쿠버네티스의 아키텍처 및 계층 구조

쿠버네티스의 아키텍처 및 구성요소

쿠버네티스는 마스터와 노드로 구성된다.

마스터와 노드의 내부 구조

 

쿠버네티스 클러스터를 구성하는 코어 프로세스(컨테이너)

• kubectl
  K8s 클러스터를 조작하기 위한 도구로 가장 비번하게 이용되는 커맨드 라인 인터페이스다.
  
  
• kube-apiserver
  kubectl 등의 API 클라이언트로부터 오는 REST 요청을 검증하고, API 오브젝트를 구성하고 상태를 보고한다.
  
  
• kube-scheduler
  쿠버네티스의 기본 스케줄러이며, 새로 생성된 모든 파드에 대해 실행할 최적의 노드를 선택한다.
  스케줄러는 파드가 실행 가능한 노드를 찾은 다음 점수를 계산하여 가장 높은 노드를 선택한다.
  
  
• kube-controller-manager
  컨트롤러를 구동하는 마스터상의 컴포넌트
  
  
• cloud-controller-manager
  API를 통해서 클라우드 서비스와 연계하는 컨트롤러로, 클라우드 업체에서 개발한다.
  
  
• etcd
  쿠버네티스 클러스터의 모든 관리 데이터는 etcd에 저장된다.
  이 etcd는 CoreOS가 개발한 분산 키/값 저장소로 신뢰성이 요구되는 핵심 데이터의 저장 및 접근을 위해 설계되었다.
  
  
• kubelet
  kubelet은 각 노드에서 다음과 같은 역활을 수행한다.
  - 파드와 컨테이너의 실행
  - 파드와 노드의 상태를 API 서버에 보고
  - 컨테이너의 동작을 확인하는 프로브 실행
  - 내장된 cAdvisor를 통해 메트릭 수집 및 공개
  
  
• kube-proxy
  각 노드에서 동작하며 로드밸런싱 기능을 제공한다.
  - 서비스와 파드의 변경을 감지하여 최신 상태로 유지
  - iptables 규칙을 관리
  - 서비스명과 ClusterIP를 내부 DNS에 등록
  
  
• coredns
  파드가 서비스 이름으로부터 IP 주소를 얻기 위해 사용된다.
  버전 1.11부터 kube-dns 대신 coredns가 사용되었다. 이전의 kube-dns가 부족했던 신뢰성, 보안성, 유연성이 coredns에서 개선되었다.
  CoreDNS 프로젝트는 CNCF가 관리한다.

애드온 컴포넌트

• kube-flannel
  모든 노드에서 실행되어 여러 노드 사이에서 IPv4 네트워크를 제공한다.
  이에 따라 컨테이너(파드)는 쿠버네티스 클러스터 내부에서 사용되는 IP 주소를 바탕으로 다른 노드에 있는 파드와 통신할 수 있다.
  네트워크 접근 제어가 필요한 경우에는 calico를 사용해야 한다.
  
  
• calico-kube-controllers
  calico를 위한 컨트롤러. 데이터 스토어로서 etcd를 이용하기 위하여 사용된다.
  
  
• calico-node
  모든 노드에서 실행되어 노드 간 파드의 통신, 라우팅, 네트워크 접근 관리 기능을 제공한다.
  
  
• kubernetes-dashboard
  Web 대시보드
  
  
• heapster
  kebelet에 내장된 cAdvisor로부터 메트릭 정보를 수집. 버전 1.11부터 지원이 중단되었다.
  
  
• metrics-server
  heapster를 대신하여 버전 1.8부터 도입되었다.
  API의 aggregation layer를 통해서 클러스터 전체로부터 메트릭을 수집한다.

---

쿠버네티스 계층 구조

아래는 클라이이언트 도구인 kubectl을 통해 클러스터를 조작하는 사람을 제일 위에 놓고 클러스터의 구성도를 그린 것이다. 조작하는 사람으로는 애플리케이션 개발자, SRE(Site Reliability Engineer), 그리고 서비스 운영 및 감시 담당자가 있을 수 있다. 각자의 역활에 맞게 클러스터를 조작하며 사용하게 된다.

• 클라이언트의 역활 : 오브젝트 생성/변경/삭제 요구, 상태 조회
  
• 마스터의 역활 : 클러스터 관리, 파드(컨테이너) 관리
  
• 노드의 역활 : 컨테이너 실행 환경
  
• 컨테이너의 종류 : 애플리케이션, 미들웨어, 실행 환경 유지

이 그림에서의 마스터 노드는 다음과 같은 역활을 담당한다.

1. 쿠버네티스의 API 서버로서 클라이언트로부터의 명령을 받아들이고 실행
2. 컨테이너를 파드 단위로 스케줄링 및 삭제
3. 파드의 컨트롤러 기능과 외부 리소스 관리

쿠버네티스에서 스케줄링은 파드를 실행할 노드를 정하는 것을 의미한다.

마스터는 각 노드의 CPU와 메모리 예약 상황, 실제 사용량을 감시하고 있다.

새로운 파드를 배치해야 할 떄는 해당 파드의 매니페스트에 기재된 CPU와 메모리 요청값 및 상한값을 기준으로 조건에 부합하는 노드를 찾아서 파드의 실행을 할당한다.