하지 않는다.
kube-proxy
클러스터의 각 노드에서 실행되는 네트워크 프록시로, 크버네티스의 서비스 개념 구현부이다.
노드의 네트워크 규칙을 관리한다. 네트워크 규칙이 내부 네트워크 세션이나 클러스터 바깥에서 파드로 네트워크 통신을 하도록 해준다.
운영체제에 가용한 패킷 필터링 계층이 있는 경우, 이를 사용한다. 그렇지 않으면, kube-proxy는 트래픽 자체를 포워드한다.
컨테이너 런타임
컨테이너 런타임은 컨테이너 실행을 담당하는 소프트웨어이다.
쿠버네티스는 containerd, CRI-O와 같은 컨테이너 런타임 및 모든 Kubernetes CRI(컨테이너 런타임 인터페이스) 구현체를 지원한다.
CRI란?
클러스터 컴포넌트를 다시 컴파일하지 않아도 Kubelet이 다양한 컨테이너 런타임을 사용할 수 있도록 하는 플러그인 인터페이스이다.