[쿠버네티스] Architecture 기초

💡 본 내용은 공부한 내용에 기반하였음

Master Node / Control Plane

• Kube-API Server
  • 모든 내/외부 명령어가 처리되는 곳
  • REST API 제공, Authentication, Authorization, Admission Control 기능 제공
  • 수평 확장이(Scale-out)이 가능하도록 설계되어있음
• Kube-Schedular
  • NodeName, 즉 아직 할당되지 않은 pod를 감지하고, 실행할 최적의 Node에 배치
  • 스케줄링 기준
    • 리소스 요구사항 (CPU/Memory)
    • 하드웨어/소프트웨어 제약 조건
    • Affinity 및 Anti-affinity
    • Taint와 Toleration
• Kube-Controller-Manager
  • 컨트롤러 프로세스를 구동하는 컴포넌트
  • 주요 컨트롤러
    • Node Controller : 노드가 다운되었을 때 감지 후 대응
    • Replication Controller : 시스템의 모든 Replication Controller 오브젝트에 대해 알맞을 수의 pod를 유지
    • Endpoint Controller : Service와 Pod를 연결
• etcd
  • 모든 클러스터 데이터를 저장하는 고가용성 key-value 저장소
  • K8s의 유일한 Stateful 컴포넌트이며, Single Source of Truth (얘만 있으면 복구 사능)

Worker Node

모든 Worder Node에서 실행되며, pod를 유지 관리하고 런타임 환경 제공

• Kubelet
  • 클러스터의 각 노드에서 실행되는 에이전트. PodSpec의 정의에 따라 관리
  • API Server와 통신하여 노드의 리소스 상태를 보고하고, Pod의 Health Check
  • 쿠버네티스를 통해 생성된 컨테이너만 관리
• Kube-proxy
  • 각 노드에서 실행되는 네트워크 프록시
  • 노드의 네트워크 규칙(iptables or IPVS)를 유지 관리하고 클러스터 내/외부의 통신 라우팅
• Container Runtime
  • 실제로 컨테이너를 실행하는 소프트웨어
  • Containerd, CRI-O등 Kubernetes CRI를 구현한 런타임

Core Objects Definition

• Pod
  • 쿠버네티스에서 생성하고 관리하는 가장 작은 배포 단위
  • 하나 이상의 컨테이너 그룹
  • 스토리지/네트워크 공유
  • IP는 pod에 부여되기 때문에 내부의 컨테이너는 모두 동일한 IP, 포트로 구현
• Deployment
  • Pod와 ReplicaSet에 대한 declarative updates 제공
  • Rolling update, rollback, scaling, pausing
  • 사용자가 desired state 정의 시, depoloyment controller가 actual state를 이에 맞춤
• Service
  • Pod의 집합에 접근할 수 있는 정책을 정의하는 추상적 개념
  • Pod는 일시적(Ephemeral)이기에 ip가 변동하므로, 고정된 virtual IP(ClusterIP)를 제공하여 안정적인 네트워크 엔드포인트 보장
• ConfigMap
  • 기밀성이 없는 일반적인 설정 데이터를 저장
  • etcd에 평문으로 저장되며, 1MB를 초과할 수 없음
  • 환경 변주로 주입 시 파일이 변경되면 파드 재생성해야함
  • 볼륨으로 마운트시 싱크 주기에 따라 자동 갱신
• Secret
  • .env와 비슷한 역할
  • 비밀번호, 토큰, 키 등 민감한 데이터를 저장
  • base64로 인코딩되어 저장
    • 아무나 디코딩 가능하기에 etcd 저장 시 EncyptionConfiguration 설정해줘야함
  • 볼륨 마운트시 노드 디스크에 민감 정보가 기록되는 것을 방지하기 위해 디스크가 아닌 tmpfs(RAM 메모리 파일시스템)에 저장
• PV (PersistentVolume)
  • 클러스터 내에 존재하는 실제 스토리지 자원
  • Cluster 레벨 리소스이며, namespace에 속하지 않음
• PVC (PersistentVolumeClaim)
  • 사용자가 PV를 사용하기 위해 요청하는 일종의 스토리지 요청서(claim)
  • Namespace 레벨 리소스
  • PVC 생성 시 PV Controller가 클러스터 내의 pv 중 조건이 일치하는 것을 찾아 연결

아래는 예시들이다

ConfigMap

```yaml apiVersion: v1 kind: ConfigMap metadata: name: mysql-config namespace: mysql-2tier ```

Secret

```yaml apiVersion: v1 kind: Secret metadata: name: mysql-secret namespace: mysql-2tier data: mysql-root-password: MDMyMw== mysql-user-id: bGVl mysql-user-password: MDMyMw== mysql-database-name: bGVl ```

PV

```yaml apiVersion: v1 kind: PersistentVolume metadata: name: mysql-pv-2tier spec: # storageClassName: manual 바운드가 안되면 추가 capacity: storage: 5G accessModes: - ReadWriteOnce hostPath: path: "/var//var/lib/mysql" ```

PVC

```yaml apiVersion: v1 kind: PersistentVolumeClaim metadata: name: mysql-pvc namespace: mysql-2tier spec: accessModes: - ReadWriteOnce resources: requests: storage: 5G ```

Deployment

```yaml apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: mysql-deploy namespace: mysql-2tier spec: selector: matchLabels: app: mysql replicas: template: metadata: labels: app: mysql spec: containers: - name: mysql image: mysql:8.0.44-debian env: - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD valueFrom: secretKeyRef: name: mysql-secret key: mysql-root-password # - name: MYSQL_USER # valueFrom: # secretKeyRef: # name: mysql-secret # key: mysql-user-id # - name: MYSQL_PASSWORD # valueFrom: # secretKeyRef: # name: mysql-secret # key: mysql-user-password # - name: MYSQL_DATABASE # valueFrom: # secretKeyRef: # name: mysql-secret # key: mysql-database-name ports: - containerPort: 3306 name: mysql volumeMounts: - name: mysql-storage mountPath: /var/lib/mysql - name: initdb mountPath: /docker-entrypoint-initdb.d - name: mysql-config-volume mountPath: /etc/mysql/conf.d/ readOnly: true volumes: - name: mysql-storage persistentVolumeClaim: claimName: mysql-pvc - name: initdb configMap: name: mysql-initdb-config - name: mysql-config-volume configMap: name: mysql-config ```

Service

```yaml apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: mysql-svc namespace: mysql-2tier spec: type: ClusterIP selector: app: mysql ports: - protocol: TCP port: 3306 targetPort: 3306 ```