Kubernetes 입문¶

1. Kubernetes란?¶

Kubernetes(K8s)는 컨테이너 오케스트레이션 플랫폼입니다. 여러 컨테이너의 배포, 확장, 관리를 자동화합니다.

Docker vs Kubernetes¶

Docker	Kubernetes
컨테이너 실행	컨테이너 관리/오케스트레이션
단일 호스트	클러스터 (여러 서버)
수동 스케일링	자동 스케일링
단순 배포	롤링 업데이트, 롤백

왜 Kubernetes가 필요한가?¶

문제 상황:

컨테이너가 100개일 때...
- 어떤 서버에 배포해야 하나?
- 컨테이너가 죽으면 누가 다시 시작하나?
- 트래픽이 늘면 어떻게 확장하나?
- 새 버전 배포 중 다운타임은?

Kubernetes 해결책:

- 자동 스케줄링: 최적의 노드에 배치
- 자가 치유: 장애 시 자동 복구
- 자동 스케일링: 부하에 따라 확장/축소
- 롤링 업데이트: 무중단 배포

2. Kubernetes 아키텍처¶

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                     Kubernetes Cluster                       │
│                                                              │
│  ┌────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│  │                   Control Plane                         │ │
│  │  ┌─────────┐ ┌──────────┐ ┌───────────┐ ┌───────────┐ │ │
│  │  │ API     │ │ Scheduler│ │ Controller│ │   etcd    │ │ │
│  │  │ Server  │ │          │ │  Manager  │ │           │ │ │
│  │  └─────────┘ └──────────┘ └───────────┘ └───────────┘ │ │
│  └────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│                            │                                 │
│           ┌────────────────┼────────────────┐               │
│           │                │                │               │
│           ▼                ▼                ▼               │
│  ┌────────────┐   ┌────────────┐   ┌────────────┐          │
│  │   Node 1   │   │   Node 2   │   │   Node 3   │          │
│  │ ┌────────┐ │   │ ┌────────┐ │   │ ┌────────┐ │          │
│  │ │ kubelet│ │   │ │ kubelet│ │   │ │ kubelet│ │          │
│  │ ├────────┤ │   │ ├────────┤ │   │ ├────────┤ │          │
│  │ │  Pod   │ │   │ │  Pod   │ │   │ │  Pod   │ │          │
│  │ │  Pod   │ │   │ │  Pod   │ │   │ │  Pod   │ │          │
│  │ └────────┘ │   │ └────────┘ │   │ └────────┘ │          │
│  └────────────┘   └────────────┘   └────────────┘          │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

주요 구성 요소¶

구성 요소	역할
API Server	모든 요청을 처리하는 중앙 게이트웨이
Scheduler	Pod를 어느 Node에 배치할지 결정
Controller Manager	원하는 상태 유지 (복제, 배포 등)
etcd	클러스터 상태 저장소
kubelet	각 Node에서 컨테이너 실행 관리
kube-proxy	네트워크 프록시, 서비스 로드밸런싱

3. 핵심 개념¶

Pod¶

Kubernetes의 최소 배포 단위
하나 이상의 컨테이너 포함
같은 Pod의 컨테이너는 네트워크/스토리지 공유

# pod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
    - name: nginx
      image: nginx:alpine
      ports:
        - containerPort: 80

Deployment¶

Pod의 선언적 배포 관리
복제본 수 관리 (ReplicaSet)
롤링 업데이트, 롤백 지원

# deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-deployment
spec:
  replicas: 3                    # Pod 3개 유지
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  template:                      # Pod 템플릿
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
        - name: nginx
          image: nginx:alpine
          ports:
            - containerPort: 80

Service¶

Pod에 대한 네트워크 접근점
로드밸런싱
Pod가 바뀌어도 일관된 접근 제공

# service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: my-app                  # 이 라벨의 Pod로 트래픽 전달
  ports:
    - port: 80                   # Service 포트
      targetPort: 80             # Pod 포트
  type: ClusterIP                # 서비스 타입

Service 타입¶

타입	설명
`ClusterIP`	클러스터 내부에서만 접근 (기본값)
`NodePort`	각 Node의 포트로 외부 접근
`LoadBalancer`	클라우드 로드밸런서 연결

4. 로컬 환경 설정¶

minikube 설치¶

로컬에서 Kubernetes를 실행하는 도구입니다.

macOS:

brew install minikube

Windows (Chocolatey):

choco install minikube

Linux:

curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64
sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube

minikube 시작¶

# 클러스터 시작
minikube start

# 상태 확인
minikube status

# 대시보드 열기
minikube dashboard

# 클러스터 중지
minikube stop

# 클러스터 삭제
minikube delete

kubectl 설치¶

Kubernetes 클러스터와 통신하는 CLI 도구입니다.

macOS:

brew install kubectl

Windows:

choco install kubernetes-cli

확인:

kubectl version --client

5. kubectl 기본 명령어¶

리소스 조회¶

# 모든 Pod 조회
kubectl get pods

# 모든 리소스 조회
kubectl get all

# 상세 정보
kubectl get pods -o wide

# YAML 형식으로 출력
kubectl get pod my-pod -o yaml

# 네임스페이스 지정
kubectl get pods -n kube-system

리소스 생성/삭제¶

# YAML 파일로 생성
kubectl apply -f deployment.yaml

# 삭제
kubectl delete -f deployment.yaml

# 이름으로 삭제
kubectl delete pod my-pod
kubectl delete deployment my-deployment

상세 정보¶

# 리소스 상세 정보
kubectl describe pod my-pod
kubectl describe deployment my-deployment

# 로그 확인
kubectl logs my-pod
kubectl logs -f my-pod              # 실시간

# 컨테이너 접속
kubectl exec -it my-pod -- /bin/sh

스케일링¶

# 복제본 수 변경
kubectl scale deployment my-deployment --replicas=5

6. 실습 예제¶

예제 1: 첫 번째 Pod 실행¶

# 1. Pod 직접 실행
kubectl run nginx-pod --image=nginx:alpine

# 2. 확인
kubectl get pods

# 3. 상세 정보
kubectl describe pod nginx-pod

# 4. 로그 확인
kubectl logs nginx-pod

# 5. 삭제
kubectl delete pod nginx-pod

예제 2: Deployment로 앱 배포¶

deployment.yaml:

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

# 1. Deployment 생성
kubectl apply -f deployment.yaml

# 2. 확인
kubectl get deployments
kubectl get pods

# 3. Pod 하나 삭제해보기 (자동 복구 확인)
kubectl delete pod <pod-name>
kubectl get pods  # 새 Pod가 생성됨

# 4. 스케일 업
kubectl scale deployment hello-app --replicas=5
kubectl get pods

예제 3: Service로 노출¶

service.yaml:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: hello-service
spec:
  selector:
    app: hello
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
  type: NodePort

# 1. Service 생성
kubectl apply -f service.yaml

# 2. 확인
kubectl get services

# 3. minikube에서 접근
minikube service hello-service

# 또는 포트 포워딩
kubectl port-forward service/hello-service 8080:80
# http://localhost:8080 에서 확인

예제 4: 전체 애플리케이션 (Node.js + MongoDB)¶

app-deployment.yaml:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: node-app
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: node-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: node-app
    spec:
      containers:
        - name: node
          image: node:18-alpine
          command: ["node", "-e", "require('http').createServer((req,res)=>{res.end('Hello K8s!')}).listen(3000)"]
          ports:
            - containerPort: 3000
          env:
            - name: MONGO_URL
              value: "mongodb://mongo-service:27017/mydb"
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: node-service
spec:
  selector:
    app: node-app
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 3000
  type: NodePort

mongo-deployment.yaml:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: mongo
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: mongo
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mongo
    spec:
      containers:
        - name: mongo
          image: mongo:6
          ports:
            - containerPort: 27017
          volumeMounts:
            - name: mongo-storage
              mountPath: /data/db
      volumes:
        - name: mongo-storage
          emptyDir: {}
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mongo-service
spec:
  selector:
    app: mongo
  ports:
    - port: 27017
      targetPort: 27017

# 1. MongoDB 배포
kubectl apply -f mongo-deployment.yaml

# 2. Node.js 앱 배포
kubectl apply -f app-deployment.yaml

# 3. 확인
kubectl get all

# 4. 접속
minikube service node-service

7. 롤링 업데이트¶

업데이트 적용¶

# 이미지 업데이트
kubectl set image deployment/hello-app hello=nginxdemos/hello:latest

# 또는 YAML 수정 후
kubectl apply -f deployment.yaml

업데이트 상태 확인¶

# 롤아웃 상태
kubectl rollout status deployment/hello-app

# 히스토리
kubectl rollout history deployment/hello-app

롤백¶

# 이전 버전으로 롤백
kubectl rollout undo deployment/hello-app

# 특정 버전으로 롤백
kubectl rollout undo deployment/hello-app --to-revision=2

8. ConfigMap과 Secret¶

ConfigMap - 설정 데이터¶

# configmap.yaml
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: app-config
data:
  DATABASE_HOST: "db-service"
  LOG_LEVEL: "info"

Deployment에서 사용:

spec:
  containers:
    - name: app
      envFrom:
        - configMapRef:
            name: app-config

Secret - 민감한 데이터¶

# Secret 생성
kubectl create secret generic db-secret \
  --from-literal=username=admin \
  --from-literal=password=secret123

# YAML로 생성 (base64 인코딩 필요)
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: db-secret
type: Opaque
data:
  username: YWRtaW4=      # echo -n 'admin' | base64
  password: c2VjcmV0MTIz  # echo -n 'secret123' | base64