[K8s] 01. 쿠버네티스 시작하기: 컨테이너 오케스트레이션의 이해
Docker만으로는 부족한 이유, 쿠버네티스의 아키텍처와 주요 구성 요소를 정리합니다.
들어가며
Docker는 단일 서비스를 컨테이너로 가상화하는 데 탁월하지만, 수많은 컨테이너를 효율적으로 관리하고 운영하는 기능은 제공하지 않습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 등장한 것이 바로 컨테이너 오케스트레이터인 쿠버네티스(Kubernetes)입니다.
쿠버네티스는 Auto Scaling, Auto Healing, 배포 자동화 등 대규모 컨테이너 환경 운영에 필요한 다양한 편의 기능을 제공하여, 현대적인 클라우드 네이티브 애플리케이션 개발의 핵심 도구로 자리잡았습니다.
Docker만으로 부족한 이유
Docker Compose로 여러 컨테이너를 함께 운영할 수 있지만, 한계가 있습니다.
| 상황 | Docker (단독) | 쿠버네티스 |
|---|---|---|
| 컨테이너가 죽으면 | 수동으로 재시작 | 자동 재시작 (Auto Healing) |
| 트래픽이 갑자기 늘면 | 수동으로 컨테이너 추가 | 자동 스케일 아웃 (Auto Scaling) |
| 새 버전 배포 시 | 서비스 중단 발생 | 무중단 배포 (Rolling Update) |
| 여러 서버에 분산 운영 | 별도 구성 필요 | 클러스터로 자동 관리 |
실습 환경 구성
인프런 - 대세는 쿠버네티스
본 실습에서는 Linux, Docker, Kubernetes 환경에서 간단한 Node.js 애플리케이션을 배포하는 과정을 단계별로 진행합니다.
1. Linux 환경
- Node.js를 설치하고 8000번 포트로 Hello World 애플리케이션을 실행합니다.
2. Docker 환경
- Docker를 이용하여 컨테이너를 생성합니다.
- Docker Hub에서 공식 Node.js 컨테이너 이미지를 가져옵니다.
- Hello World 애플리케이션을 컨테이너에 포함시킵니다.
- 컨테이너를 실행하여 외부에서 8100번 포트로 접근할 수 있도록 설정합니다.
3. Kubernetes 환경
- 앞서 생성한 컨테이너 이미지를 Docker Hub에 업로드합니다.
- Kubernetes에서 Pod와 Container를 생성할 때 Docker Hub의 이미지를 참조합니다.
- Pod를 외부에 노출시키기 위해 Service 리소스를 사용합니다.
- External IP를 통해 외부에서 애플리케이션에 접근할 수 있습니다.
쿠버네티스 아키텍처
인프런 - 대세는 쿠버네티스
클러스터 구조
쿠버네티스는 하나의 마스터 노드와 여러 개의 워커 노드로 구성된 클러스터 형태로 운영됩니다.
- Master 노드 (Control Plane)
- 클러스터 전반의 의사결정을 담당합니다.
kube-apiserver: 모든 요청의 진입점.kubectl명령도 여기를 거칩니다.etcd: 클러스터 상태를 저장하는 분산 키-값 저장소.kube-scheduler: 새로 생성된 Pod를 어느 노드에 배치할지 결정합니다.kube-controller-manager: 원하는 상태(Desired State)를 유지하도록 계속 감시합니다.
- Worker 노드
- 실제 애플리케이션 컨테이너가 실행되는 자원을 제공합니다.
kubelet: 마스터 노드의 지시를 받아 Pod를 실제로 실행합니다.kube-proxy: 네트워크 트래픽을 적절한 Pod로 라우팅합니다.
주요 구성 요소
Pod
쿠버네티스에서 배포 가능한 가장 작은 단위입니다. 하나 이상의 컨테이너를 포함하며, 같은 Pod 안의 컨테이너는 네트워크와 스토리지를 공유합니다.
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# Pod 정의 예시
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: my-app
spec:
containers:
- name: app
image: my-app:1.0
ports:
- containerPort: 8080
Pod는 단독으로 사용하기보다 Controller를 통해 관리하는 것이 일반적입니다. Pod 자체는 죽으면 자동으로 재시작되지 않기 때문입니다.
Namespace
쿠버네티스 오브젝트들을 논리적으로 독립된 공간으로 분리합니다. 팀별, 프로젝트별, 환경별(개발/스테이징/운영)로 리소스를 격리할 수 있습니다.
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# Namespace 생성
kubectl create namespace production
# 특정 Namespace에서 Pod 목록 확인
kubectl get pods -n production
Volume
Pod가 재생성되면 컨테이너 내부의 데이터가 소실됩니다. 데이터 영속성을 보장하기 위해 Volume을 사용합니다. DB 데이터, 업로드 파일 등 영구 보존이 필요한 데이터는 Volume에 저장해야 합니다.
Controller
컨트롤러는 Pod의 생명주기를 관리하는 핵심 구성 요소입니다. 원하는 상태(Desired State)를 정의하면 컨트롤러가 실제 상태를 그에 맞게 유지합니다.
ReplicaSet
- Pod가 종료되면 자동으로 감지하여 재생성합니다. (Auto Healing)
replicas값을 조정하여 Pod 개수를 동적으로 늘리거나 줄입니다. (Scale In/Out)
Deployment
실무에서 가장 자주 사용하는 컨트롤러입니다. ReplicaSet을 래핑하여 배포 기능을 추가합니다.
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apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: my-app
spec:
replicas: 3
selector:
matchLabels:
app: my-app
template:
metadata:
labels:
app: my-app
spec:
containers:
- name: app
image: my-app:2.0 # 버전 변경 시 Rolling Update 자동 진행
- Rolling Update: 새 버전 Pod를 하나씩 교체하며 무중단으로 배포합니다.
- Rollback: 배포 후 문제가 생기면
kubectl rollout undo명령으로 이전 버전으로 즉시 돌아갈 수 있습니다.
DaemonSet
- 각 노드에 Pod가 정확히 하나씩만 실행되도록 보장합니다.
- 새 노드가 클러스터에 추가되면 자동으로 해당 Pod도 생성됩니다.
- 주로 로그 수집(Fluentd), 모니터링 에이전트(Prometheus Node Exporter) 등에 사용됩니다.
Job / CronJob
- Job: 특정 작업을 수행하고 종료해야 하는 배치 작업에 사용합니다. 작업이 완료되면 Pod가 종료됩니다.
- CronJob: Job을 주기적으로 실행합니다. Linux의 Cron과 동일한 스케줄 문법(
0 2 * * *)을 사용합니다.
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# 매일 새벽 2시에 실행되는 CronJob
apiVersion: batch/v1
kind: CronJob
metadata:
name: daily-report
spec:
schedule: "0 2 * * *"
jobTemplate:
spec:
template:
spec:
containers:
- name: report
image: report-generator:1.0
restartPolicy: OnFailure
실습 환경 네트워크 구성
인프런 - 대세는 쿠버네티스
실습 환경 설치 방법은 강의 자료와 강사님의 네이버 카페를 참고하시기 바랍니다.
자주 쓰는 kubectl 명령어
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# Pod 목록 확인
kubectl get pods
# Pod 상세 정보 (문제 발생 시 원인 파악에 유용)
kubectl describe pod <pod-name>
# Pod 로그 확인
kubectl logs <pod-name>
# Deployment 목록 확인
kubectl get deployments
# 이미지 버전 업데이트 (Rolling Update 자동 진행)
kubectl set image deployment/my-app app=my-app:2.0
# 이전 버전으로 롤백
kubectl rollout undo deployment/my-app
마치며
쿠버네티스는 처음 접하면 구성 요소가 많아 복잡하게 느껴지지만, 핵심은 단순합니다. “원하는 상태를 선언하면, 쿠버네티스가 그 상태를 유지해준다”는 것입니다. 다음 글에서는 실제 쿠버네티스 클러스터에서 Pod와 Service를 생성하여 애플리케이션을 배포하는 실습을 진행하겠습니다.