쿠버네티스 기초 - 아키텍처 및 시작

쿠버네티스의 아키텍처

kubectl을 통해 받은 명령어를 api server를 통해 kubelet으로 전달하면 Pod( container 묶음 )을 생성하며 서비스를 제공한다. 메타데이터를 저장하는 etcd, 다양한 제어기능을 위한 controller-manager, 자원분배를 도와주는 scheduler, 네트워크 트래픽을 담당하는 kube-proxy도 잇다.

kubectl : 간단하게 명령어를 보내는 역할

ex) kubectl get pods ( pod들을 확인하는 명령어 )
API Server : 명령어를 전달해주는 역할, etcd 클러스터랑 통신 (기본적으로 REST방식으로 통신)
etcd : 쿠버네티스 클러스터 데이터(포드 수, 상태, 네임 스페이스 등), API 객체 및 서비스 검색 세부정도를 저장하는 데 사용되는 분산 키 값 저장소 ( 메타 데이터가 저장되는 역할 )
controller - manager : 복제, 서비스계정, 네임스페이스 등을 생성하고 이를 각 노드에 배포하며 관리하는 역할
scheduler : Pod, 서비스 등 각 자원을 적절한 노드에 할당하는 역할
kubelet : 노드는 기본적으로 정기적으로 새로운 pod 또는 수정된 pod의 사양으로 포드 및 컨테이너가 원하는 상태로 실행되고 있는지 확인
kube-porxy : 노드로 들어오는 네트워크 트래픽을 적절한 컨테이너로 라우팅하고, 로드밸런싱 등 노드로 나가는 네트워크 트랙픽을 프록시하고 노드와 마스터간 통신을 관리

Minikube

쿠버네티스 클러스터는 물리 및 가상 머신 모두에 설치될 수 있다. 쿠버네티스 개발을 시작하려면 Minikube를 사용할 수 있다.

Minikube는 로컬 머신에 VM을 만들고 하나의 노드로 구성된 간단한 클러스터를 배포하는 가벼운 쿠버네티스 구현체다. Miinikube는 리눅스, 맥 , 그리고 윈도우 시스템에서 구동이 가능하다. Minikube CLI는 클러스터에 대해 시작,중지,상태 조회 및 삭제 등의 기복적인 부트스트래핑 기능을 제공한다.

Minikube를 사용해서 클러스터 생성하기

쿠버네티스는 서로 연결되어서 단일 유닛처럼 동작하는 고가용성의 컴퓨터 클러스터를 상호조정한다. 쿠버네티스의 추상화된 개념을 통해 개별 머신에 얽매이지 않고 컨테이너화된 애플리케이션을 클러스터에 배포할 수 있다. 쿠버네티스는 애플리케이션 컨테이너를 클러스터에 분산시키고 스케줄링하는 일을 보다 효율적으로 자동화한다.

=> 쿠버네티스는 컴퓨터 클러스터에 걸쳐서 애플리케이션 컨테이너의 위치( 스케줄링 )와 실행을 오케스트레이션하는 운영 수준의 오픈소스 플랫폼

마스터

= 클러스터를 상호조정한다.

= 클러스터 관리를 담당

애플리케이션을 스케줄링하거나, 애플리케이션의 향상성을 유지하거나, 애플리케이션을 스케일링하고, 새로운 변경사항을 순서대로 반영하는 일과 같은 클러스터 내 모든 활동을 조율

애플리케이션을 쿠버네티스에 배포한다는 것은,
마스터에 애플리케이션 컨테이너를 구동하라고 지시하는 것

노드

= 애플리케이션을 구동하는 작업자

= 쿠버네티스 클러스터 내 워커 머신으로써 동작하는 VM 또는 물리적인 컴퓨터

= 각 노드는 노드를 관리하고 쿠버네티스 마스터와 통신하는 kubelet이라는 에이전트를 갖는다. 노드는 컨테이너 운영을 담당하는 Docker 또는 rkt와 같은 툴도 갖는다. 운영 트래픽을 처리하는 쿠버네티스 클러스터는 최소 세 대의 노드를 가져야 한다.

= 각 노드는 파드를 동작시키기 위해 필요한 서비스를 포함하며 마스터 컴포넌트에 의해 관리된다. 노드 상의 서비스는 컨테이너 런타임, kubelet 그리고 kube-porxy를 포함한다.

노드 상태

주소
- HostName : 노드의 커널에 의해 알려진 호스트명
  
  –hostname-override 파라미터를 통해 치환될 수 잇음
- ExternalIP : 노드의 IP 주소는 외부로 라우팅 가능하다. (클러트서 외부에서 이용가능)
- InternalIP : 노드의 IP 주소는 클러스터 내에서만 라우트 가능
컨디션

"conditions": [
  {
    "type": "Ready",
    "status": "True"
  }
]

용량

노드 상에 사용 가능한 리소스를 나타낸다.

리소스에는 CPU, 메모리 그리고 노드 상으로 스케줄 되어질 수 있는 최대 파드 수가 있다.

정보

커널 버전, 쿠버네티스 버전(kubelet, kube-proxy 버전), Docker 버전, OS 이름과 같은 노드에 대한 일반적인 정보이다. 정보는 kubelet애 의해 노드로부터 수집된다.

관리

파드와 서비스와 달리, 노드는 본래 쿠버네티스에 의해 생성되지 않는다. 구글 컴퓨트 엔진과 같은 클라우드 제공사업자에 의해 외부로부터 생성되거나, 물리적 또는 가상 머신의 풀 내에서 존재한다.

그래서 쿠버네티스가 노드를 생성할 때, 노드를 나타내는 오브젝트를 생성한다. 생성 이후, 쿠버네티스는 노드의 유효성 여부를 검사한다.

{
  "kind": "Node",
  "apiVersion": "v1",
  "metadata": {
    "name": "10.240.79.157",
    "labels": {
      "name": "my-first-k8s-node"
    }
  }
}

해당 내용으로 노드를 생성하려면, 쿠버네티스는 내부적으로 노드 오브젝트를 생성하고, metadata.name 필드를 근거로 상태 체크를 수행하여 노드의 유효성을 확인한다. 노드가 유효하면, 즉 모든 필요한 서비스가 동작 중이면, 파드를 동작시킬 자격이 된다.

쿠버네티스는 유효하지 않은 노드로부터 오브젝트를 보호하고 유효한 상태로 이르는지 확인하기 위해 지속적으로 체크한다. 이러한 프로세스를 중지시키기 위해서는 명시적으로 노드 오브젝트를 삭제해야 한다.

쿠버네티스 노드 인터페이스와 상호작용 하는 3개의 컴포넌트 ( 노드 컨트롤러, kubelet, kubectl )이 존재한다.

노드 컨트롤러

노드 컨트롤러는 노드의 다양한 측면을 관리하는 쿠버네티스 마스터 컴포넌트

노드 컨트롤러는 노드가 생성되어 유지되는 동안 다양한 역할을 한다.

노드 용량

노드 용량 (cpu 수와 메모리 양)은 노드 오브젝트의 한 부분이다. 일반적으로, 노드는 스스로 등록하고 노드 오브젝트를 생성할 때 자신의 용량을 알린다.

쿠버네티스 스케줄러는 노드 상에 모든 노드에 대해 충분한 리소스가 존재하도록 보장한다.

애플리케이션을 쿠버네티스에 배포한다.

-> 마스터에 애플리케이션 컨테이너를 구동하라고 지시하는 것

마스터는 컨테이너를 클러스터의 어느 노드에 구동시킬지를 스케줄한다.

노드는 마스터가 제공하는 쿠버네티스 API를 통해서 마스터와 통신한다.

최종 사용자도 쿠버네티스 API를 직접사용해서 클러스터와 상호작용 할 수 있다.

Cluster up and running

minikube 버전확인

1	`minikube version`

minikube 시작

1	`minikube start`

kubectl 버전 확인

1	`kubectl version`

클러스터 자세히 보기

1	`kubectl cluster-info`

클러스터 안에 있는 노드 보기

1	`kubectl get nodes`

이 명령은 애플리케이션을 호스팅하는 데 사용할 수 있는 모든 노드를 보여준다.

이제 노드가 하나뿐이며, 상태가 준비됨(배치를 위한 애플리케이션을 수용할 준비가 됨)을 알 수 있다.

출처

https://kubernetes.io/ko/docs/tutorials/kubernetes-basics/

https://likefree.tistory.com/19

https://kubernetes.io/ko/docs/concepts/architecture/