쿠버네티스(Kubernates)

I. Container-Driven 오케스트레이션 플랫폼, 쿠버네티스의 개요

가. 쿠버네티스의 정의

   - 컨테이너화 된 워크로드와 서비스를 관리하기 위한 이식성/확장 가능한 오픈소스 SW/플랫폼

나. 쿠버네티스의 특징

특징	내용
Fault Tolerance	- 점진적 업데이트 제공, 서비스 중단 없이 업데이트 가능 - 자가회복(Self-Healing), 장애 시 복제 컨테이너 생성해서 서비스 시작
Vender Lock In	- 도커 컨테이너 기반, 특정 업체에 종속되지 않고 클라우드 환경 이전

다. 쿠버네티스의 등장배경

특징	내용
마이크로 서비스 아키텍처 발전	- 1~2코어 운영의 작은 서비스 다수 등장 - VM 운영 환경의 낭비 증가
솔루션 발전	- VM이나 컨테이너 단위로 배포하는 피닉스 서버 패턴 - 지능형 라우팅, 분산 트랜잭션 로그 추적
데브옵스 성숙화	- 플랫폼과 자동화 목표의 역할 명확화

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II. 쿠버네티스의 구성도 및 구성요소

가. 쿠버네티스의 구성도

- 컨테이너가 배포되는 가상 또는 물리머신인 노드의 집합 전체를 쿠버네티스 마스터에서 관리

나. 쿠버네티스의 구성요소

구분	항목	내용
마스터 노드	컨트롤 매니저	- 쿠버네티스의 전체 시스템을 관리하고 통제하는 에이전트
	API 서버	- 각 노드의 Kubelet과 통신하기 위한 API 서버
	Etcd	- 쿠버네티스의 각종 설정 파일들을 저장하고 있는 영구적인 저장 공간
	스케줄러	- 적재적소에 맞는 노드에 Pod를 할당해주기 위한 JOB스케줄러
워커 노드	Kubelet	- 노드에 배포되는 에이전트, 마스터 API 서버와 통신을 하면서, 노드가 수행해야 할 명령을 받아서 수행하고, 반대로 노드의 상태 등을 마스터로 전달하는 역할 수행
	Kube-proxy	- 노드로 들어오는 네트워크 트래픽을 적절한 컨테이너로 라우팅하고, 로드밸런싱 등 노드로 들어오고 나가는 네트워크 트래픽을 프록시하고, 노드와 마스터간의 네트워크 통신을 관리
	컨테이너 런타임	- Pod를 통해서 배포된 컨테이너를 실행하는 컨테이너 런타임

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III. 쿠버네티스의 도입효과

도입효과	내용
Agile 애플리케이션 생성/배포	- VM 이미지 사용 대비 컨테이너 이미지 생성이 보다 쉽고 효율적
지속적 개발/통합/배포	- 안정적/주기적으로 컨테이너 이미지를 빌드 및 배포 - 빠르고 쉽게 롤백 가능
개발/운영 관심사 분리	- 빌드/릴리스 시점에 애플리케이션 컨테이너 이미지 생성 - 애플리케이션이 인프라 스트럭처에서 디커플(Decouple)된다.
가시성	- OS 수준의 정보와 메트릭에 머무르지 않고, 애플리케이션의 헬스와 그 밖의 시그널 모니터링
개발/테스팅/운영환경 일관성	- 개인용 컴퓨터 에서도 클라우드 에서와 동일하게 구동
클라우드, 타 OS간 이식성	- Ubuntu, RHEL, CoreOS, on-prem 등 다른 OS에서도 구동 가능
어플리케이션 중심관리	- OS의 논리적인 자원을 사용하여 애플리케이션을 구동 - 추상화 수준이 높아짐
마이크로 서비스	- 모놀리식 스택으로 구동되지 않고 보다 작고 독립적인 단위로 쪼개져서 동적으로 배포되고 관리
자원 격리	- 애플리케이션 성능 예측
자원 사용량	- 고효율 고집적 자원 사용

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IV. 도커의 오케스트레이션 관리를 위한 도커 스웜의 개요

가. 도커 스웜(Docker Swarm)의 개념

   - 단일 호스트인 도커를 멀티 호스트로 전개하고 클러스터링 기반의 고가용성, 오토 스케일링 및 통합관리 환경을 제공하는 오케스트레이션 도구

나. 도커 스웜의 특징

특징	내용
컨테이너 통합관리	- 단일 호스트인 도커 시스템의 멀티 호스트 통합관리
클러스터링	- 멀티 호스트 기반의 클러스터링을 통해 고가용성, 부하분산 기능 제공
AP릴리즈 지원	- 컨테이너 기반의 AP릴리즈의 안정적 업데이트 지원

- 도커 버전 1.12부터 스웜모드라는 이름으로 도커와 통합 제공

다. 도커 스웜의 구성

구성요소	상세내용	세부기술
Master Node (Manager)	- 클러스터의 관리작업 처리 - 클러스터 상태관리, 서비스 스케줄링 수행 - 고가용성을 위해 다수의 노드로 관리	- Raft 알고리즘 - HTTP API Endpoint
Worker Node	- 컨테이너를 실행하기 위한 노드 - 컨테이너 로드밸런싱, 상태체크, 명령 수행	- 로드밸런싱 - 헬스 체크 스웜
Service	- 기본적인 배포 단위 - 하나의 서비스는 하나의 이미지를 기반으로 생성하고 동일한 컨테이너를 한 개 이상 실행	- 롤링 업데이트 - Replicaton Task

라. 도커 스웜의 주요기능

주요기능	상세내용
스케줄링	- 서비스의 워커노드 배포 - 특정 노드에 라벨을 제정하여 특정 노드 또는 모든 한대씩 배포 가능
고가용성	- 다수의 매니저 노드 운영으로 서비스 연속성 제공 - 컨테이너 장애 시 다른 워커 노드에 컨테이너 생성
서비스 디스커버리	- 자체 DNS 서버를 이용하여 서비스 이름으로 직접 접근 가능 - 멀티 호스트 네트워크를 이용하여 여러 노드에 분산된 컨테이너가 같은 네트워크로 구성
롤링 업데이트	- 서비스를 새로운 이미지로 순차적 업데이트
멀티 호스트 네트워크	- 여러 노드에 분산된 컨테이너를 하나의 네트워크로 구성 - 컨테이너마다 독립된 IP 생성
로깅, 모니터링	- 다수의 노드에서 실행중인 컨테이너 로그 및 리소스 모니터링
로드 밸런싱	- 외부 로드밸런스로 서비스 포트 부하분산 가능 - 노드들 간에 서비스 컨테이너 분산 방식 설정

마. 컨테이너 오케스트레이션 비교

구분	도커스웜	쿠버네티스	Apache Mesos DC/OS
운영 Host수	1,000노드	1,000노드	10,000노드
라이선스 모델	아파치	아파치	아파치
규모	소/중규모	중/대규모	중/대규모
특징	편의성 높음	높은 안정성	고수준 UI

  - 현재 쿠버네티스가 사실상 표준으로 가장 많은 레퍼런스 보유, 도커는 플러그인을 통해 쿠버네티스 설치 가능

  - 도커 스웜은 상대적으로 설치 및 편이성이 간편하여 소/중규모에서 사용