쿠버네티스 공식 문서의 컴포넌트와 서비큐라의 쿠버네티스 기본 개념 내용을 참조해서 작성한 글입니다. 자세한 내용은 해당 문서를 참조해 주세요. 😉

Component(컴포넌트)는 독립적인 소프트웨어 단위 모듈입니다. 독립적인 모듈은 의존성이 없기 때문에 재사용을 가능하게 합니다. 파란색 7각형 모양의 도형이 컴포넌트를 의미합니다.

Master Node - Control Plane Component

Master Node(마스터 노드)는 다양한 모듈의 확장성을 고려한 MSA* 방식으로 구성하였습니다. Control Plane(컨트롤 플레인) 컴포넌트는 클러스터에 관한 전반적인 결정을 수행하고 클러스터 이벤트를 감지합니다.

• MSA(Microservices Architecture, 마이크로서비스 아키텍처): 하나의 큰 애플리케이션을 여러 개의 작은 애플리케이션으로 쪼개어 변경과 조합이 가능하도록 만든 소프트웨어 개발 기법

kube-apiserver

kube-apiserver(큐브 API 서버)는 쿠버네티스의 모든 요청을 처리하는 마스터의 핵심 컴포넌트입니다. kubectl - 및 내부 컴포넌트 - 요청을 처리합니다. Desired State(원하는 상태)를 etcd에 저장하고 저장한 상태를 조회합니다. 요청에 대한 권한을 체크한 후 요청을 거부할 수도 있습니다. 노드에서 실행 중인 컨테이너의 로그를 보여주고 명령을 보내는 등 디버거 역할도 수행합니다.

etcd

etcd(/etc distributed, 엣시디)는 키-값 데이터베이스 저장소입니다. 쿠버네티스 클러스터의 구성, 서비스 검색 및 스케줄러 조정, 시스템의 실제 상태(current state)와 원하는 상태(desired state)를 저장합니다.

쿠버네티스 클러스터는 모든 데이터를 etcd에 저장합니다. kubectl get <xyz> 명령어 실행 시 읽을 수 있는 모든 데이터를 저장합니다. kubectl create <xyz> 명령어 실행 시 변경된 항목을 업데이트하고 서로에게 변경 사항을 알립니다.

kube-scheduler

kube-scheduler(큐브 스케줄러)는 새로운 파드를 배포할 때 자원 할당이 가능한 노드를 선택합니다. cpu, memory, affinity 등의 조건을 만족하는 노드를 찾아 배포합니다.

kube-controller-manager

kube-controller-manager(큐브 컨트롤러 매니저)는 쿠버네티스 오브젝트의 상태를 관리합니다.

cloud-controller-manager

cloud-controller-manager(클라우드 컨트롤러 매니저)는 AWS, GCE, Azure 등 클라우드에 특화된 컴포넌트입니다. 노드를 추가/삭제하고 로드 밸런서를 연결하거나 볼륨을 붙일 수 있습니다.

Worker Node - Node Component

Worker Node(워커 노드)는 마스터 노드와 통신하면서 필요한 파드를 생성합니다. 모든 노드 상에서 동작합니다.

kubelet

kubelet(큐블릿)은 각 노드에서 실행하는 기본 노드 에이전트로 마스터 노드와 통신합니다. 각 노드에 할당된 파드의 생명 주기를 관리합니다. 파드 배포 시 PodSpec* 정보를 토대로 컨테이너에 이상이 없는지 확인합니다.

• PodSpec: 파드를 설명하는 YAML 또는 JSON 객체

kube-proxy

kube-proxy(큐브 프록시)는 각 노드에서 실행하는 프록시로 컨테이너 서비스 포트로 접근할 수 있도록 합니다. 쿠버네티스는 클러스터 내부에 별도의 가상 네트워크를 설정하고 관리합니다.

kube-proxy는 클러스터 내부 IP로 연결 요청이 들어오면 적절한 파드에 전달합니다. 네트워크를 관리하는 방법은 userspace, iptables(기본 모드), IPVS(IP Virtual Server) 3가지가 있습니다.

userspace 모드

클라이언트에서 서비스 IP를 통한 요청이 들어오면 iptables 프로그램을 거쳐 kube-proxy에 전달합니다. kube-proxy는 Round Robin* 방식에 따라 요청을 파드에 분배합니다.

• Round Robin(라운드 로빈): 프로세스들 사이에 순서대로 일정 시간 CPU를 할당하고 할당된 시간이 지나면 그 프로세스는 잠시 보류한 뒤 다른 프로세스에게 기회를 부여하는 운영 방식

kube-proxy를 거치기 때문에 파드에 요청이 실패하면 자동으로 다른 파드에 요청을 재시도합니다.

iptables 모드

클라이언트에서 서비스 IP를 통한 요청이 들어오면 iptables 프로그램을 거쳐 직접 파드에 전달합니다. kube-proxy는 API 서버 요청만 받고 클라이언트 트래픽은 받지 않기 때문에 userspace 모드보다 성능이 빠릅니다.

kube-proxy를 거치지 않아 파드에 요청이 실패하면 재시도를 하지 않기 때문에 배포 오브젝트 설정 시 readinessProbe 값을 알맞게 설정해야 합니다.