쿠버네티스? 컨테이너 오케스트레이션 자동화 시스템 분석

 

애플리케이션 배포 방식은 서버 시대에서 가상 머신을 거쳐 컨테이너 중심으로 발전했습니다. 컨테이너 기반 배포 환경에서는 애플리케이션이 작은 단위로 쪼개져 독립적으로 실행될 수 있으며, 여러 서버에서 효율적으로 확장할 수 있습니다. 하지만 컨테이너 중심 구조가 확대될수록 새로운 문제가 발생합니다.

 

컨테이너를 생성하고 삭제하며, 트래픽에 따라 개수를 조정하고, 장애가 발생하면 자동으로 복구해야 합니다. 이러한 작업은 사람이 수동으로 관리하기에는 너무 복잡합니다. 이 문제를 해결하기 위해 등장한 기술이 바로 쿠버네티스(Kubernetes) 입니다.

쿠버네티스는 컨테이너 기반의 애플리케이션을 자동으로 배포하고 운영하며 확장하는 시스템입니다.

 

본 글에서는 쿠버네티스의 정의, 구조, 작동 방식, 핵심 개념 및 실제 운영 환경에서 어떻게 사용되는지를 심층적으로 분석합니다.

쿠버네티스(Kubernetes)의 정의

쿠버네티스는 Google이 개발하고 CNCF(Cloud Native Computing Foundation)가 관리하는 컨테이너 오케스트레이션 플랫폼입니다. 오케스트레이션이란 여러 컨테이너를 자동으로 배포, 확장, 복구, 관리하는 것을 의미합니다.

 

즉, 쿠버네티스는 컨테이너를 자동으로 다루는 운영 자동화 시스템입니다.

 

핵심 개념은 다음 한 문장으로 요약됩니다.

"컨테이너를 자동으로 운영하는 운영체제"

쿠버네티스가 해결하는 문제

컨테이너만 사용했을 때 발생하는 주요 문제는 다음과 같습니다.

문제	설명
서비스가 늘어날수록 관리가 복잡해짐	수백 개 컨테이너를 사람이 수동으로 관리할 수 없음
장애 대응 어려움	컨테이너가 죽으면 자동으로 복구되지 않음
확장성 부족	트래픽이 증가해도 자동으로 컨테이너를 늘릴 수 없음

 

쿠버네티스는 다음과 같이 해결합니다.

쿠버네티스 방식	설명
자동 스케일링	트래픽 증가 시 컨테이너 개수 자동 증가
자동 복구(Self-healing)	컨테이너 오류 발생 시 자동 재생성
로드 밸런싱	여러 컨테이너에 트래픽을 균등 분배
지속적 배포	애플리케이션 업데이트 자동화 가능

쿠버네티스 아키텍처

쿠버네티스는 크게 다음 두 구조로 나뉩니다.

구성 요소	역할
Control Plane	클러스터 전체 컨트롤, 명령을 내리는 두뇌
Worker Node	실제 컨테이너가 실행되는 곳

 

복잡한 오케스트레이션이 가능해지는 이유는 Control Plane 안에 다음과 같은 구성 요소가 있기 때문입니다.

구성 요소	설명
API Server	쿠버네티스 명령을 입력받는 관문
Scheduler	어떤 노드에 컨테이너를 배치할지 결정
Controller Manager	컨테이너 개수를 유지하고 자동 복구
etcd	클러스터 상태 저장 (쿠버네티스의 데이터베이스)

 

Worker Node에는 다음 구성 요소가 존재합니다.

구성 요소	설명
Kubelet	컨테이너 실행 지시를 받고 상태 전달
Kube-proxy	네트워크 연결 처리
Container Runtime	컨테이너 개수를 유지하고 자동 복구 컨테이너 실행 엔진 (Docker, containerd 등)

 

쿠버네티스의 핵심 동작 방식

쿠버네티스 동작의 핵심은 다음의 "Desired State(원하는 상태)" 개념입니다.

1. 사용자는 YAML 파일로 “원하는 상태”를 정의합니다.
   예)
   • 컨테이너 개수는 3개여야 한다
   • 특정 이미지를 사용해야 한다
2. 쿠버네티스는 현재 상태(Current State)와 비교합니다.
3. 상태가 다를 경우 자동으로 조정합니다.

예시 흐름:

상태	동작
컨테이너가 1개 죽음	Controller가 감지
원하는 상태는 3개	Scheduler가 새로운 노드 선택
Kubelet이 새 컨테이너 실행	상태 회복

 

이것이 바로 쿠버네티스의 Self-healing(자가 복구) 기능입니다.

쿠버네티스 오브젝트

쿠버네티스는 여러 오브젝트를 통해 애플리케이션을 관리합니다.

오브젝트	역할
Pod	컨테이너 실행 단위
Deployment	Pod 개수를 관리, 버전 업데이트
Service	외부 또는 내부 네트워크 연결
Ingress	도메인 기반 라우팅

 

대표적인 Deployment 예제:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: webapp
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: webapp
  template:
    metadata:
      labels:
        app: webapp
    spec:
      containers:
      - name: webapp
        image: myapp:1.0
        ports:
        - containerPort: 3000

 

kubectl 명령으로 실행 가능합니다.

kubectl apply -f deployment.yaml

 

Kubernetes와 Docker의 관계

Docker	Kubernetes
컨테이너를 생성하고 실행	컨테이너를 운영하고 관리
개발자가 사용하는 도구	운영자가 사용하는 도구
	수백~수천 컨테이너 관리

즉,

 

Docker = 컨테이너 생성

Kubernetes = 컨테이너 자동 관리

 

쿠버네티스는 컨테이너를 자동으로 배포하고 확장하며 복구하는 시스템입니다. 수많은 컨테이너를 효율적으로 운영하기 위한 필수 솔루션으로, 클라우드 시대의 표준 기술입니다.

 

쿠버네티스를 이해하면 애플리케이션 운영 방식 전체를 이해하는 기반을 갖추게 됩니다. 앞으로의 IT 인프라 생태계에서 쿠버네티스는 선택이 아니라 필수입니다. 컨테이너 환경에서의 효율적인 운영을 목표로 한다면 쿠버네티스를 익히는 것이 가장 빠른 길입니다.