Cluster-API (CAPI)

개요

Cluster-API(CAPI)는 Kubernetes 네이티브 방식으로 Kubernetes 클러스터 자체의 생성, 업그레이드, 삭제를 선언적 리소스로 관리할 수 있도록 하는 API 프레임워크입니다. 쿠버네티스 클러스터를 쿠버네티스 CRD(Custom Resource Definition)로 정의하고, 컨트롤러가 이를 감시하며 실제 인프라에 반영하는 방식으로 동작합니다. 이를 통해 쿠버네티스 클러스터를 GitOps 및 자동화 파이프라인에 통합할 수 있으며, 다양한 클라우드와 베어메탈 환경에서 일관된 클러스터 관리를 가능하게 합니다.

---

1. 개념 및 정의

Cluster-API는 Kubernetes 리소스를 통해 클러스터를 관리할 수 있도록 추상화된 컨트롤 플레인입니다:

• 클러스터를 CRD로 정의 (Cluster, Machine, MachineDeployment 등)
• 컨트롤러가 리소스 상태를 감시하고 reconciliation 수행
• 인프라별 Provider(예: CAPA, CAPV)를 통해 클라우드 연동

“Kubernetes를 쿠버네티스 방식으로 운영”하기 위한 핵심 프레임워크입니다.

---

2. 아키텍처 구성요소

구성 요소	설명	예시 리소스
Cluster	클러스터 전체 정의	Cluster 객체 (YAML로 관리)
ControlPlane	Control Plane 노드 정의	KubeadmControlPlane
Machine	단일 노드 정의	AWSMachine, VSphereMachine 등
MachineSet/Deployment	노드 풀의 선언적 배포	MachineDeployment
Infrastructure Provider	인프라 구현체	CAPA(AWS), CAPG(GCP), CAPV(vSphere) 등

CAPI는 다양한 인프라 환경에 공통된 추상 API를 제공합니다.

---

3. Cluster-API 동작 흐름

1. 사용자가 Cluster 및 Machine 리소스 정의 (YAML)
2. Cluster-API Controller가 이를 감시하고 reconcile 시작
3. Infrastructure Provider가 실제 인프라에 VM, 노드, LoadBalancer 생성
4. Control Plane 구성 및 Node Join 수행
5. 상태 변화 시 자동 업데이트 또는 업그레이드 수행

CAPI는 GitOps 기반 Kubernetes 클러스터 자동화에 최적화되어 있습니다.

---

4. 활용 시나리오 및 장점

시나리오	설명	기대 효과
멀티 클라우드 관리	AWS, Azure, vSphere 등 다양한 환경 지원	클라우드 간 일관된 클러스터 관리
클러스터 자동 생성	CI/CD 파이프라인에서 클러스터 생성 자동화	테스트 환경 신속 구축
블루/그린 업그레이드	무중단 노드 교체 기반 제어 플레인 롤링 업데이트	고가용성 보장
GitOps 통합	Flux, ArgoCD와 연계한 선언적 관리	지속적 클러스터 상태 유지

Cluster-API는 Kubernetes 운영의 표준화를 가속하는 도구입니다.

---

5. 주요 프로젝트 및 생태계

프로젝트	설명
Cluster-API(CAPI)	Upstream Kubernetes 클러스터 API 프로젝트
CAPA	Cluster-API Provider for AWS
CAPG	Cluster-API Provider for GCP
CAPV	Cluster-API Provider for vSphere
CAPI Operator	Cluster-API를 쿠버네티스 클러스터 내에서 운영하기 위한 Helm 기반 Operator

CAPI는 SIG Cluster Lifecycle 산하 공식 프로젝트로 활발히 발전 중입니다.

---

6. 고려사항 및 한계

항목	설명	권장 전략
학습 곡선	CRD 구조, controller 동작 이해 필요	초기에는 공식 템플릿 활용
Provider 의존성	인프라별 구현 정도 상이	안정화된 Provider 선택 (CAPA, CAPV 등)
상태 관찰	클러스터 생성 중 오류 원인 추적 어려움	Clusterctl logs, kubectl events 적극 활용
리소스 정합성	선언-실행 상태 차이 발생 가능	주기적 상태 동기화 파이프라인 설정

도입 시 CI/CD 통합과 인프라 자동화 설계가 핵심입니다.

---

7. 결론

Cluster-API(CAPI)는 쿠버네티스 클러스터의 생성부터 운영, 삭제까지의 전 생애주기를 쿠버네티스 리소스로 통합 관리할 수 있게 하는 클러스터 네이티브 오케스트레이션 프레임워크입니다. 멀티 클라우드/하이브리드 환경에서도 일관된 운영을 가능하게 하며, GitOps, 선언형 운영, 클러스터 자동화의 핵심 도구로 자리잡고 있습니다. 쿠버네티스 운영의 미래는 쿠버네티스 방식으로 – 이것이 CAPI가 제시하는 방향입니다.