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Kubernetes 기초: 컨테이너 오케스트레이션 시작하기

Kubernetes의 핵심 개념과 기본 명령어를 통해 컨테이너 오케스트레이션의 기초를 다집니다.

2024년 1월 27일8 min read
DevOps
Kubernetes
Container
Docker
Orchestration
광고 영역 (AdSense 미설정)

Kubernetes(K8s)는 컨테이너화된 애플리케이션의 배포, 확장 및 관리를 자동화하는 오픈소스 플랫폼입니다. Google에서 개발하여 현재는 CNCF(Cloud Native Computing Foundation)에서 관리하고 있습니다.

Kubernetes가 필요한 이유

컨테이너 오케스트레이션의 필요성

  • 수동 관리의 한계: 수십, 수백 개의 컨테이너를 수동으로 관리하는 것은 불가능
  • 고가용성: 컨테이너가 죽으면 자동으로 재시작
  • 확장성: 트래픽에 따른 자동 스케일링
  • 무중단 배포: 롤링 업데이트를 통한 서비스 중단 없는 배포

Kubernetes 아키텍처

마스터 노드 (Control Plane)

plaintext
Control Plane
├── API Server      # 모든 통신의 중심
├── etcd           # 클러스터 상태 저장소
├── Controller     # 상태 관리
├── Scheduler      # Pod 배치 결정
└── Cloud Controller Manager

워커 노드

plaintext
Worker Node
├── kubelet        # 노드의 에이전트
├── kube-proxy     # 네트워크 프록시
└── Container Runtime (Docker/containerd)

핵심 개념

1. Pod

  • Kubernetes의 가장 작은 배포 단위
  • 하나 이상의 컨테이너 그룹
  • 같은 Pod 내 컨테이너는 네트워크와 스토리지 공유
yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: nginx-pod
  labels:
    app: nginx
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx:1.21
    ports:
    - containerPort: 80

2. Deployment

  • Pod의 선언적 업데이트를 제공
  • 복제본 수 관리 및 롤링 업데이트 지원
yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.21
        ports:
        - containerPort: 80

3. Service

  • Pod 집합에 대한 안정적인 네트워크 엔드포인트
  • 로드 밸런싱 제공
yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
  type: ClusterIP

실습: 첫 번째 애플리케이션 배포

1. Minikube 설치 (로컬 K8s 클러스터)

bash
# macOS
brew install minikube

# Linux
curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64
sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube

# 클러스터 시작
minikube start

2. kubectl 설치

bash
# macOS
brew install kubectl

# Linux
curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl"
sudo install -o root -g root -m 0755 kubectl /usr/local/bin/kubectl

# 버전 확인
kubectl version --client

3. 애플리케이션 배포

Deployment 생성

bash
# deployment.yaml 파일 생성
cat <<EOF > deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: hello-k8s
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: hello-k8s
  template:
    metadata:
      labels:
        app: hello-k8s
    spec:
      containers:
      - name: hello-k8s
        image: nginx:alpine
        ports:
        - containerPort: 80
        env:
        - name: MESSAGE
          value: "Hello Kubernetes!"
EOF

# 배포
kubectl apply -f deployment.yaml

Service 생성

bash
# service.yaml 파일 생성
cat <<EOF > service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: hello-k8s-service
spec:
  selector:
    app: hello-k8s
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
  type: NodePort
EOF

# 서비스 생성
kubectl apply -f service.yaml

4. 확인 및 접속

bash
# Pod 상태 확인
kubectl get pods

# Service 확인
kubectl get services

# Minikube에서 서비스 접속
minikube service hello-k8s-service

유용한 kubectl 명령어

기본 명령어

bash
# 리소스 조회
kubectl get pods                    # Pod 목록
kubectl get deployments             # Deployment 목록
kubectl get services               # Service 목록
kubectl get nodes                  # Node 목록

# 상세 정보
kubectl describe pod <pod-name>
kubectl describe deployment <deployment-name>

# 로그 확인
kubectl logs <pod-name>
kubectl logs -f <pod-name>         # 실시간 로그

# Pod 접속
kubectl exec -it <pod-name> -- /bin/bash

관리 명령어

bash
# 스케일링
kubectl scale deployment <deployment-name> --replicas=5

# 롤링 업데이트
kubectl set image deployment/<deployment-name> <container-name>=<new-image>

# 삭제
kubectl delete pod <pod-name>
kubectl delete deployment <deployment-name>
kubectl delete service <service-name>

ConfigMap과 Secret

ConfigMap - 설정 관리

yaml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: app-config
data:
  database_url: "mysql://localhost:3306/mydb"
  api_key: "development-key"

Secret - 민감 정보 관리

yaml
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: app-secret
type: Opaque
data:
  username: YWRtaW4=  # base64 encoded
  password: MWYyZDFlMmU2N2Rm  # base64 encoded

Pod에서 사용

yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: app-pod
spec:
  containers:
  - name: app
    image: myapp:latest
    env:
    - name: DB_URL
      valueFrom:
        configMapKeyRef:
          name: app-config
          key: database_url
    - name: DB_PASSWORD
      valueFrom:
        secretKeyRef:
          name: app-secret
          key: password

네임스페이스 활용

bash
# 네임스페이스 생성
kubectl create namespace development
kubectl create namespace production

# 네임스페이스 지정하여 리소스 생성
kubectl apply -f deployment.yaml -n development

# 네임스페이스의 모든 리소스 조회
kubectl get all -n development

# 기본 네임스페이스 변경
kubectl config set-context --current --namespace=development

모니터링과 디버깅

리소스 사용량 확인

bash
# Node 리소스 사용량
kubectl top nodes

# Pod 리소스 사용량
kubectl top pods

# 특정 Pod의 상세 메트릭
kubectl top pod <pod-name> --containers

문제 해결

bash
# Pod가 시작되지 않을 때
kubectl describe pod <pod-name>
kubectl logs <pod-name> --previous

# 이벤트 확인
kubectl get events --sort-by=.metadata.creationTimestamp

# Pod 재시작
kubectl rollout restart deployment <deployment-name>

실전 팁

1. 레이블과 셀렉터 활용

bash
# 레이블로 필터링
kubectl get pods -l app=nginx
kubectl get pods -l 'environment in (production, staging)'

2. Dry-run으로 미리 확인

bash
kubectl apply -f deployment.yaml --dry-run=client

3. YAML 파일 생성 팁

bash
# 기존 리소스에서 YAML 추출
kubectl get deployment nginx-deployment -o yaml > deployment-backup.yaml

# imperative 명령으로 YAML 생성
kubectl create deployment nginx --image=nginx --dry-run=client -o yaml > deployment.yaml

다음 단계

  1. Ingress: 외부 트래픽을 클러스터 내부로 라우팅
  2. StatefulSet: 상태를 가진 애플리케이션 관리
  3. DaemonSet: 모든 노드에 Pod 배포
  4. Helm: Kubernetes 패키지 매니저
  5. Operators: 애플리케이션별 자동화

마무리

Kubernetes는 처음에는 복잡해 보일 수 있지만, 핵심 개념을 이해하면 강력한 도구가 됩니다. Pod, Deployment, Service의 관계를 이해하고, kubectl 명령어에 익숙해지면 기본적인 애플리케이션 배포와 관리가 가능합니다.

다음 포스트에서는 Kubernetes의 네트워킹과 Ingress에 대해 자세히 알아보겠습니다!

참고 자료

광고 영역 (AdSense 미설정)

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