Kubernetes (K8s)

개요

Kubernetes(K8s)는 컨테이너화된 애플리케이션을 자동으로 배포, 확장, 운영하는 컨테이너 오케스트레이션 플랫폼이다. Google에서 개발한 이 기술은 현재 CNCF(Cloud Native Computing Foundation)에서 관리하며, 클라우드 네이티브 애플리케이션을 위한 핵심 기술로 자리 잡았다. 본 글에서는 Kubernetes의 개념, 주요 구성 요소, 활용 사례 및 장단점을 살펴본다.

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1. Kubernetes란?

Kubernetes는 컨테이너화된 애플리케이션을 관리하는 오픈소스 플랫폼으로, 컨테이너의 배포, 확장, 부하 분산, 자동 복구 등을 지원한다. Docker와 같은 컨테이너 런타임과 결합하여 사용되며, 클라우드 환경뿐만 아니라 온프레미스 데이터센터에서도 운영 가능하다.

주요 특징:

• 자동화된 배포 및 롤백: 원하는 상태를 유지하며, 오류 발생 시 자동 복구 가능
• 수평적 확장(Scaling): CPU 및 메모리 사용량에 따라 자동 확장 가능
• 서비스 디스커버리 및 로드 밸런싱: 트래픽을 균등하게 분배하여 서비스 가용성 유지
• 자동 복구(Self-healing): 장애가 발생한 컨테이너를 자동으로 재시작 또는 교체
• 비용 효율성: 여러 개의 컨테이너를 효과적으로 관리하여 리소스 최적화

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2. Kubernetes의 주요 구성 요소

구성 요소	설명
노드(Node)	컨테이너가 실행되는 물리적 또는 가상 서버
파드(Pod)	하나 이상의 컨테이너로 구성된 최소 배포 단위
디플로이먼트(Deployment)	애플리케이션 배포 및 업데이트를 관리하는 컨트롤러
서비스(Service)	클러스터 내부 및 외부 트래픽을 관리하는 네트워크 컴포넌트
인그레스(Ingress)	외부 트래픽을 내부 서비스로 라우팅하는 역할
컨피그맵(ConfigMap) & 시크릿(Secret)	환경 설정 및 보안 데이터를 관리
네임스페이스(Namespace)	클러스터 리소스를 논리적으로 구분하여 멀티테넌시 지원

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3. Kubernetes의 주요 기능

1. 컨테이너 오케스트레이션: 다수의 컨테이너를 효과적으로 배포 및 관리
2. 자동 스케일링: HPA(Horizontal Pod Autoscaler)를 활용하여 트래픽에 따라 자동 확장
3. 롤링 업데이트 및 롤백: 애플리케이션 배포 중 서비스 중단 없이 업데이트 가능
4. 클러스터 네트워킹: 서비스 간 통신을 위한 네트워크 기능 제공
5. 모니터링 및 로깅: Prometheus, Grafana와 같은 도구를 사용하여 모니터링 가능

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4. Kubernetes의 활용 사례

1. 마이크로서비스 아키텍처: 각 서비스별 컨테이너를 독립적으로 배포 및 운영
2. DevOps 및 CI/CD: GitOps와 결합하여 지속적인 배포 파이프라인 구축
3. 하이브리드 클라우드 및 멀티클라우드 환경: AWS, GCP, Azure 등 다양한 클라우드에서 운영 가능
4. 빅데이터 및 AI/ML 워크로드: TensorFlow, Spark 등의 분산 환경 운영 지원

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5. Kubernetes의 장점 및 단점

장점:

• 컨테이너 기반 애플리케이션을 효율적으로 관리 가능
• 자동 복구 및 롤링 업데이트 지원
• 벤더 종속성이 적고 다양한 클라우드 환경에서 운영 가능
• 대규모 애플리케이션을 안정적으로 운영할 수 있도록 설계

단점:

• 초기 설정 및 학습 곡선이 높음
• 운영 및 유지보수 복잡성 증가
• 높은 리소스 요구사항 (클러스터 운영 비용 발생)

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6. Kubernetes vs Docker Swarm 비교

비교 항목	Kubernetes	Docker Swarm
확장성	대규모 확장 가능	중소규모에 적합
자동 복구	지원	제한적 지원
서비스 디스커버리	DNS 기반 서비스 디스커버리	기본 제공
복잡성	높은 학습 곡선	상대적으로 쉬운 설정
클러스터 관리	강력한 기능 제공	간단한 설정 및 운영

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7. Kubernetes 사용 예제

간단한 Nginx 배포 예제:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80

위 설정을 적용하면 nginx가 3개의 레플리카(복제본)로 실행되며, 로드 밸런싱이 자동으로 수행된다.

배포 실행 명령어:

kubectl apply -f nginx-deployment.yaml

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결론

Kubernetes는 컨테이너 기반 애플리케이션을 안정적으로 운영하기 위한 필수적인 오케스트레이션 플랫폼이다. 자동화된 배포, 확장, 자가 복구 기능을 통해 마이크로서비스, 클라우드 네이티브, DevOps 환경에서 널리 사용되고 있으며, 앞으로도 지속적으로 발전할 것으로 기대된다.