쿠버네티스 - 노드

 

 

 

쿠버네티스(Kubernetes)에서 노드(Node)는 쿠버네티스 클러스터의 구성 요소 중 하나로, 컨테이너화된 애플리케이션이 실제로 실행되는 서버 역할을 합니다. 노드는 클러스터의 리소스를 제공하며, 여러 노드가 모여 클러스터를 이루죠. 쿠버네티스의 마스터 노드(Kubernetes Control Plane)에서 각 노드를 관리하고 조정합니다.

1. 노드(Node)의 개요

노드는 쿠버네티스 클러스터 내에서 컨테이너가 배포되고 실행되는 물리적 서버나 가상 머신을 의미해요. 클러스터 안에는 여러 노드가 포함될 수 있으며, 각각의 노드는 여러 개의 파드(Pod)를 호스팅해 애플리케이션 워크로드를 분산 처리합니다.

• 구성 요소:
  • Kubelet: 파드가 정상적으로 실행되도록 노드를 관리하고 API 서버와 통신합니다.
  • Kube-Proxy: 네트워크 프록시로, 파드와 서비스 간 네트워크 연결을 관리해 줍니다.
  • Container Runtime: 실제로 컨테이너를 실행하는 데 필요한 런타임 환경(e.g., Docker, containerd)입니다.

2. 노드의 역할과 기능

노드는 컨테이너화된 애플리케이션을 호스팅하고 관리하는 핵심 역할을 합니다. 이를 통해 클러스터 내에서 애플리케이션의 확장성, 가용성, 성능을 높일 수 있습니다.

• 컨테이너 실행: 각 노드는 지정된 파드를 실행하며, 애플리케이션의 워크로드를 분산시킵니다.
• 리소스 제공: CPU, 메모리, 스토리지 같은 자원을 파드에 제공해, 애플리케이션이 안정적으로 운영될 수 있게 합니다.
• 셀프-모니터링: 노드는 Kubelet을 통해 노드와 파드 상태를 모니터링하고, 장애가 발생하면 이를 보고하거나 해결합니다.

3. 노드의 유형

노드는 크게 두 가지로 나뉩니다.

1. 마스터 노드(Control Plane Node): 클러스터 관리, 스케줄링, API 서버, 클러스터 상태 모니터링 등 클러스터 전체의 제어를 담당합니다.
2. 워크커 노드(Worker Node): 실제로 파드를 실행하며, 컨테이너를 호스팅하는 노드입니다. 애플리케이션의 모든 요청과 처리가 이 워커 노드에서 이뤄집니다.

4. 노드 관련 주요 개념

• 파드(Pod): 쿠버네티스에서 컨테이너를 실행하는 최소 단위로, 하나의 노드에는 여러 파드가 존재할 수 있습니다.
• 데몬셋(DaemonSet): 각 노드에 하나씩 파드를 배치하기 위한 컨트롤러로, 노드에 필요한 공통 서비스를 실행하는 데 사용됩니다. 예: 로그 수집 에이전트.
• 노드 자가 복구(Self-Healing): 노드의 상태가 비정상일 경우, 쿠버네티스는 문제가 있는 노드를 관리자가 설정한 정책에 따라 교체하거나 재시작해 안정성을 유지합니다.

5. 노드 확장과 장애 복구

쿠버네티스에서는 자동 확장을 통해 노드를 동적으로 추가하거나 제거할 수 있습니다. 또한, 특정 노드에 장애가 발생하면 쿠버네티스는 자동으로 파드를 다른 노드로 재배치하여 애플리케이션의 가용성을 유지합니다.

• 클러스터 오토스케일링: 트래픽 증가나 리소스 소모가 커지면 새로운 노드를 자동으로 추가하거나, 필요 시 축소해 비용을 최적화합니다.
• 노드 상태 관리: 노드의 상태가 Ready 상태가 아니면, 쿠버네티스가 해당 노드의 파드를 다른 곳으로 이동시키거나 교체하는 등 대처를 진행합니다.

요약

쿠버네티스 노드는 클러스터에서 애플리케이션을 실제로 실행하는 단위로, 여러 개의 파드를 호스팅하며 CPU, 메모리 등 리소스를 제공하고 관리합니다. 이를 통해 클러스터 내 애플리케이션의 안정성과 확장성을 보장하며, 클러스터 오토스케일링 및 장애 복구 기능으로 효율적인 운영을 지원합니다.

쿠버네티스(Kubernetes) 클러스터는 크게 컨트롤 노드(Control Node)와 워커 노드(Worker Node)라는 두 가지 유형의 노드로 구성됩니다. 이 두 노드는 각자의 역할을 가지고 협력하여 클러스터 내 애플리케이션의 배포, 관리, 유지보수를 효율적으로 수행합니다.

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1. 컨트롤 노드(Control Node)

컨트롤 노드는 클러스터의 중앙 제어 역할을 담당하며, 클러스터의 전체 상태를 관리하고 스케줄링, 모니터링, API 제공 등의 기능을 수행합니다. 클러스터 운영을 위한 핵심 구성 요소들이 모두 이곳에 포함되어 있어요.

컨트롤 노드의 주요 구성 요소

1. API 서버 (kube-apiserver)
   • 클러스터 내부와 외부의 모든 요청을 처리하는 관문 역할을 합니다. 클러스터의 모든 구성 요소가 API 서버를 통해 서로 통신하며, 외부 사용자는 API 서버에 요청하여 클러스터 상태를 조회하거나 작업을 수행할 수 있습니다.
2. 컨트롤러 매니저 (kube-controller-manager)
   • 클러스터 내 다양한 컨트롤러(예: 노드 컨트롤러, 복제 컨트롤러, 엔드포인트 컨트롤러 등)를 관리하고, 클러스터의 상태를 지속적으로 모니터링하여 목표 상태를 유지할 수 있도록 조정합니다.
3. 스케줄러 (kube-scheduler)
   • 파드를 어떤 워커 노드에 배치할지 결정하는 역할을 합니다. 각 노드의 리소스 상황을 평가하고, 가용성을 고려하여 최적의 워커 노드에 파드를 스케줄링합니다.
4. ETCD
   • 클러스터의 상태 정보를 저장하는 키-값 데이터베이스입니다. 모든 구성 및 상태 정보가 여기에 저장되므로, ETCD는 컨트롤 플레인의 백본 역할을 합니다.

컨트롤 노드의 주요 역할

• 클러스터 관리: 클러스터 전체의 상태를 관리하고 목표 상태로 조정합니다.
• 스케줄링: 워커 노드에 파드를 배치하여 애플리케이션 워크로드를 분산시킵니다.
• 상태 모니터링: 노드와 파드의 상태를 주기적으로 확인하여 문제를 탐지하고 복구합니다.

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2. 워커 노드(Worker Node)

워커 노드는 애플리케이션이 실제로 실행되는 서버입니다. 컨테이너화된 애플리케이션 파드가 워커 노드에서 운영되며, 사용자 요청을 처리합니다. 워커 노드에는 클러스터 작업을 지원하는 필수 구성 요소들이 있습니다.

워커 노드의 주요 구성 요소

1. Kubelet
   • 각 워커 노드에 설치되는 에이전트로, 컨트롤 노드의 명령에 따라 파드를 생성, 실행, 모니터링합니다. 파드 상태를 컨트롤러 매니저에 보고하고 문제가 발생하면 재시작 등의 조치를 수행합니다.
2. Kube-Proxy
   • 쿠버네티스 네트워크 서비스를 관리하고, 외부 또는 내부 요청을 적절한 파드로 라우팅하는 네트워크 프록시입니다. 이를 통해 파드와 서비스 간의 통신이 원활하게 이루어집니다.
3. 컨테이너 런타임
   • 컨테이너를 실제로 실행시키는 소프트웨어로, 주로 Docker, containerd 같은 런타임이 사용됩니다. 런타임을 통해 컨테이너를 생성, 삭제하고, 파드에서 컨테이너를 구동시킵니다.

워커 노드의 주요 역할

• 애플리케이션 워크로드 실행: 사용자의 애플리케이션이 파드 단위로 배포되며, 각 파드는 워커 노드의 컨테이너 런타임에서 구동됩니다.
• 네트워크 요청 처리: 사용자 요청을 해당 파드로 라우팅하여 적절한 서비스가 제공되도록 관리합니다.
• 리소스 제공: 각 파드가 사용할 CPU, 메모리 등의 리소스를 제공합니다.

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컨트롤 노드와 워커 노드의 차이점 요약

특성	컨트롤 노드(Control Node)	워커 노드(Worker Node)
역할	클러스터 제어, 스케줄링, 상태 관리	파드 실행, 애플리케이션 요청 처리
구성 요소	API 서버, 컨트롤러 매니저, 스케줄러, ETCD	Kubelet, Kube-Proxy, 컨테이너 런타임
주요 기능	클러스터 전체 관리, 노드 모니터링, 목표 상태 유지	컨테이너 실행, 네트워크 라우팅, 리소스 제공
장애 복구	자동으로 목표 상태 유지 (노드 장애 시 대체 노드 할당)	문제가 발생한 파드를 새 노드로 이동

이렇게 컨트롤 노드와 워커 노드는 서로 긴밀히 협력하여 쿠버네티스 클러스터가 원활하게 동작하도록 합니다.