Kubernetes 란?
Kubernetes 란,
K8s 라고도 불리는 Kubernetes 는 Container (대표적으로 Docker Container) 들을 다양한 방법으로 관리해주는 Container Orchestration 툴 중 하나이다.
Docker 사용에 익숙한 분들이라면 원하는 Base Image 위에 App 을 얹어 Image 를 구성하고 이를 실행한 Container 를 다뤄본 경험이 있을 것이다.
그리고 DB + Backend + Frontend + Nginx 등의 Container 들을 하나의 서비스로서 관리하기 위해 Docker Compose 를 사용해본 경험도 있을 수 있다.
Docker Compose 는 종속 관계가 있는 각 App 들의 Image 를 한번에 build 하고 Container 로 실행하기 용이하게 해주며, 동일한 network 대역 아래에서 각 Container 들이 통신할 수 있도록 구성해준다.
그럼 K8s 는 Docker, Docker Compose 와 어떻게 다를까?
Docker / Docker Compose 와의 차이점
지금까지 설명한 Docker 와 Docker Compose 의 기능들은 어느 Host 환경이든 종속되지 않고 Image 에 선언된대로 Container 의 환경을 구축해 App 을 실행할 수 있다는 점에서 개발과 배포 및 운영에서 다양한 장점을 제공해준다.
하지만, 실제 Product 를 운영하다보면 더 다양한 문제들을 만나게 된다.
예를 들어,
- Backend App 이 미처 handling 하지 못한 Exception 으로 인해 죽어 사용 불가 상태가 되는 경우
- 서버의 갑작스러운 부하 증가 대비를 위한 Over Resourcing 과 Cloud 과금 최소화 사이의 딜레마가 발생하는 경우
- Update 를 위해, old Container 들을 죽인 후 새로 생성한 new Container 들이 실행되기까지 App 을 사용할 수 없게 되는 문제
더 다양한 문제들이 있겠지만, 내 지식으로 설명할 수 있는 위의 세 가지에 대해서만 다뤄보겠다.
그럼 Kubernetes 를 사용하면 위의 문제들을 어떻게 해결할 수 있는지 알아보자.
K8s 의 유용한 기능들
1. App 의 Health Check 와 Restart
K8s 에서 각각의 컴퓨터들을 Node 라고 부르는데 이 Node 내에서 각각의 App (Container) 을 감싸고 있는 instance 를 Pod 이라고 부른다.
그리고 K8s 에는 Container 들의 Liveness 와 Readiness 를 Probe (탐침) 하는 기능이 있다.
- Liveness 는 Container 가 정상적으로 실행되고 있는지를 의미하고 Pod 을 restart 시킬지 판단하는 기준이 된다.
- Readiness 는 Container (app) 이 traffic 을 받을 수 있는 상태인가를 의미하는 용어이다.
K8s 는 Liveness Probe 을 통해 어떤 App 이 handling 하지 못한 Exception 으로 인해 죽을 경우 자동으로 새로운 Pod 을 띄워 문제가 발생한 Pod 을 대체시킨다.
또는 Dead Lock (교착상태) 와 같은 버그가 발생했을 때도 문제를 알아차리고 위와 같은 방식으로 App 을 새로 실행시켜준다. 즉, 모든 버그에 대응할 수 있는 것은 아니지만, 어느 정도 버그로부터 발생할 수 있는 운영 상의 문제들을 피할 수 있다.
2. Auto Scaling 기능
K8s 에서는 Scaling 목적으로 Container 를 담고있는 Pod 을 여러개로 복제하여 운영을 할 수 있는데, 이 복제된 Pod 들을 Replica 라고 부른다.
Cloud 환경은 사용한 만큼 과금이 되기 때문에 변동이 많은 수요에 대응하는 운영 방식이 필요해진다.
만약 너무 많은 Resource 를 사용해 Pod 들을 띄우고 있다면, 과금이 너무 높아질 수 있는 위험이 있고, 너무 적은 Resource 를 사용할 경우 서버의 부하를 감당하지 못하는 Under Resourcing 문제가 발생할 수 있다.
K8s 에는 Auto Scaling 기능이 있다. Min Replica 수와 Max Replica 수를 지정해두면 CPU 사용률 등을 체크하여 Pod 의 개수 (Replica 수) 를 자동으로 늘려주고 줄여준다. Cloud 환경에서 서비스를 운영하기에 매우 적합한 이유이다.
3. Rolling Update 기능
Container 들이 실행되고 있는 중, App 의 버전이 업데이트 된다고 가정해보자.
Old 버전의 Container 들을 모두 내리고 New 버전의 Container 를 띄우게 될 것 이다. 하지만, Docker Image 로 Container 를 실행시켜본다면 알겠지만, Container 를 띄우는 것은 그리 짧은 시간에 완료되는 작업이 아니다. 즉, Container 가 실행되기까지 그 짧지 않은 시간동안 우리의 서비스는 접속 불가 상태가 된다.
이를 방지하기 위한 Deployment 전략으로 K8s 는 Rolling Update 기능을 자동으로 제공한다.
한 Pod 을 내린 후에도, 다른 Pod 에서 여전히 Traffic 을 처리할 수 있으며, 곧 바로 새로운 버전의 Container 를 담은 Pod 을 띄운다.
이 과정을 반복하여 모든 Pod 을 새로운 Pod 으로 대체하면 위의 방법과는 달리 서비스의 접속 불가 상태를 방지할 수 있다.
실제로 Rolling Update 중 해당 Pod 내의 Backend App (Container) 에 API 요청을 보내보면 보낼 때마다 Old Version 과 New Version 의 응답이 번갈아가며 반환되는 것을 확인할 수 있다.
Reference
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