kubernetes_object

쿠버네티스와 오브젝트 모델

• 

  • https://kubernetes.io/it/docs/concepts/overview/components/

• 마스터와 노드

  • 쿠버네티스는 크게 마스터와 노드 두개의 컴포넌트로 분리

  • 쿠버네티스 마스터

    • 전체 쿠버네티스 시스템을 제어하고 관리하는 쿠버네티스 컨트롤 플레인을 실행합니다. 즉 쿠버네티스의 설정 환경을 저장하고 전체 클러스터를 관리하는 역할입니다.

    • etcd, kube-apiserver, kube-scheduler, kube-controller-manager

  • 쿠베네티스 노드

    • 실제 배포되는 컨테이너 애플리케이션을 실행합니다.실제 사용자가 사용하는 컨테이너들은 대부분 노드에서 실행합니다.

    • 노드나 파드나 컨테이너처럼 쿠버네티스 위에서 동작하는 워크로드를 호스팅 하는 역할

    • 노드에서 kubelet, kube-proxy, docker등이 실행합니다.

• 마스터 컴포넌트

  • 마스터 컴포넌트

    • 클러스터 전체를 관리하는 컨트롤러로 클러스터의 컨트롤 플레인을 제공합니다.

    • 클러스터에 관한 전반적인 결정(ex-스케줄링)을 수행하고 클러스터 이벤트(ex-디플로이먼트와 replicas 필드가 요구조건을 충족되지 않을 경우 새로운 파드를 구동 시키는 것)를 감지하고 반응합니다.

    • 클러스터 내 어떠한 머신에서도 동작 가능하며 API Server, Controller Manager, Scheduler, etcd로 구성되어 있습니다.

    • 관리자는 Master API Server를 통해 K8s를 관리하며 모든 컴포넌트들을 API Server를 통해 서로 통신합니다.

  • kube-scheduler

    • 애플리케이션의 배포를 담당합니다.(애플리케이션의 배포 가능한 각 구성 요소를 워크 노드에 할당)

    • 노드가 배정되지 않은 새로 생성된 파드를 감지하고 그것이 구동될 노드를 선택하는 마스터 상의 컴포넌트

    • 새로운 파드를 만들어질 때 현재 클러스터내에서 자원할당이 가능한 노드들 중에서 알맞은 노드를 선택해서 그곳에 포드를 띄우는역할

    • 파드는 처음 실행될 때 여러 가지 조건을 지정해서 실행하는데, kube-scheduler가 그 조건에 맞는 노드를 찾아주는 역할

    • 스케줄링 결정을 위해서 고려되는 요소는 리소스에 대한 개별 및 총체적 요구 사항, 하드웨어/소프트웨어/정책적 제약, 어피니티(affinity) 및 안티-어피니티(anti-affinity) 명세, 데이터 지역성, 워크로드-간 간섭, 데드라인을 포함힙니다.

  • Kube-controler-manager

    • 컨트롤러를 구동하는 마스터 상의 컴포넌트

    • 구성 요소 복제본, 워커 노드 추적, 노드 장애 처리 등과 같은 클러스터단의 기능을 수행하며 쿠버네티스 클러스터의 상태를 항상 감시하는 백엔드 컴포넌트입니다.

    • 각 컨트롤러는 개별 프로세스이지만, 복잡성을 낮추기 위해 모두 단일 바이너리로 컴파일 되고 단일 프로세스내에서 실행합니다.

  • cloud-controller-manager

    • 바탕을 이루는 클라우드 제공사업자와 상호작용하는 컨트롤러를 작동

    • 클라우드 밴더 코드와 쿠버네티스 코드가 서로 독립적으로 발전 나갈 수 있도록 해줍니다.

  • kube-apiserver

    • 

    • 사용자, 컨트롤 플레인 구성 요소와 통신합니다.

    • 쿠버네티스 API를 노출하는 마스터 상의 컴포넌트, 쿠버네티스 컨트롤 플레인에 대한 프론트엔드

    • 클러스터로 요청이 왔을때 그 요청이 유효한지 검증하는 역할

    • 쿠버네티스로의 모든 요청은 kube-apiserver를 통해서 다른 곳으로 전달

    • kube-apiserver는 수평적으로 확장이 가능하게 설계가 되어 있어서, 여러 대의 장비에 여러 개를 띄워놓고 사용합니다.

    • 쿠버네티스는 MSA(마이크로서비스아키텍처) 구조로 여러 개의 분리된 프로세스로 구성되어 있습니다.

  • ETCD

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      • https://github.com/mjs1995/Certified-Kubernetes-Administrator/blob/main/docs/02_Core%20Concepts.md

    • 고가용성을 제공하는 분산 키-밸류(key value)스토어(저장소)로 클러스터 구성을 지속적으로 저장하는 신뢰할 수 있는 분산 데이터 저장소입니다.

    • 쿠버네티스에서 필요한 모든 데이터를 저장하는 실질적인 데이터베이스

    • 프로세스 1개만 띄워서 사용할 수도 있지만 데이터의 안전성을 위해서는 여러 개의 장비에 분산해서 etcd 자체를 클러스터링을 구성해서 실행하는 게 일반적인 방법

    • etcd가 안정적이기는 하지만 보다 안정적으로 쿠버네티스를 운영하려면 주기적으로 etcd에 있는 데이터를 백업 필요

    • curl 등 HTTP 클라이언트/라이브러리로 작업 가능합니다.

• 노드 컴포넌트

  • 동작중인 파드를 유지시키고 쿠버네티스 런타임 환경을 제공하며, 모든 노드 상에서 동작합니다.

  • 노드는 쿠버네티스에 있어서 워커 머신이며 클러스터에 따라 VM 또는 물리 머신이 될 수 있습니다. 여러 개의 파드는 하나의 노드 위에서 동작할 수 있습니다.

  • kubelet

    • 

    • 클러스터내의 모든 모드에서 실행되는 에이전트

    • 쿠버네티스 마스터와 통신하며 Pod들과 Node의 상태를 클러스터에 보고합니다.

    • 파드내의 컨테이너들이 실행되는걸 직접적으로 관리하는 역할

    • 다양한 메커니즘으로 제공된 PodSpec 설정 집합을 가지며, PodSpec에 기술된 컨테이너들이 정상적으로 실행되고 있는지 상태 체크를 진행

    • 노드안에 있는 컨테이너라고 하더라도 쿠버네티스에 의해 생성되지 않은 컨테이너들은 관리하지 않습니다.

    • Docker 컨테이너를 실행하거나 스토리지를 마운트하는 기능을 갖으며 클러스터의 구성 정보를 YAML 또는 .JSON 형식의 정의 파일로 관리합니다.(매니페스트-manifest파일)

  • kube-proxy

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    • 클러스터 내 각 노드에서 실행되는 네트워크 프록시

    • 각 노드의 쿠버네티스 네트워킹 서비스를 반영하는 네트워크 프록시

    • 쿠버네티스는 클러스터 내부에 별도의 가상 네트워크를 설정하고 관리하며 가상 네트워크가 동작할 수 있게 하는 실질적인 역할을 하는 프로세스입니다.

    • 호스트 상에서 네트워크 규칙을 유지하고 연결에 대한 포워딩을 수행함으로써 쿠버네티스 서비스 추상화가 가능하도록 해줍니다.

  • 컨테이너 런타임

    • 실제로 컨테이너를 실행시키는 역할

    • 가장 많이 알려진 런타임으로는 도커(Docker)가 있고, 그외 rkt, runc 같은 런타임도 지원합니다.

    • 컨테이너에 관한 표준을 제정하는 역할을 하는 OCI(Open Container Initiative)의 런타임 규격을 구현하고 있는 컨테이너 런타임이라면 쿠버네티스에서 사용 가능합니다.

Reference

• https://www.oreilly.com/library/view/kubernetes-in-action/9781617293726/

• https://www.oreilly.com/library/view/cloud-native-devops/9781492040750/

• https://www.udemy.com/course/certified-kubernetes-administrator-with-practice-tests/