[쿠버네티스 시작] 쿠버네티스 인사이드

1. 쿠버네티스 구성 요소

출처 : 조훈(쉽게 시작하는 쿠버네티스)

 

위 그림은 쿠버네티스 클러스터의 핵심 구성요소 전체 구조를 보여주는 다이어그램이다. 크게 보면 다음 3개의 영역으로 나눌 수 있다.

 

1. Control Plane = 클러스터를 관리하는 두뇌

2. Cluster Addons = 기본 네트워크 / DNS 기능

3. Node Components = 각 노드에서 실행되는 구성요소

 

1) Control Plane 구성요소

 

클러스터의 상태를 관리하고 스케줄링하는 핵심 컴포넌트이다.

 

• API Server (api)
  
  • 쿠버네티스의 모든 요청이 들어오는 관문
  • 역할
    • kubectl 명령 처리
    • 클러스터 상태 관리
    • 다른 컴포넌트들이 API로 통신
• etcd
  • 쿠버네티스의 데이터베이스
  • 역할
    • 클러스터 상태 저장
    • 모든 리소스 정보 저장
• Controller Manager (c-m)
  • 클러스터 상태를 원하는 상태로 유지하는 컨트롤러 모음
  • 예시
    • deployment로 pod 3개 유지인데 현재 2개이면 Controller Manager가 pod 1개 추가 생성
• Scheduler (sched)
  • Pod를 어느 노드에 배치할지 결정
  • Scheduler의 판단
    • CPU, Memory, Node 상태, Affinity, Taint/Toleration

 

2) Cluster Addons

 

• CoreDNS
  • 쿠버네티스 내부 DNS 서버로 Pod간 통신할 때 사용
• kube-proxy (k-proxy)
  • Service 네트워크 구현
• CNI (Calico)
  • Container Network Interface
  • Pod 네트워크 제공
    • Pod IP 할당 등을 통해 Pod간 통신 가능하게 만듦

 

3) Node Components

 

각 Worker Node에서 실행된다.

 

• kubelet
  • 노드에서 Pod를 실제 실행하는 에이전트 
• container runtime
  • 예 : containerd, CRI-0, Docker(구버전)
• systemd
  • 리눅스 서비스 관리자 
  • kubelet 실행 방식 

 

4) Kubernetes Workload 리소스

• Pod
  • 쿠버네티스의 최소 실행 단위
  • 컨테이너 묶음, IP공유, 스토리지 공유
• Deployment (deploy)
  
  • Pod 관리 리소스
  • 기능
    • 롤링 업데이트
    • Replica 관리
    • 자동 복구
• DaemonSet (ds)
  • 모든 노드에 Pod 하나씩 실행

 

 

2. 구역을 나누는 네임스페이스(Namespace)

출처 : 조훈(쉽게 시작하는 쿠버네티스)

 

쿠버네티스에서의 네임스페이스란 클러스터 안의 리소스를 논리적으로 나누는 가상 공간이다.

 

1. deafult namespace = 사용자가 일반적으로 사용하는 기본 공간으로 애플리케이션, 웹서버 등이 들어간다.

2. kube-system = 쿠버네티스 시스템 구성요소들이 들어가는 공으로 scheduler, calico, kube-proxy 등등

3. metallb-system namespace = MetalLB 같은 네트워크 컴포넌트를 위한 namespace

 

kube-system 구성요소 보기

 

kubectl get pods -n kube-system 을 통해 숨겨져 있던 pod들을 확인할 수 있다.

 

AWS의 EKS, Azure의 AKS, GCP의 GKE 전부 kube-system이 있다.

 

 

3. 쿠버네티스 구성 요소들이 하는 일

1) 쿠버네티스의 기본 철학

출처 : 조훈(쉽게 시작하는 쿠버네티스)

 

쿠버네트스는 각자의 일을 열심히 하는 마이크로서비스 아키텍쳐이다.

 

2) 파드가 배포 된다면

출처 : 조훈(쉽게 시작하는 쿠버네티스)

 

1. 파드 생성요청

생성 요청이 API 서버로 넘어감

 

2. 컨트롤 매니저에 파드 생성이 되었는지 감시하고 컨트롤 매니저가 API 서버의 내용을 보고 값을 선언한 값을 API 서버로 결과 상태 업데이트

 

3. API서버는 또다시 스케줄러에 새로운 파드가 워커 노드에 들어갔는지 감시만 하고 스케줄러는 스케줄만 하고 API 서버로 결과 상태 업데이트

 

4. API서버는 kubelet에 새로운 파드가 노드에 잘 소속되어 있는지 감시

 

5. kubelet이 컨테이너 런타임으로 컨테이너 생성

 

6. 파드 상태 정보를 API 서버로 결과 상태 업데이트

 

 

4. 쿠버네티스는 선언적 시스템

출처 : 조훈(쉽게 시작하는 쿠버네티스)

 

쿠버네티스는 추구하는 상태와 현재상태를 맞추려고 하는 선언적 시스템이다.

 

 

5. API와 ETCD

출처 : 조훈(쉽게 시작하는 쿠버네티스)

 

etcd는 API가 추구하는 값 선언한 값을 휘발되지 않게 저장해주는 곳이다. API 서버가 etcd에 데이터를 저장한다.

 

 

 

6. 쿠버네티스의 파드 배포 전체 흐름 보기

출처 : 조훈(쉽게 시작하는 쿠버네티스)

 

1. kubectl 를 통해 API 서버에 요구하는 명령을 보냄

2. API는 etcd에 선언된 정보를 가장 먼저 보냄 (문제가 생기면 etcd 정보를 복원)

3. API 서버를 컨트롤 매니저가 보고 값을 바꾼뒤 API 서버에 결과 상태 업데이트

4. API 서버를 스케줄러가 보고 업데이트 한 뒤, API 서버에 결과 상태 업데이트

5-7. API 서버를 보고 kubelet이 pod 생성하기 위해 컨테이너 런타임에게 요청해서 pod 생성

8. 실제로 사용자와 통신하기 위해 kube-proxy를 활용

9. kubelet은 API 서버에 결과 상태 업데이트 

 

여기서 가장 중요한 요소는 API 서버는 모든 것의 중심에 있다. API 서버는 쿠버네티스 클러스터를 이루는 모든 것의 게이트웨이이다.

 

추가 개념:

 

쿠버네티스에서 IP를 할당할 때, 우리가 직접 지정할 수 없고 쿠버네티스가 직접 지정한다. 그렇기 때문에 이름으로 접근하게 끔 하기 위한 것이 CoreDNS 이다.